Βιομεγέθυνση

Λόγω βιομεγέθυνσης η συγκέντρωση της έμμονης τοξίνης (σταυροί) αυξάνεται στα υψηλότερα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας.

Σε αυτό το περιστατικό, μια λίμνη μολύνθηκε και οι τοξίνες συγκεντρώνονται στα υψηλότερα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας.

Η Βιομεγέθυνση ή βιολογική μεγέθυνση είναι η αύξηση της συγκέντρωσης μιας ουσίας, όπως ένα τοξικό χημικό, στους ιστούς των ανεκτικών οργανισμών στα διαδοχικά υψηλότερα επίπεδα σε μία τροφική αλυσίδα. Η αύξηση αυτή μπορεί να προκύψει ως αποτέλεσμα των:

• Εμμονή – όταν η ουσία δεν μπορεί να αποικοδομηθεί με περιβαλλοντικές διαδικασίες
• Βιοενεργητική τροφικής αλυσίδας – όταν η συγκέντρωση της ουσίας αυξάνεται προοδευτικά καθώς ανεβαίνει σε μια τροφική αλυσίδα
• Πλήρης ή μερική αδυναμία μεταβολισμού ή απέκκρισης της ουσίας, συχνά λόγω αδιαλυτότητας στο νερό

Η Βιομεγέθυνση αναφέρεται στη διαδικασία κατά την οποία ορισμένες ουσίες όπως τα φυτοφάρμακα ή τα βαρέα μέταλλα καταλήγουν σε λίμνες, ποτάμια και τη θάλασσα, και στη συνέχεια καθώς ανεβαίνουν στην τροφική αλυσίδα οι συγκεντρώσεις τους προοδευτικά αυξάνονται. Αρχικά ενσωματώνονται στη διατροφή υδρόβιων οργανισμών όπως το ζωοπλαγκτόν, που τρώγονται από τα ψάρια, και αυτά στη συνέχεια τρώγονται από μεγαλύτερα ψάρια, μεγάλα πουλιά, ζώα ή ανθρώπους. Οι ουσίες βρίσκονται σε ολοένα και μεγαλύτερες περιεκτικότητες σε ιστούς ή τα εσωτερικά όργανα καθώς κινούνται προς τα πάνω στην αλυσίδα. Οι βιοσυσσωρευτές είναι ουσίες που αυξάνεται η συγκέντρωση τους σε ζωντανούς οργανισμούς καθώς προσλαμβάνουν μολυσμένο αέρα, νερό ή τροφή , επειδή μεταβολίζονται ή απεκκρίνονται πολύ αργά.

Διαδικασίες

Αν και μερικές φορές η βιομεγέθυνση θεωρείται ισοδύναμη της "βιοσυσσώρευσης", υπάρχει σημαντική διάκριση μεταξύ των δύο, και με τη βιοσυγκέντρωση.

• Η Βιοσυσσώρευση παρουσιάζεται μέσα σε ένα τροφικό επίπεδο, και είναι η αύξηση της συγκέντρωσης μιας ουσίας σε ορισμένους ιστούς των οργανισμών φορέων λόγω απορρόφησης από τα τρόφιμα και το περιβάλλον.
• Η Βιοσυγκέντρωση ορίζεται ως ότι συμβαίνει όταν η πρόσληψη από το νερό είναι μεγαλύτερη από την έκκριση.^[1]

Άρα, η βιοσυγκέντρωση και η βιοσυσσώρευση παρουσιάζονται σε ένα οργανισμό, και η βιομεγέθυνση παρουσιάζεται σε όλα τα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας.

Η βιοδιάλυση είναι μια διαδικασία που παρουσιάζεται σε όλα τα τροφικά επίπεδα ενός υδάτινου περιβάλλοντος, και είναι το αντίθετο της βιομεγέθυνσης, δηλαδή όταν η συγκέντρωση ενός ρύπου μειώνεται καθώς ανεβαίνει στο τροφικό πλέγμα.

Η Βιομεγέθυνση είναι η συσσώρευση των τοξινών στην τροφική αλυσίδα. Η συγκέντρωση του DDT δίνεται σε μέρη ανά εκατομμύριο. Στα υψηλότερα τροφικά επίπεδα της αλυσίδας, οι ποσότητες των συσσωρευμένων τοξινών (συμβολίζεται με x) αυξάνεται. Οι τοξίνες συσσωρεύονται στο λίπος και τους ιστούς του οργανισμού, και περισσότερο στα αρπακτικά από ότι στα θηράματα.

Τα Λιπιδία, οι (λιπόφιλες) ή λιποδιαλυτές ουσίες δεν διαλύονται, αποικοδομούνται, ούτε απεκκρίνονται στα ούρα, ένα υδατικό μέσο, και έτσι συσσωρεύονται στους λιπώδεις ιστούς του οργανισμού, αν ο οργανισμός στερείται τα ένζυμα μεταβολισμού τους. Όταν φαγωθεί από έναν άλλο οργανισμό, τα λίπη απορροφώνται στο έντερο, μαζί με τις ουσίες που φέρουν, οι οποίες στη συνέχεια συσσωρεύονται στα λίπη του αρπακτικού. Επειδή σε κάθε επίπεδο της τροφικής αλυσίδας υπάρχει μεγάλη απώλεια ενέργειας, ένα αρπακτικό πρέπει να τραφεί από πολλά θηράματα, με συμπεριλαμβανόμενες όλες τις λιπόφιλες ουσίες.

