Биомагнификация - Biomagnification

При биомагнификации концентрация стойких токсинов (кроссы) увеличивается выше по пищевой цепочке.
В этом сценарии загрязнен пруд. Дальше по пищевой цепочке концентрация токсина возрастает, что иногда приводит к смерти основного потребителя из-за токсина.

Биомагнификация , также известная как биоусиление или биологическое увеличение , представляет собой любую концентрацию токсина, такого как пестициды, в тканях толерантных организмов на последовательно более высоких уровнях в пищевой цепи . Это увеличение может произойти в результате:

  • Стойкость - когда вещество не может быть разрушено экологическими процессами
  • Энергетика пищевой цепи - где концентрация вещества прогрессивно увеличивается по мере продвижения по пищевой цепочке.
  • Низкая или отсутствующая скорость внутреннего разложения или выведения вещества - в основном из-за нерастворимости в воде
Биомагнификация - это накопление токсинов в пищевой цепи. Концентрация ДДТ выражается в миллионных долях. По мере того как трофический уровень в пищевой цепи увеличивается, количество накопленных токсинов увеличивается. Знаки x представляют количество токсичных веществ, накапливающихся при повышении трофического уровня. Токсины накапливаются в жирах и тканях организма. Хищники накапливают больше токсинов, чем добыча.

Биологическое усиление часто относится к процессу, при котором определенные вещества, такие как пестициды или тяжелые металлы, проникают в озера, реки и океан, а затем перемещаются вверх по пищевой цепочке в прогрессивно больших концентрациях по мере того, как они включаются в рацион водных организмов, таких как зоопланктон , который, в свою очередь, поедается, возможно, рыбой, а затем может быть съеден более крупной рыбой, крупными птицами, животными или людьми. По мере продвижения по цепочке вещества все больше концентрируются в тканях или внутренних органах. Биоаккумулянты - это вещества, концентрация которых в живых организмах увеличивается по мере того, как они попадают в загрязненный воздух, воду или пищу, потому что эти вещества очень медленно метаболизируются или выводятся из организма.

Процессы

Хотя иногда термин « биоаккумуляция » используется как взаимозаменяемый, между ними и биоконцентрацией проводится важное различие.

  • Бионакопление происходит в пределах более трофического уровня , и является увеличение концентрации вещества в определенных тканях тела организмов за счет поглощения из пищи и окружающей среды.
  • Биоконцентрация определяется как происходящая, когда поглощение из воды превышает выделение.

Таким образом, биоконцентрация и биоаккумуляция происходят внутри организма, а биомагнификация происходит на трофических уровнях (пищевой цепи).

Биодилюция - это также процесс, который происходит на всех трофических уровнях водной среды; это противоположно биоусилению, когда концентрация загрязняющего вещества уменьшается по мере продвижения вверх по пищевой сети.

Липидные ( липофильные ) или жирорастворимые вещества не могут быть разбавлены, расщеплены или выведены с мочой , водной средой и, таким образом, накапливаются в жировых тканях организма, если в организме не хватает ферментов для их разложения. При поедании другим организмом жиры всасываются в кишечнике, неся вещество, которое затем накапливается в жирах хищника. Поскольку на каждом уровне пищевой цепи происходит большая потеря энергии, хищник должен съесть много добычи, включая все ее липофильные вещества.

Например, хотя ртуть присутствует в морской воде лишь в небольших количествах , она поглощается водорослями (обычно в виде метилртути ). Метилртуть - одна из самых вредных молекул ртути. Он эффективно всасывается, но очень медленно выводится из организма. Биоаккумуляция и биоконцентрация приводят к накоплению в жировой ткани последовательных трофических уровней: зоопланктон , мелкий нектон , более крупная рыба и т. Д. Все, что ест этих рыб, также потребляет более высокий уровень ртути, накопленной рыбой. Этот процесс объясняет, почему хищные рыбы, такие как рыба-меч и акулы, или птицы, такие как скопа и орлы, имеют более высокие концентрации ртути в тканях, чем можно было бы объяснить только прямым воздействием. Например, сельдь содержит примерно 0,01 части на миллион (ppm), а акула содержит более 1 ppm.

Считается, что ДДТ обладает способностью к биоусилению, а биомагнификация - одна из наиболее важных причин, по которым Агентство по охране окружающей среды и другие организации сочли его вредным для окружающей среды . ДДТ накапливается в жире животных, и на его расщепление уходит много лет, а по мере того, как жир потребляется хищниками, количество ДДТ увеличивается. ДДТ в настоящее время является запрещенным веществом во многих частях мира.

Текущий статус

В обзоре большого количества исследований Suedel et al. пришел к выводу, что, хотя биомагнификация, вероятно, имеет более ограниченное распространение, чем считалось ранее, есть убедительные доказательства того, что ДДТ , ДДЭ , ПХБ , токсафен и органические формы ртути и мышьяка действительно биоусиление в природе. Для других загрязнителей биоконцентрация и биоаккумуляция объясняют их высокие концентрации в тканях организма. Совсем недавно Грей достиг аналогичных веществ, оставшихся в организмах и не разбавленных до неопасных концентраций. Успех восстановления высших видов хищных птиц ( белоголовых орланов , сапсанов ) в Северной Америке после запрета на использование ДДТ в сельском хозяйстве свидетельствует о важности биомагнификации.

Вещества, способствующие биомагнификации

Есть две основные группы веществ, способствующих биомагнификации. Оба липофильны и нелегко разлагаются. Новые органические вещества нелегко разложить, потому что организмы не подвержены предыдущему воздействию и, таким образом, не развили специфических механизмов детоксикации и выделения, поскольку они не оказывали давления отбора. Следовательно, эти вещества известны как « стойкие органические загрязнители » или СОЗ.

Металлы не разлагаются, потому что они элементы. Организмы, особенно те, которые подвергаются естественному высокому уровню воздействия металлов, имеют механизмы секвестрации и выделения металлов. Проблемы возникают, когда организмы подвергаются воздействию более высоких, чем обычно, концентраций, которые они не могут выводить достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение. Некоторые стойкие тяжелые металлы особенно опасны и вредны для репродуктивной системы организма.

Новые органические вещества

Дополнительная информация: Стойкие органические загрязнители

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

  • Фиск А.Т., Хэкстра П.Ф., Борга К. и Д.С.Г. Муир, 2003. Биомагнификация. Mar. Pollut. Бык. 46 (4): 522-524