Prijeđi na sadržaj

Bioakumulacija

Izvor: Wikipedija

Bioakumulacija je postepeno nakupljanje supstanci, poput pesticida ili drugih hemikalija, u organizmu.[1] Bioakumulacija se javlja kada organizam apsorbira supstancu brže nego što se ona može izgubiti ili eliminirati katabolizmom i ekskrecijom. Dakle, što je duži biološki poluživot toksične supstance, veći je rizik od hroničnog trovanja, čak i ako nivoi toksina u okolini nisu vrlo visoki.[2]

Ekotoksikologija je nauka koja proučava te efekte.

Bioakumulacija, na primjer kod riba, može se predvidjeti modelima.[3][4] Hipoteze o kriterijima granične veličine molekula koji se koriste kao indikatori potencijala bioakumulacije nisu potkrijepljene podacima.[5] Biotransformacija može značajno izmijeniti bioakumulaciju hemikalija u organizmu.[6]

Toksičnost izazvana metalima povezana je s bioakumulacijom i biomagnifikacijom.[7] Skladištenje ili unos metala brže nego što se oni metaboliziraju i izlučuje dovodi do akumulacije tih metala.[8] Prisutnost različitih hemikalija i štetnih tvari u okolišu može se analizirati i procijeniti uz odgovarajuće znanje o bioakumulaciji, što pomaže u kontroli i upotrebi hemikalija.[9]

Organizam može apsorbirati hemikalije disanjem, apsorpcijom kroz kožu ili gutanjem.[7] Kada je koncentracija hemikalije veća unutar organizma u poređenju s okolinom (zrakom ili vodom), to se naziva biokoncentracija.[1] Biomagnifikacija je još jedan proces povezan s bioakumulacijom, jer se koncentracija hemikalije ili metala povećava kako se kreće s jednog trofičkog nivoa na drugi.[1] Naravno, proces bioakumulacije je neophodan za rast i razvoj organizma; međutim, može doći i do akumulacije štetnih supstanci.[7]

Primjeri

[uredi | uredi kod]

Kopno

[uredi | uredi kod]
Glavni članak: Hiperakumulatori

Nekoliko vrsta biljaka, takozvanih hiperakumulatora, koncentrira elemente (ili njihove jone). One mogu koncentrirati i do 1000 puta više od susjednih nehiperakumulatora. Ta tema privukla je pažnju kao moguće sredstvo uklanjanja teških metala iz kontaminiranih područja, poput napuštenih rudnika. Razmatrana je i mogućnost korištenja hiperakumulatora za koncentraciju vrijednih metala - fitorudarstvo.[10] Jedna od najozbiljnijih posljedica hiperakumulatora su biljke koje koncentriraju niske nivoe selena do te mjere da su ugrožene životinje koje pasu.[11]

Voda

[uredi | uredi kod]

Obalne ribe (kao što je napuhača vrste Tetractenos glaber) i morske ptice (kao što je atlantski tupik) često se prate zbog bioakumulacije teških metala. Metil-živa ulazi u slatkovodne sisteme putem industrijskih emisija i kiše. Kako se njena koncentracija povećava u lancu ishrane, može dostići opasne nivoe i za ribe i za ljude koji se oslanjaju na ribu kao izvor hrane.[12]

Ribe se obično procjenjuju na bioakumulaciju kada su izložene hemikalijama koje se nalaze u njihovim vodenim fazama.[13] Vrste riba koje se obično testiraju na to uključuju šarana, kalifornijsku pastrmku i plavu sunčanicu.[13] Općenito, ribe su izložene biokoncentraciji i bioakumulaciji organskih hemikalija u okolišu putem apsorpcije hemikalija koje se prenose vodom u lipidni sloj.[13] U drugim slučajevima, ribe su izložene putem gutanja/probave supstanci ili organizama u vodenom okolišu koji sadrži štetne hemikalije.[13]

Prirodno proizvedeni toksini također se mogu bioakumulirati. Ribe koraljnih grebena mogu biti odgovorne za trovanje poznato kao ciguatera kada akumuliraju toksin zvani ciguatoksin iz fitoplanktona koji konzumiraju.[14] U nekim eutrofnim vodenim sistemima može doći do biodilucije. To je smanjenje koncentracije zagađivača s povećanjem trofičkog nivoa, usljed većih koncentracija algi i bakterija koje razrjeđuju koncentraciju zagađivača.[15][16]

