Биоаккумулирование и биоконцентрирование в пищевой цепи

В процессе питания в месте с необходимыми для жизнедеятельности организмов веществами могут поступать и вредные вещества. Полезные вещества, используемые организмами для питания, легко трансформируются и выводятся из организма, вредные же вещества выводятся плохо, кроме того, они накапливаются в пищевой цепи. Данное явление назевается биоакккумуляцией (биоконцентрированием).

Накопление токсичных веществ в пищевой цепи может быт очень стремительным. (см. табл. 3.1.)

Как правило, концентрация токсичного вещества в каждом последующем блоке экологической пирамиды оказывается примерно в 10 раз выше, чем в предыдущем.

Таблица 3.1. Накопление ДДТ в тканях рыб и рыбоядных животных [4]

Наиболее характерно биоконцентрирование в рамках пищевой цепи для устойчивых радионуклидов и пестицидов.

Спсобность некоторых радионуклидов, побочных продуктов деления ядра атома увеличивать свою концентрацию с каждым звеном пищевой цепи была обнаружена в 50-ых годах. Крайне малые (следовые) количества радиоактивного J, P, Cs, Se в реке Колумбия концентрировались в тканях рыб и птиц. Было обнаружено, что коэффициент накопления (соотношение количества вещества в тканях и окружающей среде) радиоактивного фосфора в яйцах гусей равен 2 млн. Таким образом, сброс сточных вод, содержащих радионуклиды даже в следовых количествах, может нанести существенный ущерб высшим звеньям пищевой цепи.

Известно, что с целью сокращения численности комаров на Лонг-Айленде болота много лет опыляли ДДТ (4,4 - дихлордифенил трихлорметилметан), при этом применялись такие концентрации вещества, которые не являлись летальными непосредственно для рыб и других животных, однако закономерности биоаккумулирования учтены не были.

В результате коэффициент концентрации (отношение содержания ДДТ в организме к содержанию в воде, выраженное в частях на миллион) составил для рыбоядных животных около 500 000. У рыб и птиц биоаккумулированию способствует значительные жировые накопления, в которых концентрируется ДДТ. Птицы особенно чувствительны к отравлению ДДТ, т.к. это вещество (как и другие инсектициды, представляющие собой хлорированные углеводороды) снижает в крови концентрации стероидных гормонов и нарушает образование яичной скорлупы; тонкая скорлупа лопается ещё до того, как разовьётся птенец. Таким образом, очень малые дозы, неопасные для особи, оказываются летальными для популяции.

Принципы биологического накопления необходимо учитывать при любых решениях, связанных с поступлением загрязнений в среду. Многие небиологические факторы, однако, могут уменьшать или увеличивать коэффициент концентрации. Так, человек получает меньше ДДТ, чем птица, т.к. при обработке и варке пищи часть этого вещества удаляется.