Биодилюция
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 численность 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 потребителя. 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. В Нортуотерской полынье, расположенной в Баффиновом заливе, выявлена 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. Изотопная сигнатура δ15N обогащает пищевую сеть. [ 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 биоаккумулируются, при определенных условиях тяжелые металлы и органические загрязнители могут биоразбавляться, что делает высшие организмы менее подверженными воздействию токсина.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Линда М.Кэмпбелл; Росс Дж. Норстром; Кейт А. Хобсон; Дерек К.Г. Мьюир; Шон Бэкус; Аарон Т. Фиск (декабрь 2005 г.). «Ртуть и другие микроэлементы в пелагической морской пищевой сети Арктики (Северная полынья, Баффинов залив». Science of the Total Environment . 351–352: 248–263. Bibcode : 2005ScTEn.351..247C . doi : 10.1016/j. scitotenv.2005.02.043 . ПМИД 16061271 .
- ^ Jump up to: а б Пол К. Пикхардт; Кэрол Л. Фолт; Селия Ю. Чен; Бьорн Клауэ; Джоэл Д. Блюм (апрель 2002 г.). «Цветение водорослей снижает поступление токсичной метилртути в пресноводные пищевые сети» . ПНАС . 99 (7): 4419–4424. дои : 10.1073/pnas.072531099 . ПМЦ 123663 . ПМИД 11904388 .
- ^ Jump up to: а б Эндрю Л. Райпел (февраль 2010 г.). «Концентрация ртути в популяциях чечевичных рыб, связанная с экосистемами и характеристиками водораздела» . Амбио . 39 (1): 14–19. Бибкод : 2010Амбио..39...14R . дои : 10.1007/s13280-009-0001-z . ПМЦ 3357655 . ПМИД 20496648 .
- ^ Ичиро Такеучи; Норико Миёси; Каоруко Мизукава; Хидесигэ Такада; Токутака Икемото; Кодзи Оморп; Котаро Цучия (май 2009 г.). «Профили биомагнификации полициклических ароматических углеводородов, алкилфенолов и полихлорированных дифенилов в Токийском заливе, объясненные соотношениями изотопов δ13C и δ15N как ориентиры для структуры тропической паутины». Бюллетень о загрязнении морской среды . 58 (5): 663–671. дои : 10.1016/j.marpolbul.2008.12.022 . ПМИД 19261300 .
- ^ Кодзо Ватанабэ; Майкл Т. Монаган; Ясухиро Такемон; Тацуо Омура (май 2008 г.). «Биоразбавление тяжелых металлов в пищевой сети макробеспозвоночных: данные анализа стабильных изотопов». Наука об общей окружающей среде . 394 (1): 57–67. Бибкод : 2008ScTEn.394...57W . doi : 10.1016/j.scitotenv.2008.01.006 . ПМИД 18280545 .