Биомагнификация

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

Стойкость – когда вещество не может быть расщеплено процессами окружающей среды.
пищевой цепи Энергетика – концентрация вещества постепенно увеличивается по мере его продвижения вверх по пищевой цепи.
Низкая или отсутствующая скорость внутренней деградации или выведения вещества – в основном из-за нерастворимости в воде.

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.

Биоаккумуляция происходит на трофическом уровне и представляет собой увеличение концентрации вещества в определенных тканях тела организмов за счет всасывания из пищи и окружающей среды.
Биоконцентрация определяется как явление, когда поглощение из воды превышает выделение. ^[2]

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]

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 этих рыб, также потребляет более высокий уровень ртути, накопленный 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]

Текущий статус

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] Достигнуто сходство веществ, остающихся в организмах и не разбавляемых до неопасных концентраций. Успех восстановления крупнейших 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 вещества, нелегко разлагаются, поскольку организмы не подвергаются предыдущему 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

ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан).
Гексахлорбензол (ГХБ).
ПХД (полихлорированные бифенилы).
Токсафен .
Монометилртуть .

См. также

Ссылки

^ 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 .
^ Ландрам, 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.
^ 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 (Северная 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 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д 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 .
^ 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.
^ 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.
^ 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 .
^ «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.
^ Судел, 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.
^ Грей, Дж. С., 2002. Биомагнификация в морских системах: взгляд эколога. Мар Поллют. Бык. 45: 46–52.
^ «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.
^ Али, Хазрат; Хан, Эззат (18 августа 2019 г.). «Трофический перенос, биоаккумуляция и биоусиление 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

Фиск А.Т., Хоекстра П.Ф., Борга К. и Д.К. Мьюир, 2003. Биомагнификация. Мар. Загрязнение. Бык. 46 (4): 522-524

[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] Ландрам, 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 (Северная 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 .

[:0-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д 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] Судел, 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 биоусиление 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 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

v т и Экология : Моделирование экосистем : Трофические компоненты
Общий	Абиотический компонент Абиотический стресс Поведение Биогеохимический цикл Биомасса Биотический компонент Биотический стресс Грузоподъемность Соревнование Экосистема Экосистема экология Модель экосистемы Гипотеза зеленого мира Краеугольные виды Список пищевого поведения Метаболическая теория экологии Производительность Ресурс Реставрация
Продюсеры	Автотрофы Хемосинтез Хемотрофы Виды фундамента кинетотрофы Миксотрофы Микогетеротрофия Микотроф Органотрофы Фотогетеротрофы Фотосинтез Фотосинтетическая эффективность Фототрофы Первичные группы питания Первичное производство
Потребители	Высший хищник Бактериоядное животное Хищники хемоорганотроф Собирательство Общие и специальные виды Внутригильдейское хищничество Травоядные Гетеротроф Гетеротрофное питание Насекомоядные Мезохищники Гипотеза освобождения мезохищника Всеядные Теория оптимального кормодобывания Планктоядное животное Хищничество Переключение добычи
Разрушители	Хемоорганогетеротрофия Разложение детритофаги Детрит
Микроорганизмы	Архея Бактериофаг Литоавтотроф Литотрофия Морской Микробное сотрудничество Микробная экология Микробная пищевая сеть Микробный интеллект Микробная петля Микробный коврик Микробный метаболизм Экология фага
Пищевые сети	Биомагнификация Экологическая эффективность Экологическая пирамида Поток энергии Пищевая цепочка Трофический уровень
Примеры веб-сайтов	Озера Реки Земля Тритрофические взаимодействия в защите растений Морские пищевые сети холодные просачивания гидротермальные источники приливный леса водорослей Северо-Тихоокеанский круговорот Устье Сан-Франциско приливной бассейн
Процессы	Восхождение Биоаккумуляция Каскадный эффект Климакс сообщество Принцип конкурентного исключения Взаимодействие потребителя и ресурса Копиотрофы Доминирование Экологическая сеть Экологическая преемственность Качество энергии Язык энергетических систем f-коэффициент Коэффициент конверсии корма Кормление безумия Мезотрофная почва Питательный цикл олиготроф Парадокс планктона Трофический каскад Трофический мутуализм Индекс трофического состояния
Оборона, прилавок	Окраска животных Адаптации против хищников Камуфляж Дейматическое поведение Адаптация травоядных к защите растений Мимикрия Защита растений от травоядных Избегание хищников при стайной рыбе

