A global estimate of multiecosystem photosynthesis losses under microplastic pollution

光合作用 环境科学 藻类 污染 粮食安全 持续性 塑料污染 海洋生态系统 生态系统 Nexus(标准) 环境保护 生物 生态学 计算机科学 植物 农业 嵌入式系统
作者
Zhu Ruijie,Zhaoying Zhang,Naichi Zhang,Huan Zhong,Feng Zhou,Xiao Zhang,Min Li,Yingnan Huang,Yuan Yuan,Yujun Wang,Chengjun Li,Huahong Shi,Matthias C. Rillig,Fei Dang,Hongqiang Ren,Yongguang Zhang,Baoshan Xing
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:122 (11)
标识
DOI:10.1073/pnas.2423957122
摘要

Understanding how ecosystems respond to ubiquitous microplastic (MP) pollution is crucial for ensuring global food security. Here, we conduct a multiecosystem meta-analysis of 3,286 data points and reveal that MP exposure leads to a global reduction in photosynthesis of 7.05 to 12.12% in terrestrial plants, marine algae, and freshwater algae. These reductions align with those estimated by a constructed machine learning model using current MP pollution levels, showing that MP exposure reduces the chlorophyll content of photoautotrophs by 10.96 to 12.84%. Model estimates based on the identified MP-photosynthesis nexus indicate annual global losses of 4.11 to 13.52% (109.73 to 360.87 MT·y −1 ) for main crops and 0.31 to 7.24% (147.52 to 3415.11 MT C·y −1 ) for global aquatic net primary productivity induced by MPs. Under scenarios of efficient plastic mitigation, e.g., a ~13% global reduction in environmental MP levels, the MP-induced photosynthesis losses are estimated to decrease by ~30%, avoiding a global loss of 22.15 to 115.73 MT·y −1 in main crop production and 0.32 to 7.39 MT·y −1 in seafood production. These findings underscore the urgency of integrating plastic mitigation into global hunger and sustainability initiatives.
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