Zakiseljavanje močvara može povećati koncentracije hemikalija ili metala, što dovodi do povećane bioraspoloživosti u morskim biljkama i slatkovodnoj bioti.[17] Biljke koje se tu nalaze, uključujući i ukorijenjene i potopljene biljke, mogu biti pod utjecajem bioraspoloživosti metala.[17]

Istraživanja sa kornjačama kao modelnim vrstama

[uredi | uredi kod]

Bioakumulacija kod kornjača se javlja kada sintetički organski zagađivači (npr. PFAS), teški metali ili visoki nivoi elemenata u tragovima uđu u pojedinačni organizam, što potencijalno utiče na njihovo zdravlje. Iako postoje tekuće studije o bioakumulaciji kod kornjača, faktori poput zagađenja, klimatskih promjena i promjene pejzaža mogu utjecati na količine tih toksina u ekosistemu.[18]

Najčešći elementi koji su proučavani kod kornjača su živa, kadmij, olovo i selen.[19][20] Teški metali se ispuštaju u rijeke, potoke, jezera, okeane i druga vodena okruženja, a biljke koje žive u tim okruženjima apsorbiraju te metale. Budući da su nivoi elemenata u tragovima visoki u vodenim ekosistemima, kornjače će prirodno konzumirati različite elemente u tragovima u različitim vodenim okruženjima jedući biljke i sedimente.[21] Nakon što te tvari uđu u krvotok i mišićno tkivo, njihova koncentracija će se povećati i postat će toksične za kornjače, što može dovesti do metaboličkog, endokrinog i reproduktivnog neuspjeha.[22]

Neke morske kornjače se koriste kao subjekti eksperimenata u svrhu analize bioakumulacije zbog njihovih obalnih staništa, koja olakšavaju prikupljanje uzoraka krvi i drugih podataka.[21] Vrste kornjača su vrlo raznolike i uveliko doprinose biodiverzitetu, tako da mnogi istraživači smatraju vrijednim prikupljanje podataka za različite vrste. Slatkovodne kornjače su još jedna modelna vrsta za istraživanje bioakumulacije.[23] Zbog svog relativno ograničenog područja rasprostranjenosti, slatkovodne kornjače mogu biti povezane s određenim slivom i njegovim profilom hemijskih zagađivača.

Utjecaj na razvoj kornjača

[uredi | uredi kod]

Toksične koncentracije u jajima kornjača mogu oštetiti razvojni proces kornjače. Na primjer, kod australijske slatkovodne kornjače kratkog vrata (Emydura macquarii macquarii), koncentracije PFAS-a iz okoliša se bioakumuliraju u organizmu majke, a zatim se prenesu u njena jaja, što je utjecalo na razvojne metaboličke procese i zalihe masti.[24] Nadalje, postoje dokazi da su PFAS-i utjecali na crijevni mikrobiom kod kornjača koje su im bile izložene.[25]

Što se tiče toksičnih nivoa teških metala, uočeno je smanjenje stope izleganja jaja kod amazonske kornjače vrste Podocnemis expansa.[22] U ovom konkretnom jajetu kornjače, teški metali smanjuju masnoću u jajima i mijenjaju način filtriranja vode kroz embrion; to može utjecati na stopu preživljavanja jaja kornjače.[22]

Povezano

[uredi | uredi kod]

