Microplastic debris floating at the ocean surface can harm marine life. Understanding the severity of this harm requires knowledge of plastic abundance and distributions. Dozens of expeditions measuring microplastics have been carried out since the 1970s, but they have primarily focused on the North Atlantic and North Pacific accumulation zones, with much sparser coverage elsewhere. Here, we use the largest dataset of microplastic measurements assembled to date to assess the confidence we can have in global estimates of microplastic abundance and mass. We use a rigorous statistical framework to standardize a global dataset of plastic marine debris measured using surface-trawling plankton nets and coupled this with three different ocean circulation models to spatially interpolate the observations. Our estimates show that the accumulated number of microplastic particles in 2014 ranges from 15 to 51 trillion particles, weighing between 93 and 236 thousand metric tons, which is only approximately 1% of global plastic waste estimated to enter the ocean in the year 2010. These estimates are larger than previous global estimates, but vary widely because the scarcity of data in most of the world ocean, differences in model formulations, and fundamental knowledge gaps in the sources, transformations and fates of microplastics in the ocean.

Significance Plastic pollution in the ocean is a rapidly emerging global environmental concern, with high concentrations (up to 580,000 pieces per km 2 ) and a global distribution, driven by exponentially increasing production. Seabirds are particularly vulnerable to this type of pollution and are widely observed to ingest floating plastic. We used a mixture of literature surveys, oceanographic modeling, and ecological models to predict the risk of plastic ingestion to 186 seabird species globally. Impacts are greatest at the southern boundary of the Indian, Pacific, and Atlantic Oceans, a region thought to be relatively pristine. Although evidence of population level impacts from plastic pollution is still emerging, our results suggest that this threat is geographically widespread, pervasive, and rapidly increasing.

Abstract Marine plastic debris floating on the ocean surface is a major environmental problem. However, its distribution in the ocean is poorly mapped, and most of the plastic waste estimated to have entered the ocean from land is unaccounted for. Better understanding of how plastic debris is transported from coastal and marine sources is crucial to quantify and close the global inventory of marine plastics, which in turn represents critical information for mitigation or policy strategies. At the same time, plastic is a unique tracer that provides an opportunity to learn more about the physics and dynamics of our ocean across multiple scales, from the Ekman convergence in basin-scale gyres to individual waves in the surfzone. In this review, we comprehensively discuss what is known about the different processes that govern the transport of floating marine plastic debris in both the open ocean and the coastal zones, based on the published literature and referring to insights from neighbouring fields such as oil spill dispersion, marine safety recovery, plankton connectivity, and others. We discuss how measurements of marine plastics (both in situ and in the laboratory), remote sensing, and numerical simulations can elucidate these processes and their interactions across spatio-temporal scales.

Millimeter-sized plastics are abundant in most marine surface waters, and known to carry fouling organisms that potentially play key roles in the fate and ecological impacts of plastic pollution. In this study we used scanning electron microscopy to characterize biodiversity of organisms on the surface of 68 small floating plastics (length range = 1.7–24.3 mm, median = 3.2 mm) from Australia-wide coastal and oceanic, tropical to temperate sample collections. Diatoms were the most diverse group of plastic colonizers, represented by 14 genera. We also recorded ‘epiplastic’ coccolithophores (7 genera), bryozoans, barnacles (Lepas spp.), a dinoflagellate (Ceratium), an isopod (Asellota), a marine worm, marine insect eggs (Halobates sp.), as well as rounded, elongated, and spiral cells putatively identified as bacteria, cyanobacteria, and fungi. Furthermore, we observed a variety of plastic surface microtextures, including pits and grooves conforming to the shape of microorganisms, suggesting that biota may play an important role in plastic degradation. This study highlights how anthropogenic millimeter-sized polymers have created a new pelagic habitat for microorganisms and invertebrates. The ecological ramifications of this phenomenon for marine organism dispersal, ocean productivity, and biotransfer of plastic-associated pollutants, remains to be elucidated.

