التراكم الحيوي

الموسوعة الحرة

التراكم الحيوي هو التراكم التدريجي للمواد، مثل المبيدات الحشرية أو المواد الكيميائية الأخرى ، في الكائن الحي. [1] يحدث التراكم الحيوي عندما يمتص الكائن الحي مادة ما بشكل أسرع مما يمكن فقده أو التخلص منه عن طريق الهدم والإخراج . وبالتالي، فكلما زاد عمر النصف البيولوجي للمادة السامة ، زاد خطر التسمم المزمن ، حتى لو لم تكن المستويات البيئية للسم مرتفعة للغاية. [2] يمكن التنبؤ بالتراكم الحيوي، على سبيل المثال في الأسماك ، من خلال النماذج. [3] [4] لا تدعم البيانات فرضية معايير قطع الحجم الجزيئي لاستخدامها كمؤشرات محتملة للتراكم الحيوي. [5] يمكن للتحول الحيوي تعديل التراكم الحيوي للمواد الكيميائية في الكائن الحي بشكل كبير. [6]

ترتبط السمية الناجمة عن المعادن بالتراكم الحيوي والتضخم الحيوي . [7] يؤدي تخزين أو امتصاص المعدن بشكل أسرع من استقلابه وإخراجه إلى تراكم هذا المعدن. [8] يمكن تحليل وتقييم وجود العديد من المواد الكيميائية والمواد الضارة في البيئة بالمعرفة المناسبة بالتراكم الحيوي مما يساعد في التحكم في المواد الكيميائية واستخدامها. [9]

يمكن للكائن الحي أن يمتص المواد الكيميائية عن طريق التنفس أو الامتصاص من خلال الجلد أو البلع. [7] عندما يكون تركيز المادة الكيميائية أعلى داخل الكائن الحي مقارنة بمحيطه (الهواء أو الماء)، يشار إلى ذلك بالتركيز الحيوي . [1] التضخم الحيوي هو عملية أخرى مرتبطة بالتراكم الحيوي حيث يزداد تركيز المادة الكيميائية أو المعدنية أثناء انتقالها من مستوى غذائي إلى آخر. [1] بطبيعة الحال، فإن عملية التراكم الحيوي ضرورية لنمو الكائن الحي وتطوره؛ ومع ذلك، يمكن أن يحدث تراكم المواد الضارة أيضًا. [7]

أمثلة

أمثلة أرضية

يمكن رؤية مثال للتسمم في مكان العمل من عبارة " مجنون كصانع قبعات " (إنجلترا في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر). كان الزئبق يستخدم في تقوية اللباد المستخدم في صنع القبعات. يؤدي هذا إلى تكوين أنواع عضوية مثل ميثيل الزئبق ، وهو قابل للذوبان في الدهون (قابل للذوبان في الدهون)، ويميل إلى التراكم في الدماغ، مما يؤدي إلى التسمم بالزئبق . تشمل السموم الأخرى القابلة للذوبان في الدهون مركبات رباعي إيثيل الرصاص ( الرصاص في البنزين المحتوي على الرصاص )، ومادة DDT . يتم تخزين هذه المركبات في دهون الجسم، وعندما يتم استخدام الأنسجة الدهنية للحصول على الطاقة، يتم إطلاق المركبات وتسبب التسمم الحاد. [ بحاجة لمصدر ]

يعتبر السترونشيوم 90 ، وهو جزء من تداعيات القنابل الذرية ، مشابهًا كيميائيًا للكالسيوم بدرجة كافية بحيث يتم امتصاصه في تكوين العظام ، حيث يمكن لإشعاعه أن يسبب ضررًا لفترة طويلة. [10] [ بحاجة لمصدر ]

تستخدم بعض أنواع الحيوانات التراكم البيولوجي كوسيلة للدفاع: فعن طريق استهلاك النباتات السامة أو الفرائس الحيوانية، قد يتراكم السم في الحيوان، والذي يمثل بعد ذلك رادعًا للمفترس المحتمل. ومن الأمثلة على ذلك دودة التبغ ، التي تركز النيكوتين إلى مستوى سام في جسمها عندما تستهلك نباتات التبغ . ويمكن أن ينتقل تسمم المستهلكين الصغار عبر سلسلة الغذاء ليؤثر على المستهلكين في وقت لاحق من السلسلة.

