stringtranslate.com

Биомагнификация

Биомагнификация – это процесс, вызывающий повышение концентрации вещества (крестов) на более высоких уровнях пищевой цепи.
В этом сценарии пруд загрязнен токсичными отходами. Далее по пищевой цепочке концентрация загрязнителя увеличивается, что иногда приводит к гибели высшего потребителя.

Биомагнификация , также известная как биоамплификация или биологическое увеличение , представляет собой увеличение концентрации вещества, например пестицида, в тканях организмов на последовательно более высоких уровнях пищевой цепи . [1] Такое увеличение может произойти в результате:

Биомагнификация — это увеличение концентрации вещества (х) в пищевой цепи. Например, концентрация ДДТ в частях на миллион увеличивается с увеличением трофического уровня. Концентрации накапливаются в жирах и тканях организма. Хищники накапливают более высокие уровни, чем добыча.

Биологическое усиление часто относится к процессу, при котором такие вещества, как пестициды или тяжелые металлы, попадают в озера, реки и океан, а затем перемещаются вверх по пищевой цепи во все более высоких концентрациях по мере того, как они включаются в рацион водных организмов, таких как зоопланктон . , которые, в свою очередь, возможно, поедаются рыбой, которую затем могут съесть более крупные рыбы, крупные птицы, животные или люди. По мере продвижения вверх по цепочке вещества все больше концентрируются в тканях или внутренних органах. Биоаккумуляторы — это вещества, концентрация которых в живых организмах увеличивается по мере поступления в загрязненный воздух, воду или пищу, поскольку эти вещества очень медленно метаболизируются или выводятся из организма.

Процессы

Хотя иногда термин используется взаимозаменяемо с термином « биоаккумуляция », между ними и биоконцентрацией проводится важное различие.

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

Биодилюция — это также процесс, который происходит на всех трофических уровнях водной среды; это противоположность биомагнификации, то есть когда концентрация загрязняющего вещества уменьшается по мере его продвижения вверх по пищевой сети. [3]

Многие химические вещества, которые биоаккумулируются, хорошо растворяются в жирах ( липофильные ) и нерастворимы в воде ( гидрофобные ). [4] Липофильные вещества не могут быть разбавлены, расщеплены или выведены с мочой , в водной среде, и поэтому накапливаются в жировых тканях организма, если в организме отсутствуют ферменты для их расщепления. При поедании другим организмом жиры всасываются в кишечнике, перенося вещество, которое затем накапливается в жирах хищника. Поскольку на каждом уровне пищевой цепи происходят большие потери энергии, хищнику приходится потреблять много добычи, включая все ее липофильные вещества. [ нужна цитата ]

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 усваивается, но очень медленно выводится из организма. [5] Биоаккумуляция и биоконцентрация приводят к накоплению в жировой ткани последовательных трофических уровней: зоопланктона , мелкого нектона , более крупной рыбы и т. д. Все, что ест эту рыбу, 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 своих тканях, чем можно было бы объяснить только прямым воздействием. Например, сельдь содержит ртуть в количестве примерно 0,01 частей на миллион (ppm), а акула — более 1 ppm. [6]

ДДТ — это пестицид, обладающий способностью к биоусилению, что является одной из наиболее важных причин, по которым Агентство по охране окружающей среды и другие организации сочли его вредным для окружающей среды. ДДТ является одним из наименее растворимых известных химических веществ и постепенно накапливается в жировой ткани, а по мере того, как жир потребляется хищниками, количество ДДТ биоувеличивается. Хорошо известным примером вредного воздействия биомагнификации ДДТ является значительное сокращение популяций хищных птиц в Северной Америке, таких как белоголовые орланы и сапсаны, из-за того, что ДДТ вызвал истончение яичной скорлупы в 1950-х годах. [4] [7] ДДТ в настоящее время является запрещенным веществом во многих частях мира. [8]

Текущее состояние

В обзоре большого количества исследований Suedel et al. [9] пришли к выводу, что, хотя биомагнификация, вероятно, встречается более ограниченно, чем считалось ранее, существуют убедительные доказательства того, что ДДТ , ДДЕ , ПХД , токсафен и органические формы ртути и мышьяка действительно биомагнируют в природе. Для других загрязнителей биоконцентрация и биоаккумуляция обуславливают их высокие концентрации в тканях организма. Совсем недавно Грей [10] пришел к выводу, что подобные вещества остаются в организмах и не разбавляются до неопасных концентраций. Успех восстановления высших хищных птиц ( белоголовых орланов , сапсанов ) в Северной Америке после запрета на использование ДДТ в сельском хозяйстве является свидетельством важности распознавания биомагнификации и реагирования на нее. [4]

