Destruction of polystyrene by larvae Ulomoides dermestoides (Chevrolat, 1878) (Coleoptera: Tenebrionidae)

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The larvae of the darkling beetle Ulomoides dermestoides are capable of destroying expanded polystyrene (EPS) during their feeding activity. The degree of destruction varied for EPS pieces of different size classes. For EPS pieces measuring 6×6, 3×3, 1.5×1.5 cm, the mass loss rate was 44.94±1.11, 51.34±2.54, 68.3±3.16%, respectively. A negative correlation was observed between the size class of EPS pieces and their conversion rate. The rate of plastic degradation depended on the age stage of larval development. A significant decrease in the mass of the EPS was noted only after the 4th week of the experiment, when the larvae reached the 5th age. After the destruction process is complete, the oxidized EPS particles in the excrement corresponded to the size class of microplastics (<250 μm). EPS had no toxic effect on larval survival.

Авторлар туралы

A. Bastrakov

Severtsov Institute of Ecology and Evolution RAS

Email: albastrakov@gmail.com
Moscow, Russia

R. Khatsaeva

Severtsov Institute of Ecology and Evolution RAS

Moscow, Russia

T. Triseleva

Severtsov Institute of Ecology and Evolution RAS

Moscow, Russia

N. Ushakova

Severtsov Institute of Ecology and Evolution RAS

Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Котова Е.Б., Тихомирова Ю.В., Назарова Е.А., Егорова М.А., Бубнов И.А., Мазуров Д.В., Ширинкина Л.Н., Соколова Т.Ф., Бонч-Осмоловская Е.А. Микробная деградация пластика и пути ее интенсификации // Микробиология. 2021. Т.90. № 6. С. 627–659. doi: 10.31857/S0026365621060082.
  2. Brandon A.M., Garcia A.M., Khlystov N.A., Wu W.M., Criddle C.S. Enhanced bioavailability and microbial biodegradation of polystyrene in an enrichment derived from the gut microbiome of Tenebrio molitor (mealworm larvae) // Environ Sci Technol. 2021. V. 55. № 3. P. 2027–2036. doi: 10.1021/acs.est.0c04952.
  3. Chamas A., Moon H., Zheng J., Qiu Y., Tabassum T., Jang J.H., Suh, S. Degradation rates of plastics in the environment // ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2020. V. 8. № 39. P. 3494–3511. doi: 10.1007/978-3-030-39041-9_10.
  4. Folmer O., Black M., Hoeh W., Lutz R., Vrijenhoek R. DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I from diverse metazoan invertebrates // Molecular Marine Biology and Biotechnology. 1994. V. 3. № 5. P. 294–299.
  5. Frias J., Nash R. Microplastics: Finding a consensus on the definition // Marine pollution bulletin. 2019. V. 138. P. 145–147. doi: 10.1016/j.marpolbul.2018.
  6. Kong H.G., Kim H.H., Chung J., Jun J., Lee S., Kim H.M., Jeon S., Park S.G., Bhak J., Ryu C.M. The Galleria mellonella hologenome supports microbiota-independent metabolism of long-chain hydrocarbon beeswax // Cell Rep. 2019. V. 26. № 9. P. 2451–2464. doi: 10.1016/j.celrep.2019.02.018.
  7. Kundungal H., Gangarapu M., Sarangapani S., Patchaiyappan A., Devipriya S.P. Efficient biodegradation of polyethylene (HDPE) waste by the plastic-eating lesser waxworm (Achroia grisella) // Environ Sci Pollut Res Int. 2019. V. 26. № 18. P. 18509–18519. doi: 10.1007/s11356-019-05038-9.
  8. Kundungal H., Synshiang K., Devipriya S.P. Biodegradation of polystyrene wastes by a newly reported honey bee pest Uloma sp. larvae: An insight to the ability of polystyrene-fed larvae to complete its life cycle // Environmental Challenges. 2021. V. 4. № 3. P. 100083. doi: 10.1016/j.envc.2021.100083.
  9. Lou Y., Pererva E., Yang S.S., Lu B., Liu B., Ren N.Q., Corvini P.F.X., Xing D.F. Biodegradation of polyethylene and polystyrene by greater wax moth larvae (Galleria mellonella L.) and the effect of co-diet supplementation on the core gut microbiome // Environmental Science and Technology. 2020. V.54. № 5. P. 2821–2831. doi: 10.1021/acs.est.9b07044.
  10. Mor R., Silvan A. Biofilm formation and partial biodegradation of polystyrene by the actinomycete Rhodococcus ruber: Biodegradation of polystyrene // Biodegradation. 2008. V. 19. P. 851–858. doi: 10.1007/s10532-008-9188-0.