يمكن أن تتراكم المركبات الأخرى التي لا تعتبر سامة عادةً إلى مستويات سامة في الكائنات الحية. المثال الكلاسيكي هو فيتامين أ ، الذي يتركز في أكباد الحيوانات آكلة اللحوم ، مثل الدببة القطبية : باعتبارها حيوانات آكلة للحوم نقية تتغذى على حيوانات آكلة اللحوم الأخرى (الفقمة)، فإنها تتراكم كميات كبيرة للغاية من فيتامين أ في أكبادها. كان من المعروف لدى السكان الأصليين في القطب الشمالي أنه لا ينبغي تناول أكباد الحيوانات آكلة اللحوم، لكن مستكشفي القطب الشمالي عانوا من فرط فيتامين أ من أكل أكباد الدببة؛ وكان هناك مثال واحد على الأقل لتسمم مماثل لمستكشفي القطب الجنوبي الذين أكلوا أكباد كلاب الهاسكي . أحد الأمثلة البارزة على ذلك هو رحلة السير دوغلاس ماوسون ، حيث توفي رفيقه الاستكشافي بسبب أكل كبد أحد كلابهم.

أمثلة مائية

غالبًا ما يتم مراقبة الأسماك الساحلية (مثل سمك الضفدع الأملس ) والطيور البحرية (مثل طائر البفن الأطلسي ) بحثًا عن تراكم المعادن الثقيلة . يدخل ميثيل الزئبق إلى أنظمة المياه العذبة من خلال الانبعاثات الصناعية والأمطار. ومع زيادة تركيزه في شبكة الغذاء، يمكن أن يصل إلى مستويات خطيرة لكل من الأسماك والبشر الذين يعتمدون على الأسماك كمصدر للغذاء. [11]

يتم تقييم الأسماك عادةً للتراكم البيولوجي عندما تتعرض لمواد كيميائية في مراحلها المائية. [12] تشمل أنواع الأسماك التي يتم اختبارها عادةً سمك الشبوط الشائع وسمك السلمون المرقط وسمك الشمس الأزرق . [12] بشكل عام، تتعرض الأسماك للتركيز البيولوجي والتراكم البيولوجي للمواد الكيميائية العضوية في البيئة من خلال امتصاص الطبقة الدهنية للمواد الكيميائية المحمولة في الماء. [12] في حالات أخرى، تتعرض الأسماك من خلال تناول / هضم المواد أو الكائنات الحية في البيئة المائية التي تحتوي على المواد الكيميائية الضارة. [12]

يمكن أن تتراكم السموم المنتجة بشكل طبيعي أيضًا. يمكن أن تؤدي أزهار الطحالب البحرية المعروفة باسم " المد الأحمر " إلى أن تصبح الكائنات الحية التي تتغذى على الترشيح المحلي مثل بلح البحر والمحار سامة؛ يمكن أن تكون أسماك الشعاب المرجانية مسؤولة عن التسمم المعروف باسم ciguatera عندما تتراكم لديها سم يسمى ciguatoxin من الطحالب المرجانية. [13] في بعض الأنظمة المائية المغذية، يمكن أن يحدث التخفيف البيولوجي . هذا هو انخفاض في الملوث مع زيادة في المستوى الغذائي، بسبب التركيزات الأعلى من الطحالب والبكتيريا التي تخفف تركيز الملوث. [14] [15]

يمكن أن يؤدي تحمض الأراضي الرطبة إلى زيادة تركيزات المواد الكيميائية أو المعدنية، مما يؤدي إلى زيادة التوافر البيولوجي في النباتات البحرية والكائنات الحية في المياه العذبة. [16] يمكن أن تتأثر النباتات الموجودة هناك والتي تشمل النباتات المتجذرة والمغمورة بالتوافر البيولوجي للمعادن. [16]

