Биодилюция , иногда называемая разбавлением цветения , представляет собой уменьшение концентрации элемента или загрязнителя с увеличением 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 дафнии . [2]
Основными элементами и загрязнителями, вызывающими озабоченность, являются тяжелые металлы, такие как ртуть , кадмий и свинец . Было показано, что эти токсины биоаккумулируют в пищевой сети . В некоторых случаях металлы, такие как ртуть, могут усиливаться . [1] [3] Это серьезная проблема, поскольку метилртуть , наиболее токсичный вид ртути, может быть обнаружен в высоких концентрациях в потребляемой человеком рыбе и других водных организмах.
Многочисленные исследования связывают более низкие концентрации ртути в зоопланктоне, обнаруженные в эвтрофных (богатых питательными веществами и высокопродуктивных), по сравнению с олиготрофными (с низким содержанием питательных веществ) водными средами. [2] [3] Обогащение питательными веществами (в основном фосфором и азотом) снижает попадание ртути и других тяжелых металлов в водные пищевые сети за счет этого эффекта биоразбавления. Первичные продуценты, такие как фитопланктон , поглощают эти тяжелые металлы и накапливают их в своих клетках. Чем выше популяция фитопланктона, тем менее концентрированными будут эти загрязнители в их клетках. После потребления основными потребителями, такими как зоопланктон, эти связанные с фитопланктоном загрязнители включаются в клетки потребителя. Более высокая биомасса фитопланктона означает более низкую концентрацию загрязняющих веществ, накапливаемых зоопланктоном и т. Д. В пищевой сети. Этот эффект вызывает общее разбавление исходной концентрации по пищевой сети. То есть концентрация загрязняющего вещества в зоопланктоне будет ниже, чем в фитопланктоне в условиях сильного цветения.
Хотя большинство исследований биоразбавления проводилось в пресноводных средах, было показано, что биоразбавление происходит и в морской среде. Полынья Нортвотер, расположенная в Баффинова заливе, обнаружила отрицательную корреляцию между кадмием, свинцом и никелем с повышением трофического уровня [1]. Кадмий и свинец являются несущественными металлами, которые будут конкурировать за кальций в организме. что губительно для роста организма.
Большинство исследований измеряют биоаккумуляцию и биоразбавление с использованием изотопа азота δ15N. Изотопная сигнатура δ15N обогащает пищевую сеть. [4] [5] У хищника δ15N выше, чем у его жертвы. Эта тенденция позволяет определить трофическое положение организма. В сочетании с концентрацией конкретного загрязнителя, такого как ртуть, можно получить доступ к концентрации по сравнению с трофическим положением.
В то время как большинство тяжелых металлов биоаккумулируется, при определенных условиях тяжелые металлы и органические загрязнители обладают способностью к биоразбавлению, в результате чего высшие организмы менее подвержены воздействию токсина.
Рекомендации
- ^ a b c 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, Баффинова залив». Наука о всей окружающей среде . 351–352: 248–263. Bibcode : 2005ScTEn.351..247C . Doi : 10.1016 / j. scitotenv.2005.02.043 . PMID 16061271 .
- ^ а б Пол С. Пикхардт; Кэрол Л. Фолт; Селия Ю. Чен; Бьорн Клауэ; Джоэл Блюм (апрель 2002 г.). «Цветение водорослей снижает поглощение токсичной метилртути в пресноводных пищевых сетях» . PNAS . 99 (7): 4419–4424. DOI : 10.1073 / pnas.072531099 . PMC 123663 . PMID 11904388 .
- ^ а б Эндрю Л. Рипел (февраль 2010 г.). «Концентрации ртути в популяциях лентосных рыб, связанные с экосистемами и характеристиками водосборов» . АМБИО . 39 (1): 14–19. DOI : 10.1007 / s13280-009-0001-Z . PMC 3357655 . PMID 20496648 .
- ^ Ичиро Такеучи; Норико Миёси; Каоруко Мизукава; Хидесигэ Такада; Токутака Икемото; Коджи Оморп; Котаро Цучия (май 2009 г.). «Профили биомагнификации полициклических ароматических углеводородов, алкилфенолов и полихлорированных дифенилов в Токийском заливе, выясненные с помощью соотношений изотопов δ13C и δ15N, которые определяют структуру тропической паутины». Бюллетень загрязнения морской среды . 58 (5): 663–671. DOI : 10.1016 / j.marpolbul.2008.12.022 . PMID 19261300 .
- ^ Кодзо Ватанабэ; Майкл Т. Монаган; Ясухиро Такемон; Тацуо Омура (май 2008 г.). «Биодилюция тяжелых металлов в трофической сети макрообратных животных: данные анализа стабильных изотопов». Наука об окружающей среде в целом . 394 (1): 57–67. Bibcode : 2008ScTEn.394 ... 57W . DOI : 10.1016 / j.scitotenv.2008.01.006 . PMID 18280545 .