v т и Экология : Моделирование экосистем : Другие компоненты
Population ecology	Abundance Allee effect Consumer-resource model Depensation Ecological yield Effective population size Intraspecific competition Logistic function Malthusian growth model Maximum sustainable yield Overpopulation Overexploitation Population cycle Population dynamics Population modeling Population size Predator–prey (Lotka–Volterra) equations Recruitment Small population size Stability Resilience Resistance Random generalized Lotka–Volterra model
Species	Biodiversity Density-dependent inhibition Ecological effects of biodiversity Ecological extinction Endemic species Flagship species Gradient analysis Indicator species Introduced species Invasive species / Native species Latitudinal gradients in species diversity Minimum viable population Neutral theory Occupancy–abundance relationship Population viability analysis Priority effect Rapoport's rule Relative abundance distribution Relative species abundance Species diversity Species homogeneity Species richness Species distribution Species–area curve Umbrella species
Species interaction	Antibiosis Biological interaction Commensalism Community ecology Ecological facilitation Interspecific competition Mutualism Parasitism Storage effect Symbiosis
Spatial ecology	Biogeography Cross-boundary subsidy Ecocline Ecotone Ecotype Disturbance Edge effects Foster's rule Habitat fragmentation Ideal free distribution Intermediate disturbance hypothesis Insular biogeography Land change modeling Landscape ecology Landscape epidemiology Landscape limnology Metapopulation Patch dynamics r/K selection theory Resource selection function Source–sink dynamics
Niche	Ecological niche Ecological trap Ecosystem engineer Environmental niche modelling Guild Habitat marine habitats Limiting similarity Niche apportionment models Niche construction Niche differentiation Ontogenetic niche shift
Other networks	Assembly rules Bateman's principle Bioluminescence Ecological collapse Ecological debt Ecological deficit Ecological energetics Ecological indicator Ecological threshold Ecosystem diversity Emergence Extinction debt Kleiber's law Liebig's law of the minimum Marginal value theorem Thorson's rule Xerosere
Other	Allometry Alternative stable state Balance of nature Biological data visualization Ecological economics Ecological footprint Ecological forecasting Ecological humanities Ecological stoichiometry Ecopath Ecosystem based fisheries Endolith Evolutionary ecology Functional ecology Industrial ecology Macroecology Microecosystem Natural environment Regime shift Sexecology Systems ecology Urban ecology Theoretical ecology
Outline of ecology

v т и Токсикология
Поля	Водная токсикология Экотоксикология Профессиональная токсикология Энтомотоксикология Экологическая токсикология Судебная токсикология Медицинская токсикология Токсикология in vitro Токсикогеномика
Концепции	Приемлемая суточная норма Острая токсичность Биоаккумуляция Биомагнификация Процедура с фиксированной дозой Смертельная доза Яд Токсическая способность Класс токсичности Токсин Яд
Лечение	Активированный уголь Противоядие Слабительное средство Хелатная терапия Промывание желудка Гемодиализ Гемоперфузия Ирригация всего кишечника
Инциденты	1858 г. – отравление сладостями Брэдфорда. Отзыв кормов для домашних животных в 2007 г. Бхопальская катастрофа Болезнь Минамата Болезнь Ниигата Минамата Отравление Александра Литвиненко Севезо катастрофа Потребление Tide Pods Утечка газа в Вишакхапатнаме 2022 Утечка токсичного газа в Акабе Список отравлений
Связанные темы	Биологическая война Канцероген Безопасность пищевых продуктов Символ опасности Список чрезвычайно опасных веществ Мутаген Охрана труда и здоровье
Категория Коммонс ВикиПроект