دراسات حول السلاحف كنوع نموذجي

يحدث التراكم الحيوي في السلاحف عندما تدخل الملوثات العضوية الاصطناعية (أي PFAS ) أو المعادن الثقيلة أو مستويات عالية من العناصر النزرة إلى كائن حي مفرد، مما قد يؤثر على صحته. وعلى الرغم من وجود دراسات جارية حول التراكم الحيوي في السلاحف، إلا أن عوامل مثل التلوث وتغير المناخ وتغير المناظر الطبيعية يمكن أن تؤثر على كميات هذه السموم في النظام البيئي. [17]

العناصر الأكثر شيوعًا التي تمت دراستها في السلاحف هي الزئبق والكادميوم والأرجون [ مشكوك فيه - ناقش ] والسيلينيوم . يتم إطلاق المعادن الثقيلة في الأنهار والجداول والبحيرات والمحيطات وغيرها من البيئات المائية، وستمتص النباتات التي تعيش في هذه البيئات المعادن. نظرًا لأن مستويات العناصر النزرة مرتفعة في النظم البيئية المائية، فإن السلاحف تستهلك بشكل طبيعي عناصر أثرية مختلفة في مختلف البيئات المائية عن طريق أكل النباتات والرواسب. [ 18 ] بمجرد دخول هذه المواد إلى مجرى الدم والأنسجة العضلية، ستزداد تركيزها وستصبح سامة للسلاحف، مما قد يتسبب في فشل التمثيل الغذائي والجهاز الصماء والتكاثر. [19]

تُستخدم بعض السلاحف البحرية كموضوعات تجريبية لتحليل التراكم البيولوجي بسبب موائلها الساحلية، مما يسهل جمع عينات الدم وغيرها من البيانات. [18] تتنوع أنواع السلاحف بشكل كبير وتساهم بشكل كبير في التنوع البيولوجي، لذلك يجد العديد من الباحثين أنه من المفيد جمع البيانات من أنواع مختلفة. السلاحف التي تعيش في المياه العذبة هي نوع نموذجي آخر للتحقيق في التراكم البيولوجي. [20] نظرًا لمدى موطنها المحدود نسبيًا، يمكن ربط السلاحف التي تعيش في المياه العذبة بحوض مائي معين وملف الملوثات الكيميائية الخاص به.

التأثيرات التنموية للسلاحف

قد تؤدي التركيزات السامة في بيض السلاحف إلى إتلاف عملية نمو السلحفاة. على سبيل المثال، في سلحفاة المياه العذبة الأسترالية قصيرة العنق ( Emydura macquarii macquarii )، تراكمت تركيزات PFAS البيئية بيولوجيًا بواسطة الأم ثم تم تفريغها في بيضها مما أثر على العمليات الأيضية التنموية ومخازن الدهون. [21] علاوة على ذلك، هناك أدلة على أن PFAS أثرت على ميكروبيوم الأمعاء في السلاحف المعرضة. [22]

