Биоразбавление , иногда называемое разбавлением цветения , представляет собой уменьшение концентрации элемента или загрязняющего вещества с повышением трофического уровня . [1] Этот эффект в первую очередь наблюдается во время цветения водорослей, когда увеличение биомассы водорослей снижает концентрацию загрязняющих веществ в организмах, находящихся на более высоких уровнях пищевой цепи, таких как зоопланктон или дафния . [2]
Основными элементами и загрязнителями, вызывающими обеспокоенность, являются тяжелые металлы, такие как ртуть , кадмий и свинец . Было показано, что эти токсины биоаккумулируются в пищевой сети . В некоторых случаях металлы, такие как ртуть, могут биомагнифицироваться . [1] [3] Это вызывает серьезную озабоченность, поскольку метилртуть , наиболее токсичный вид ртути, может быть обнаружен в высоких концентрациях в потребляемой человеком рыбе и других водных организмах.
Многочисленные исследования установили связь с более низкими концентрациями ртути в зоопланктоне, обнаруженном в эвтрофной (богатой питательными веществами и высокопродуктивной) водной среде по сравнению с олиготрофной (с низким содержанием питательных веществ) водной средой. [2] [3] Обогащение питательными веществами (в основном фосфором и азотом) снижает поступление ртути и других тяжелых металлов в водные пищевые сети за счет эффекта биоразбавления. Первичные продуценты, такие как фитопланктон , поглощают эти тяжелые металлы и накапливают их в своих клетках. Чем выше популяция фитопланктона, тем меньше концентрации этих загрязнителей будет в их клетках. После потребления первичными потребителями, такими как зоопланктон, эти связанные с фитопланктоном загрязнители включаются в клетки потребителей. Более высокая биомасса фитопланктона означает меньшую концентрацию загрязняющих веществ, накапливаемых зоопланктоном и так далее по пищевой цепи. Этот эффект вызывает общее разбавление исходной концентрации в пищевой сети. То есть концентрация загрязняющего вещества в зоопланктоне будет ниже, чем в фитопланктоне в условиях сильного цветения.
Хотя большинство исследований биоразбавления проводились в пресноводной среде, было показано, что биоразбавление происходит и в морской среде. Было обнаружено, что в Нортуотерской полынье, расположенной в Баффиновом заливе, наблюдается отрицательная корреляция содержания кадмия, свинца и никеля с повышением трофического уровня [1]. Кадмий и свинец являются несущественными металлами, которые будут конкурировать за кальций внутри организма. что вредно для роста организма.
В большинстве исследований биоаккумуляция и биоразбавление измеряются с использованием изотопа азота δ15N. Изотопный признак δ15N присутствует в пищевой сети. [4] [5] Хищник будет иметь более высокое значение δ15N по сравнению с жертвой. Эта тенденция позволяет определить трофическое положение организма. В сочетании с концентрацией конкретного загрязнителя, такого как ртуть, можно получить доступ к концентрации в зависимости от трофического положения.
Хотя большинство тяжелых металлов биоаккумулируется, при определенных условиях тяжелые металлы и органические загрязнители могут биоразбавляться, что делает высшие организмы менее подверженными воздействию токсина.