Reference

[uredi | uredi kod]
  1. 1 2 3 Alexander (1999). „Bioaccumulation, bioconcentration, biomagnification”. Environmental Geology. Encyclopedia of Earth Science. str. 43–44. DOI:10.1007/1-4020-4494-1_31. ISBN 978-0-412-74050-3.
  2. ↑ Bryan, G. W.; Waldichuk, M.; Pentreath, R. J.; Darracott, Ann (1979). „Bioaccumulation of Marine Pollutants [and Discussion]”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences 286 (1015): 483–505. Bibcode 1979RSPTB.286..504W. JSTOR 2418066.
  3. ↑ Stadnicka, Julita; Schirmer, Kristin; Ashauer, Roman (2012). „Predicting Concentrations of Organic Chemicals in Fish by Using Toxicokinetic Models”. Environmental Science & Technology 46 (6): 3273–3280. Bibcode 2012EnST...46.3273S. DOI:10.1021/es2043728. PMC 3308199. PMID 22324398.
  4. ↑ Otero-Muras, I.; Franco-Uría, A.; Alonso, A.A.; Balsa-Canto, E. (2010). „Dynamic multi-compartmental modelling of metal bioaccumulation in fish: Identifiability implications”. Environmental Modelling & Software 25 (3): 344–353. Bibcode 2010EnvMS..25..344O. DOI:10.1016/j.envsoft.2009.08.009.
  5. ↑ Arnot, Jon A.; Arnot, Michelle; MacKay, Donald; Couillard, Yves; MacDonald, Drew; Bonnell, Mark; Doyle, Pat (2007). „Molecular Size Cut-Off Criteria for Screening Bioaccumulation Potential: Fact or Fiction?”. Integrated Environmental Assessment and Management 6 (2009): 210–224. DOI:10.1897/IEAM_2009-051.1. PMID 19919169.
  6. ↑ Ashauer, Roman; Hintermeister, Anita; o'Connor, Isabel; Elumelu, Maline; Hollender, Juliane; Escher, Beate I. (2012). „Significance of Xenobiotic Metabolism for Bioaccumulation Kinetics of Organic Chemicals in Gammarus pulex”. Environmental Science & Technology 46 (6): 3498–3508. Bibcode 2012EnST...46.3498A. DOI:10.1021/es204611h. PMC 3308200. PMID 22321051.
  7. 1 2 3 Blowes, D. W.; Ptacek, C. J.; Jambor, J. L.; Weisener, C. G. (2003-01-01). Holland, Heinrich D.; Turekian, Karl K.. ur. „9.05 - The Geochemistry of Acid Mine Drainage” (en). Treatise on Geochemistry (Oxford: Pergamon): pp. 149–204. DOI:10.1016/b0-08-043751-6/09137-4. ISBN 978-0-08-043751-4. Pristupljeno 2021-02-17
  8. ↑ „Bioaccumulation and biotransformation of arsenic compounds in Hediste diversicolor (Muller 1776) after exposure to spiked sediments”. Environmental Science and Pollution Research 21 (9): 5952–5959. 2014. Bibcode 2014ESPR...21.5952G. DOI:10.1007/s11356-014-2538-z. PMID 24458939.
  9. ↑ Philip Wexler, ur. (2014). Encyclopedia of toxicology (Third izd.). London. ISBN 978-1-78402-845-9. OCLC 878141491.
  10. ↑ Dang, P.; Li, C. (2022-12-01). „A mini-review of phytomining” (en). International Journal of Environmental Science and Technology 19 (12): 12825–12838. Bibcode 2022JEST...1912825D. DOI:10.1007/s13762-021-03807-z. ISSN 1735-2630.
  11. ↑ Terry, N.; Zayed, A. M.; De Souza, M. P.; Tarun, A. S. (2000). „Selenium in Higher Plants”. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 51: 401–432. DOI:10.1146/annurev.arplant.51.1.401. PMID 15012198.
  12. ↑ „Mercury: What it does to humans and what humans need to do about it”. IISD Experimental Lakes Area. 2017-09-23. Arhivirano iz originala na datum 2020-07-03. Pristupljeno 2020-07-06.
  13. 1 2 3 4 Alan., Hoke, Robert. Review of laboratory-based terrestrial bioaccumulation assessment approaches for organic chemicals: current status and future possibilities. OCLC 942770368.
  14. ↑ Estevez, Pablo; Sibat, Manoella; Leão-Martins, José Manuel; Reis Costa, Pedro; Gago-Martínez, Ana; Hess, Philipp (2020-04-21). „Liquid Chromatography Coupled to High-Resolution Mass Spectrometry for the Confirmation of Caribbean Ciguatoxin-1 as the Main Toxin Responsible for Ciguatera Poisoning Caused by Fish from European Atlantic Coasts” (en). Toxins 12 (4): 267. DOI:10.3390/toxins12040267. ISSN 2072-6651. PMC 7232264. PMID 32326183.
  15. ↑ Deines, Peter; Bodelier, Paul L. E.; Eller, Gundula (May 2007). „Methane-derived carbon flows through methane-oxidizing bacteria to higher trophic levels in aquatic systems” (en). Environmental Microbiology 9 (5): 1126–1134. Bibcode 2007EnvMi...9.1126D. DOI:10.1111/j.1462-2920.2006.01235.x. ISSN 1462-2912. PMID 17472629.