من حيث المستويات السامة للمعادن الثقيلة، لوحظ انخفاض معدلات فقس البيض في سلحفاة نهر الأمازون، Podocnemis expansa . [19] في بيضة السلحفاة هذه على وجه الخصوص، تعمل المعادن الثقيلة على تقليل الدهون في البيض وتغيير طريقة تصفية المياه في جميع أنحاء الجنين؛ يمكن أن يؤثر هذا على معدل بقاء بيضة السلحفاة. [19]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ abc Alexander (1999). "التراكم الحيوي، التركيز الحيوي، التضخم الحيوي". علم البيئة الجيولوجية . موسوعة علوم الأرض. ص 43-44. doi :10.1007/1-4020-4494-1_31. ISBN 978-0-412-74050-3.
  2. ^ بريان، غيغاواط. فالديشوك، م.؛ بينتريث، آر جيه؛ داراكوت، آن (1979). “التراكم الحيوي للملوثات البحرية [والمناقشة]”. المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن. السلسلة ب، العلوم البيولوجية . 286 (1015): 483-505. بيب كود :1979RSPTB.286..504W. جستور  2418066.
  3. ^ Stadnicka, Julita; Schirmer, Kristin; Ashauer, Roman (2012). "التنبؤ بتركيزات المواد الكيميائية العضوية في الأسماك باستخدام نماذج الحركية السامة". العلوم البيئية والتكنولوجيا . 46 (6): 3273-3280. Bibcode :2012EnST...46.3273S. doi :10.1021/es2043728. PMC 3308199. PMID  22324398 . 
  4. ^ Otero-Muras, I.; Franco-Uría, A.; Alonso, AA; Balsa-Canto, E. (2010). "النمذجة الديناميكية متعددة المقصورات للتراكم الحيوي للمعادن في الأسماك: الآثار المترتبة على إمكانية التعرف عليها". النمذجة البيئية والبرمجيات . 25 (3): 344-353. Bibcode :2010EnvMS..25..344O. doi :10.1016/j.envsoft.2009.08.009.
  5. ^ أرنوت، جون أ.؛ أرنوت، ميشيل؛ ماكاي، دونالد؛ كويار، إيف؛ ماكدونالد، درو؛ بونيل، مارك؛ دويل، بات (2007). "معايير قطع الحجم الجزيئي لفحص إمكانات التراكم البيولوجي: حقيقة أم خيال؟". التقييم البيئي المتكامل والإدارة . 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). "أهمية التمثيل الغذائي الغريب لحركية التراكم الحيوي للمواد الكيميائية العضوية في Gammarus pulex". العلوم البيئية والتكنولوجيا . 46 (6): 3498-3508. Bibcode :2012EnST...46.3498A. doi :10.1021/es204611h. PMC 3308200. PMID  22321051 . 
  7. ^ abc Blowes, DW; Ptacek, CJ; Jambor, JL; Weisener, CG (1 يناير 2003), Holland, Heinrich D.; Turekian, Karl K. (eds.), "9.05 - The Geochemistry of Acid Mine Drainage", Treatise on Geochemistry , Oxford: Pergamon, pp. 149–204, doi :10.1016/b0-08-043751-6/09137-4, ISBN 978-0-08-043751-4تم استرجاعه في 17 فبراير 2021
  8. ^ Gaion A, Sartori D, Scuderi A, Fattorini D (2014). "التراكم الحيوي والتحول الحيوي لمركبات الزرنيخ في Hediste diversicolor (Muller 1776) بعد التعرض للرواسب المسننة". علم البيئة وأبحاث التلوث . 21 (9): 5952–5959. Bibcode :2014ESPR...21.5952G. doi :10.1007/s11356-014-2538-z. PMID  24458939. S2CID  12568097.
  9. ^ فيليب ويكسلر، محرر (2014). موسوعة علم السموم (الطبعة الثالثة). لندن. رقم ISBN 978-1-78402-845-9. OCLC  878141491.{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط )
  10. ^ Martell, EA (مايو 1959). "الجوانب الجوية لتساقط سترونشيوم-90: تشير أدلة التساقط إلى وقت توقف قصير في طبقة الستراتوسفير للاختبارات الذرية في خطوط العرض المتوسطة". مجلة العلوم . 129 (3357): 1197–1206. doi :10.1126/science.129.3357.1197. ISSN  0036-8075. PMID  13658944.