Για παράδειγμα, αν και ο υδράργυρος βρίσκεται σε μικρές μόνο ποσότητες στο θαλασσινό νερό, απορροφάται από τα φύκη, γενικά ως μεθυλυδράργυρος που είναι η πιο επιβλαβής μορφή του υδραργύρου. Απορροφάται αποτελεσματικά, αλλά απεκκρίνεται πολύ αργά από τους οργανισμούς.^[2] Η Βιοσυσσώρευση και η βιοσυγκέντρωση έχουν ως αποτέλεσμα συσσώρευση στους λιπώδεις ιστούς των διαδοχικών τροφικών επιπέδων: το ζωοπλαγκτόν, το μικρό νηκτόν, τα μεγαλύτερα ψάρια, κ.ο.κ.. Όποιος τρώει αυτά τα ψάρια προσλαμβάνει όλη τη ποσότητα υδραργύρου που είχε συσσωρευτεί στα σώματά τους. Έτσι εξηγείται γιατί αρπακτικά ψάρια, όπως οι ξιφίες και οι καρχαρίες, ή πουλιά, όπως ο ψαραετός και οι αετοί, έχουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις υδραργύρου στους ιστούς τους από ό, τι θα αναμενόταν. Για παράδειγμα, αν μια ρέγκα έχει υδράργυρο 0,01 μέρη στο εκατομμύριο (ppm) τότε ο καρχαρίας που τρέφεται από ρέγκες θα έχει περισσότερο από 1 ppm υδραργύρου στους ιστούς του.^[3]

Το DDT είναι φυτοφάρμακο που βιομεγενθύνεται και ως εκ τούτου θεωρείται επιβλαβές για το περιβάλλον από τις υπηρεσίες προστασίας του περιβάλλοντος. Το DDT εναποτίθεται στο λίπος των ζώων όπου παραμένει για πολλά χρόνια χωρίς να μεταβολίζεται, και καθώς οι λιπώδεις ιστοί καταναλώνονται από τα αρπακτικά ζώα, τα ποσά του DDT βιομεγενθύνονται. Είναι πλέον απαγορευμένη ουσία σε πολλά μέρη του κόσμου.^[4]

Τρέχουσα κατάσταση

Η ανασκόπηση πολλών μελετών^[5] έδειξε ότι η βιομεγέθυνση ως φαινόμενο ίσως είναι πιο περιορισμένη από ότι πιστευόταν, αλλά τεκμηριώθηκε ότι τα DDT, DDE, PCBs, τοξαφαίνιο, και οι οργανικές μορφές του υδραργύρου και του αρσενικού πράγματι βιομεγενθύνονται στη φύση. Για άλλους ρύπους, η βιοσυγκέντρωση και η βιοσυσσώρευση δικαιολογούν τις υψηλές συγκεντρώσεις στους ιστούς του οργανισμού.^[6] Κατόπιν της απαγόρευσης στη χρήση του φυτοφάρμακου DDT αποκαταστάθηκαν με επιτυχία οι πληθυσμοί των κορυφαίων αρπακτικών πουλιών (φαλακροί αετοί, γεράκια) στη Βόρεια Αμερική.

Ουσίες που βιομεγενθύνονται

Διακρίνονται σε δύο τύπους που είναι εξίσου λιπόφιλες και μη αποικοδομήσιμες:

Οι έμμονοι οργανικοί ρύποι για τους οποίους οι οργανισμοί δεν διαθέτουν μηχανισμούς αποικοδόμησης, μεταβολισμού, απέκκρισης και αποτοξίνωσης.

Τα μέταλλα δεν είναι αποικοδομήσιμα επειδή είναι στοιχεία. Οι οργανισμοί διαθέτουν μηχανισμούς για απομόνωση και απέκκριση των μετάλλων, αλλά όταν εκτίθενται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις από τις συνήθεις ο κανονικός ρυθμός αποτοξίνωσης δεν προλαβαίνει να παρεμποδίσει τη βλάβη. Κάποια βαρέα μέταλλα είναι πολύ επικίνδυνα και επιβλαβή για το αναπαραγωγικό σύστημα του οργανισμού.

Βιβλιογραφία

1. Landrum, PF and SW Fisher, 1999. Influence of lipids on the bioaccumulation and trophic transfer of organic contaminants in aquatic organisms. Chapter 9 in MT Arts and BC Wainman. Lipids in fresh water ecosystems. Springer Verlag, New York.
2. Croteau, M., S. N. Luoma, and A. R Stewart. 2005. Trophic transfer of metals along freshwater food webs: Evidence of cadmium biomagnification in nature. Limnol. Oceanogr. 50 (5): 1511-1519.
3. EPA (U.S. Environmental Protection Agency). 1997. Mercury Study Report to Congress. Vol. IV: An Assessment of Exposure to Mercury in the United States . EPA-452/R-97-006. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Air Quality Planning and Standards and Office of Research and Development.
4. «DDT Ban Takes Effect». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 12 Αυγούστου 2014. Ανακτήθηκε στις 10 Αυγούστου 2014. 
5. Suedel, B.C., Boraczek, J.A., Peddicord, R.K., Clifford, P.A. and Dillon, T.M., 1994. Trophic transfer and biomagnification potential of contaminants in aquatic ecosystems. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology 136: 21–89.
6. Gray, J.S., 2002. Biomagnification in marine systems: the perspective of an ecologist. Mar. Pollut. Bull. 45: 46–52.