Plastics represent the vast majority of human-made debris present in the oceans. However, their characteristics, accumulation zones, and transport pathways remain poorly assessed. We characterised and estimated the concentration of marine plastics in waters around Australia using surface net tows, and inferred their potential pathways using particle-tracking models and real drifter trajectories. The 839 marine plastics recorded were predominantly small fragments (“microplastics”, median length = 2.8 mm, mean length = 4.9 mm) resulting from the breakdown of larger objects made of polyethylene and polypropylene (e.g. packaging and fishing items). Mean sea surface plastic concentration was 4256.4 pieces km−2, and after incorporating the effect of vertical wind mixing, this value increased to 8966.3 pieces km−2. These plastics appear to be associated with a wide range of ocean currents that connect the sampled sites to their international and domestic sources, including populated areas of Australia's east coast. This study shows that plastic contamination levels in surface waters of Australia are similar to those in the Caribbean Sea and Gulf of Maine, but considerably lower than those found in the subtropical gyres and Mediterranean Sea. Microplastics such as the ones described here have the potential to affect organisms ranging from megafauna to small fish and zooplankton.

The intermediate disturbance hypothesis (IDH) predicts a hump-shaped pattern between community diversity and disturbance, and is central to understanding patterns of species diversity. Here, we examine IDH in the context of alien plant invasions. IDH can offer insight into the role of disturbance in facilitating plant invasions and the effect of these invasions on floristic diversity. Early stages of succession are most susceptible to invasion because resources and colonisation opportunities are elevated after disturbance. This trend is accentuated by human-mediated dispersal, a bias towards early successional species in the alien species pool, the tendency for fast-growing species to profit most from enemy release, and increased disturbance levels in human-modified habitats. Human disturbance, coupled with plant introductions, extends the diversity–disturbance curve and shifts peak diversity towards higher disturbance levels. However, invasive aliens can reduce native diversity at the community scale, especially in mid succession where competitive interactions structure communities. Certain invasive plants may have higher impacts because they overcome some life history tradeoffs as a result of their association with humans or novel evolutionary histories, e.g. enemy release. This may directly or indirectly (e.g. through plastic reallocation of resources from defence into growth) enable invasive plants to colonise earlier or persist into later stages of succession. By modifying disturbance regimes, invaders that transform the environment may also interfere with succession and precipitate low diversity communities. Low introduction rates of late successional species may currently limit impacts of aliens under infrequent disturbance. IDH is a useful framework for understanding ecological communities. However, because of the novel evolutionary histories of alien species and the anthropogenic context in which they invade, disturbance levels that maximise total diversity in invaded communities can differ from those that maximise native diversity. Joint consideration of IDH and alien invasion patterns suggests a range of strategies can be used to manage diversity.

ESR Endangered Species Research Contact the journal Facebook Twitter RSS Mailing List Subscribe to our mailing list via Mailchimp HomeLatest VolumeAbout the JournalEditorsSpecials ESR 25:225-247 (2014) - DOI: https://doi.org/10.3354/esr00623 Global research priorities to mitigate plastic pollution impacts on marine wildlife A. C. Vegter, M. Barletta, C. Beck, J. Borrero, H. Burton, M. L. Campbell, M. F. Costa, M. Eriksen, C. Eriksson, A. Estrades, K. V. K. Gilardi, B. D. Hardesty, J. A. Ivar do Sul, J. L. Lavers, B. Lazar, L. Lebreton, W. J. Nichols, C. A. Ribic, P. G. Ryan, Q. A. Schuyler, S. D. A. Smith, H. Takada, K. A. Townsend, C. C. C. Wabnitz, C. Wilcox, L. C. Young, M. Hamann* All affiliations are given in the Appendix *Corresponding author: mark.hamann@jcu.edu.au ABSTRACT: Marine wildlife faces a growing number of threats across the globe, and the survival of many species and populations will be dependent on conservation action. One threat in particular that has emerged over the last 4 decades is the pollution of oceanic and coastal habitats with plastic debris. The increased occurrence of plastics in marine ecosystems mirrors the increased prevalence of plastics in society, and reflects the high durability and persistence of plastics in the environment. In an effort to guide future research and assist mitigation approaches to marine conservation, we have generated a list of 16 priority research questions based on the expert opinions of 26 researchers from around the world, whose research expertise spans several disciplines, and covers each of the world's oceans and the taxa most at risk from plastic pollution. This paper highlights a growing concern related to threats posed to marine wildlife from microplastics and fragmented debris, the need for data at scales relevant to management, and the urgent need to develop interdisciplinary research and management partnerships to limit the release of plastics into the environment and curb the future impacts of plastic pollution. KEY WORDS: Marine wildlife · Plastic · Pollution · Priority · Global Full text in pdf format PreviousNextCite this article as: Vegter AC, Barletta M, Beck C, Borrero J and others (2014) Global research priorities to mitigate plastic pollution impacts on marine wildlife. Endang Species Res 25:225-247. https://doi.org/10.3354/esr00623 Export citation RSS - Facebook - Tweet - linkedIn Cited by Published in ESR Vol. 25, No. 3. Online publication date: October 17, 2014 Print ISSN: 1863-5407; Online ISSN: 1613-4796 Copyright © 2014 Inter-Research.