Вещества, биоусиливающие

Две распространенные группы, которые, как известно, обладают биомагнификацией, — это хлорированные углеводороды , также известные как хлорорганические соединения, и неорганические соединения, такие как метилртуть или тяжелые металлы. [4] Оба липофильны и не легко разлагаются. Новые органические вещества, такие как хлорорганические соединения, нелегко разлагаются, поскольку организмы не подвергались предварительному воздействию и, следовательно, не развили специфические механизмы детоксикации и выведения, поскольку с их стороны не было давления отбора. Эти вещества поэтому известны как « стойкие органические загрязнители » или СОЗ. [11]

Металлы не разлагаются, поскольку являются химическими элементами . Организмы, особенно те, которые подвергаются естественному высокому воздействию металлов, имеют механизмы связывания и выведения металлов. Проблемы возникают, когда организмы подвергаются воздействию более высоких, чем обычно, концентраций, которые они не могут вывести из организма достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение. Стойкие тяжелые металлы , такие как свинец , кадмий , ртуть и мышьяк, могут оказывать широкий спектр неблагоприятных последствий для здоровья разных видов. [12]

Новые органические вещества

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Сильви, Нова Дж., изд. (2012). Руководство по методам работы с дикой природой: исследования . Том. 1 (7-е изд.). Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джона Хопкинса. стр. 154–155. ISBN 978-1-4214-0159-1.
  2. ^ Ландрум, П.Ф. и С.В. Фишер, 1999. Влияние липидов на биоаккумуляцию и трофический перенос органических загрязнителей в водных организмах. Глава 9 в MT Arts и BC Wainman. Липиды в пресноводных экосистемах. Спрингер Верлаг, Нью-Йорк.
  3. ^ Кэмпбелл, Линда М.; Норстром, Росс Дж.; Хобсон, Кейт А.; Мьюир, Дерек К.Г.; Бэкус, Шон; Фиск, Аарон Т. (1 декабря 2005 г.). «Ртуть и другие микроэлементы в пелагической морской пищевой сети Арктики (Нортуотерская полынья, Баффинов залив)». Наука об общей окружающей среде . Загрязняющие вещества в биоте канадской Арктики и последствия для здоровья человека. 351–352: 247–263. Бибкод : 2005ScTEn.351..247C. doi : 10.1016/j.scitotenv.2005.02.043. ISSN  0048-9697. ПМИД  16061271.
  4. ^ abcd Фридман, Билл (2021). Неме, Кэтрин Х.; Лонг, Жаклин Л. (ред.). Научная энциклопедия Гейла. Том. 1 (6-е изд.). Гейл. стр. 594–597. ISBN 978-0-02-867717-0.
  5. ^ Крото, М., С. Н. Луома и А. Р. Стюарт. 2005. Трофический перенос металлов по пресноводным пищевым сетям: свидетельства биомагнификации кадмия в природе. Лимнол. Океаногр. 50 (5): 1511–1519.
  6. ^ EPA (Агентство по охране окружающей среды США). 1997. Отчет об исследовании ртути Конгрессу. Том. IV: Оценка воздействия ртути в Соединенных Штатах. ЭПА-452/Р-97-006. Агентство по охране окружающей среды США, Управление планирования и стандартов качества воздуха и Управление исследований и разработок.
  7. ^ Эдвардс, Клайв А. (2004). Стэплтон (ред.). Загрязнение от А до Я (ред. Ричарда М.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Гейл. стр. 118–200. ISBN 978-0-02-865700-4.
  8. ^ «Запрет ДДТ вступает в силу» . Агентство по охране окружающей среды США . 1972-12-31. Архивировано из оригинала 12 августа 2014 г. Проверено 10 августа 2014 г.
  9. ^ Зюдел, Б.К., Борачек, Дж.А., Педдикорд, Р.К., Клиффорд, П.А. и Диллон, Т.М., 1994. Трофический перенос и потенциал биомагнификации загрязняющих веществ в водных экосистемах . Обзоры загрязнения окружающей среды и токсикологии 136: 21–89.
  10. ^ Грей, Дж. С., 2002. Биомагнификация в морских системах: взгляд эколога. Мар Поллют. Бык. 45: 46–52.
  11. ^ «Стойкие органические загрязнители» (PDF) . Программа ООН по окружающей среде . 26 сентября 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 26 сентября 2007 г. Проверено 8 декабря 2022 г.
  12. ^ Али, Хазрат; Хан, Эззат (18 августа 2019 г.). «Трофический перенос, биоаккумуляция и биомагнификация второстепенных опасных тяжелых металлов и металлоидов в пищевых цепях / сетях - концепции и последствия для дикой природы и здоровья человека». Оценка человеческого и экологического риска . 25 (6): 1353–1376. дои : 10.1080/10807039.2018.1469398. ISSN  1080-7039. S2CID  90028179.

Внешние ссылки