  11. Palmer K.J., Lauder K., Christopher K., Guerra F., Welch R., Bertuccio A.J. Biodegradation of Expanded Polystyrene by Larval and Adult Stages of Tenebrio molitor with Varying Substrates and Beddings //Environmental Processes. 2022. V.9. № 1. P. 3. doi: 10.1007/s40710-021-00556-6.
  12. Peng B.Y., Su Y., Chen Z., Chen J., Zhou X., Benbow M.E., Zhang Y. Biodegradation of Polystyrene by Dark (Tenebrio obscurus) and Yellow (Tenebrio molitor) Mealworms (Coleoptera: Tenebrionidae) //Environ. Sci. Technol. 2019. V. 53. № 9. P. 5256–5265. doi: 10.1021/acs.est.8b06963.
  13. Peng B.Y., Li Y., Fan R., Chen Z., Chen J., Brandon A.M., Wu W.M. Biodegradation of low-density polyethylene and polystyrene in superworms, larvae of Zophobas atratus (Coleoptera: Tenebrionidae): Broad and limited extent depolymerization //Environ. Pollut. 2020. V. 266. P. 115206. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115206.
  14. Perez-Torres, B.C., Rodríguez-Palma, E., Aragon-García A., & Cuate-Mozo, V.A. Morfologia de Ulomoides dermestoides (Farmaire, 1893) (Coleoptera, Tenebrionidae) //Manejo Agroecológico de Sistemas. 2024. P. 103–120.
  15. Peydaei A., Bagheri H., Gurevich L., de Jonge N., Nielsen J.L. Mastication of polyolefins alters the microbial composition in Galleria mellonella //Environmental Pollution. 2021. V. 280. P. 116877. doi: 10.1016/j.envpol.2021.116877.
  16. Sajjad M., Huang Q., Khan S., Anjad Khan M., Liu Y., Wang J., Lian F., Wang Q., Guo G. Microplastics in the soil environment: A critical review //Environmental Technology and Innovation. 2022. V. 27. P. 102408. doi: 10.1016/j.eti.2022.102408.
  17. Sanluis-Verdes A., Colomer-Vidal P., Rodriguez-Ventura F., Bello-Villarino M., Spinola-Amilibia M., Ruiz-Lopez E., Illanes-Vicioso R., Castroviejo P., AlescCigliano R., Montoya M., Falabella P., Pesquera C., Gonzalez-Legarreta L., Arias-Palomo E., Solà M., Torroba T., Arias C.F., Bertocchini F. Wax worm saliva and the enzymes therein are the key to polyethylene degradation by Galleria mellonella //Nature Communications. 2022. V. 13. P. 5568. doi: 10.1101/2022.04.08.487620.
  18. Scheffer S.J., Lewis M.L. Mitochondrial phylogeography of the vegetable pest Liriomyza trifolii (Diptera:Agromyzidae): diverged clades and invasive populations // Annals of the Entomological Society of America. 2006. V. 99. № 6. P.991–998. doi: 10.1603/0013-8746(2006)99[991:MPOTVP]2.0.CO;2
  19. Spínola-Amilibia M., Illanes-Vicioso R., Ruiz-López E., Colomer-Vidal P., Rodríguez-Ventura F., Peces Pérez R., Arias C.F., Torroba T., Solà M., Arias-Palomo E., Bertocchini F. Plastic degradation by insect hexamerins: Near-atomic resolution structures of the polyethylene-degrading proteins from the wax worm saliva //Sci Adv. 2023. 22. V. 9. № 38. P. eadi6813. doi: 10.1126/sciadv.adi6813.
  20. Tokiwa Y., Calabia B.P., Ugwu C.U., Aiba S. Biodegradability of Plastics //Int. J. Mol. Sci. 2009. V. 10. P. 3722–3742. doi: 10.3390/ijms10093722.
  21. Xu L., Li Z., Wang L., Xu Z., Zhang S., Zhang Q. Progress in polystyrene biodegradation by insect gut microbiota //World J. Microbiol Biotechnol. 2024. V. 40. № 143. https://doi.org/10.1007/s11274-024-03932-0.
  22. Yang J., Yang Y., Wu W.M., Zhao J., Jiang L. Evidence of polyethylene biodegradation by bacterial strains from the guts of plastic-eating wax worms //Environ Sci Technol. 2014. V. 48. P. 13776–13784. doi: 10.1021/es504038a.
  23. Yang X.G., Wen P.P., Yang Y.F., Jia P.P., Li W.G., Pei D.S. Plastic biodegradation by in vitro environmental microorganisms and in vivo gut microorganisms of insects //Front. Microbiol. V.2023. № 13. P. 1001750. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1001750.
  24. Yang Y., Wang J., Xia M. Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating superworms Zophobas atratus //Sci. Total Environ. 2020. V. 708. P. 135233. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.135233.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».