In recent years, there has been a tremendous increase in work that focuses on the amount and types of waste entering the marine environment from multiple geographies around the world. To date, however, there are few reports about the scale of waste entering the coastal and oceanic waters around Africa. To address this knowledge gap, existing information was collated on waste mismanagement that can become marine debris in Africa at the continental scale. This paper focuses on identifying sources and seeking solutions to waste mismanagement. Stories are shared about opportunities that have arisen and solutions that are taking place in several countries around Africa. Finally, impediments to success are discussed and sectors are described where investments can be made to significantly reduce this growing global problem.

Abstract Plastic pollution in the marine and coastal environment is a challenging restoration and governance issue. Similar to many environmental problems, marine plastic pollution is transboundary and therefore the governance solutions are complex. Although the marine environment is unlikely to return to the condition it was in before the “plastic era,” it is an example of an environmental restoration challenge where successful governance and environmental stewardship would likely result in a healthier global oceanic ecosystem. We argue that a holistic, integrated approach that utilizes scientific expertise, community participation, and market‐based strategies is needed to significantly reduce the global plastic pollution problem.

Plastics and other artificial materials pose new risks to health of the ocean. Anthropogenic debris travels across large distances and is ubiquitous in the water and on the shorelines, yet, observations of its sources, composition, pathways and distributions in the ocean are very sparse and inaccurate. Total amounts of plastics and other man-made debris in the ocean and on the shore, temporal trends in these amounts under exponentially increasing production, as well as degradation processes, vertical fluxes and time scales are largely unknown. Present ocean circulation models are not able to accurately simulate drift of debris because of its complex hydrodynamics. In this paper we discuss the structure of the future integrated marine debris observing system (IMDOS) that is required to provide long-term monitoring of the state of the anthropogenic pollution and support operational activities to mitigate impacts on the ecosystem and safety of maritime activity. The proposed observing system integrates remote sensing and in situ observations. Also, models are used to optimize the design of the system and, in turn, they will be gradually improved using the products of the system. Remote sensing technologies will provide spatially coherent coverage and consistent surveying time series at local to global scale. Optical sensors, including high-resolution imaging, multi- and hyperspectral, fluorescence, and Raman technologies, as well as SAR will be used to measure different types of debris. They will be implemented in a variety of platforms, from hand-held tools to ship-, buoy-, aircraft-, and satellite-based sensors. A network of in situ observations, including reports from volunteers, citizen scientists and ships of opportunity, will be developed to provide data for calibration/validation of remote sensors and to monitor the spread of plastic pollution and other marine debris. IMDOS will interact with other observing systems monitoring physical, chemical, and biological processes in the ocean and on shorelines as well as state of the ecosystem, maritime activities and safety, drift of sea ice, etc. The synthesized data will support innovative multi-disciplinary research and serve diverse community of users.