A Global Model for Marine Invasive Species Distribution via Plastic Debris

Abstract

Marine økosystemer trues av spredningen av fremmede arter gjennom konkurranse om ressurser, endring av habitat og overføring av sykdommer. Disse faktorene kan akselerere nedgangen til innfødte arter og forstyrre økosystemers dynamikk, med negative konsekvenser for biologisk mangfold og tjenestene disse økosystemene gir samfunnet. En ny framvei for spredning av marine fremmede arter er kolonisering, eller flåting, på plastavfall. Plastgjenstander som flasker, poser og fiskeredskaper kan fungere som transportmidler som gjør det mulig for marine arter å krysse store avstander og etablere seg i fremmede økosystemer. Her foreslår vi inkluderingen av en ny påvirkningskategori i Life Cycle Impact Assessment (LCIA) som fokuserer på de biologiske konsekvensene av marine fremmede arter introdusert gjennom flåting. Denne påvirkningskategorien vil inkorporere en eksisterende modell for spredning av havplast, samt en effektmodell som vurderer konsekvensene for biologisk mangfold av introduserte arter. I vår forskning utvikler vi en modell som fungerer som en eksponeringsfaktor innenfor denne påvirkningskategorien, og evaluerer spredningen av fremmede arter som et resultat av økningen i havplast. Videre gjør denne modellen det mulig for oss å identifisere og kartlegge globale hotspots for invasjonsrisiko fra flåting. Vårt arbeid representerer en helt ny kombinasjon av økologisk teori og metoder innen industriell økologi, og bygger tungt på både øybiogeografi og moderne analyseverktøy. I denne artikkelen presenterer vi en case-studie om implementeringen av vår modell, der vi ser på spredningen av fremmede arter i Sør-Kinahavet. Globaliseringen av denne modellen og integrasjonen i LCIA vil muliggjøre en mer omfattende vurdering av de miljømessige konsekvensene av menneskelige aktiviteter for marine biodiversitet.

Marine ecosystems are threatened by the proliferation of invasive species through resource competition, habitat modification, and disease transmission. These factors can accelerate the decline of native species and disrupt ecosystem dynamics, negatively impacting biodiversity and the services these ecosystems provide. One emerging pathway for the spread of marine invasive species is through colonization, or rafting, on plastic debris. Plastic items like bottles, bags, and fishing gear can serve as transportation vessels, enabling marine species to traverse great distances and establish themselves in foreign ecosystems. Here, we propose the inclusion of a novel impact category in Life Cycle Impact Assessment (LCIA) focused on the biodiversity impacts of marine invasive species introduced via rafting. This impact category will incorporate an existing fate model for the proliferation of ocean plastic, as well as an effect model which assesses biodiversity impacts of introduced species. In our research, we develop a model which functions as an exposure factor within this impact category, assessing the dispersal of alien species as a result of ocean plastic proliferation. Furthermore, this model allows us to identify and map global hotspots for invasion risks from rafting. Our work represents a truly novel combination of ecological theory and industrial ecology methods, drawing heavily on both island biogeography and modern analysis tools. In this paper, we present a case study on the implementation of our model, looking at alien species proliferation in the South China Sea. Globalization of this model and integration within LCIA will enable more comprehensive assessment of the environmental consequences of human activities on marine biodiversity.