  16. ↑ Lin, Han-Yang; Costello, Mark John (2023-09-07). „Body size and trophic level increase with latitude, and decrease in the deep-sea and Antarctica, for marine fish species” (en). PeerJ 11. DOI:10.7717/peerj.15880. ISSN 2167-8359. PMC 10493087. PMID 37701825.
  17. 1 2 Albers, Peter H.; Camardese, Michael B. (1993). „Effects of acidification on metal accumulation by aquatic plants and invertebrates. 1. Constructed wetlands” (en). Environmental Toxicology and Chemistry 12 (6): 959–967. Bibcode 1993EnvTC..12..959A. DOI:10.1002/etc.5620120602.
  18. ↑ Franke, Christian; Studinger, Gabriele; Berger, Georgia; Böhling, Stella; Bruckmann, Ursula; Cohors-Fresenborg, Dieter; Jöhncke, Ulrich (October 1994). „The assessment of bioaccumulation” (en). Chemosphere 29 (7): 1501–1514. Bibcode 1994Chmsp..29.1501F. DOI:10.1016/0045-6535(94)90281-X.
  19. ↑ Storelli, M. M; Marcotrigiano, G. O (1 April 2003). Heavy metal residues in tissues of marine turtles. 46. Marine Pollution Bulletin. pp. 397–400. DOI:10.1016/S0025-326X(02)00230-8.
  20. ↑ Abdallah, Maha Ahmed Mohamed (17 May 2023). „Bioaccumulation and biomagnifications of toxic metals in tissues of loggerhead turtles (Caretta caretta) from the Mediterranean Sea coast, Egypt” (en). Scientific Reports 13 (1): 7995. DOI:10.1038/s41598-023-33972-9. ISSN 2045-2322. PMC 10192338. PMID 37198257.
  21. 1 2 Dias de Farias, Daniel Solon; Rossi, Silmara; da Costa Bomfim, Aline; Lima Fragoso, Ana Bernadete; Santos-Neto, Elitieri Batista; José de Lima Silva, Flávio; Lailson-Brito, José; Navoni, Julio Alejandro i dr.. (2022-07-01). „Bioaccumulation of total mercury, copper, cadmium, silver, and selenium in green turtles (Chelonia mydas) stranded along the Potiguar Basin, northeastern Brazil” (en). Chemosphere 299. Bibcode 2022Chmsp.29934331D. DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.134331. ISSN 0045-6535. PMID 35339524.
  22. 1 2 3 Frossard, Alexandra; Coppo, Gabriel Carvalho; Lourenço, Amanda Toledo; Heringer, Otávio Arruda; Chippari-Gomes, Adriana Regina (2021-05-01). „Metal bioaccumulation and its genotoxic effects on eggs and hatchlings of giant Amazon river turtle (Podocnemis expansa)” (en). Ecotoxicology 30 (4): 643–657. Bibcode 2021Ecotx..30..643F. DOI:10.1007/s10646-021-02384-8. ISSN 1573-3017. PMID 33754232.
  23. ↑ Beale, David J.; Hillyer, Katie; Nilsson, Sandra; Limpus, Duncan; Bose, Utpal; Broadbent, James A.; Vardy, Suzanne (2022-02-01). „Bioaccumulation and metabolic response of PFAS mixtures in wild-caught freshwater turtles (Emydura macquarii macquarii) using omics-based ecosurveillance techniques” (en). Science of the Total Environment 806 (Pt 3). Bibcode 2022ScTEn.80651264B. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.151264. ISSN 0048-9697. PMID 34715216.
  24. ↑ Beale, David J.; Nilsson, Sandra; Bose, Utpal; Bourne, Nicholas; Stockwell, Sally; Broadbent, James A.; Gonzalez-Astudillo, Viviana; Braun, Christoph i dr.. (2022-04-15). „Bioaccumulation and impact of maternal PFAS offloading on egg biochemistry from wild-caught freshwater turtles (Emydura macquarii macquarii)” (en). Science of the Total Environment 817. Bibcode 2022ScTEn.81753019B. DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.153019. ISSN 0048-9697. PMID 35026273.
  25. ↑ Beale, David J.; Bissett, Andrew; Nilsson, Sandra; Bose, Utpal; Nelis, Joost Laurus Dinant; Nahar, Akhikun; Smith, Matthew; Gonzalez-Astudillo, Viviana i dr.. (2022-09-10). „Perturbation of the gut microbiome in wild-caught freshwater turtles (Emydura macquarii macquarii) exposed to elevated PFAS levels” (en). Science of the Total Environment 838 (Pt 3). Bibcode 2022ScTEn.83856324B. DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.156324. ISSN 0048-9697. PMID 35654195.

Vanjske poveznice

[uredi | uredi kod]
Izvor: https://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Bioakumulacija&oldid=42659241