  11. ^ "الزئبق: ما يفعله بالبشر وما يجب على البشر فعله حيال ذلك". منطقة البحيرات التجريبية IISD . 23 سبتمبر 2017. تم الاسترجاع في 6 يوليو 2020 .
  12. ^ ألان، هوك، روبرت. مراجعة لأساليب تقييم التراكم الحيوي الأرضي المعتمدة على المختبر للمواد الكيميائية العضوية: الوضع الحالي والاحتمالات المستقبلية. OCLC  942770368.{{cite book}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  13. ^ Estevez, Pablo; Sibat, Manoella; Leão-Martins, José Manuel; Reis Costa, Pedro; Gago-Martínez, Ana; Hess, Philipp (21 أبريل 2020). "الكروماتوغرافيا السائلة المقترنة بمطياف الكتلة عالي الدقة لتأكيد أن سيجواتوكسين-1 الكاريبي هو السم الرئيسي المسؤول عن التسمم بسيجواتيرا الناجم عن الأسماك من السواحل الأطلسية الأوروبية". السموم . 12 (4): 267. doi : 10.3390/toxins12040267 . ISSN  2072-6651. PMC 7232264. PMID 32326183  . 
  14. ^ Deines, Peter; Bodelier, Paul LE; Eller, Gundula (مايو 2007). "Methane-derived carbon flows through methane-oxidizingbacterial to higher trophic levels in aquatic systems". Environmental Microbiology . 9 (5): 1126–1134. Bibcode :2007EnvMi...9.1126D. doi :10.1111/j.1462-2920.2006.01235.x. ISSN  1462-2912. PMID  17472629.
  15. ^ لين، هان يانج؛ كوستيلو، مارك جون (7 سبتمبر 2023). "يزداد حجم الجسم والمستوى الغذائي مع خطوط العرض، وينخفض ​​في أعماق البحار والقارة القطبية الجنوبية، بالنسبة لأنواع الأسماك البحرية". مجلة PeerJ . 11 : e15880. doi : 10.7717/peerj.15880 . ISSN  2167-8359. PMC 10493087. PMID 37701825  . 
  16. ^ ab Albers, Peter H.; Camardese, Michael B. (1993). "Effects of acidification on metal aggregate by aquatic plants and invertebrates. 1. Constructed wetlands". Environmental Toxicology and Chemistry . 12 (6): 959–967. doi :10.1002/etc.5620120602.
  17. ^ فرانكي كريستيان. ستودنجر، غابرييل؛ بيرغر، جورجيا؛ بوهلينج، ستيلا؛ بروكمان، أورسولا؛ كوهورس فريسنبورج، ديتر؛ يوهنكي ، أولريش (أكتوبر 1994). “تقييم التراكم الحيوي”. الغلاف الجوي . 29 (7): 1501-1514. بيب كود :1994Chmsp..29.1501F. دوى :10.1016/0045-6535(94)90281-X.
  18. ^ أب دياس دي فارياس، دانييل سولون؛ روسي، سيلمارا؛ دا كوستا بومفيم، ألين؛ ليما فراغوسو، آنا برناديت؛ سانتوس نيتو، إليتيري باتيستا؛ خوسيه دي ليما سيلفا، فلافيو؛ ليلسون بريتو، خوسيه؛ نافوني، خوليو أليخاندرو؛ جافيلان، سيموني ألميدا؛ سوزا دو أمارال، فيفيان (1 يوليو 2022). “التراكم الحيوي لإجمالي الزئبق والنحاس والكادميوم والفضة والسيلينيوم في السلاحف الخضراء (Chelonia mydas) الذين تقطعت بهم السبل على طول حوض بوتيغوار، شمال شرق البرازيل”. الغلاف الجوي . 299 : 134331. بيب كود :2022Chmsp.29934331D. doi :10.1016/j.chemosphere.2022.134331. ISSN  0045-6535. PMID  35339524. S2CID  247638704.
  19. ^ اي بي سي فروسارد ، الكسندرا. كوبو، غابرييل كارفاليو؛ لورنسو، أماندا توليدو؛ هيرنجر، أوتافيو أرودا؛ تشيباري جوميز، أدريانا ريجينا (1 مايو 2021). "التراكم الحيوي للمعادن وتأثيراته السمية الوراثية على بيض وفراخ سلحفاة نهر الأمازون العملاقة (Podocnemis expansa)". علم السموم البيئية . 30 (4): 643-657. بيب كود :2021Ecotx..30..643F. دوى :10.1007/s10646-021-02384-8. ISSN  1573-3017. بميد  33754232. S2CID  232315423.
  20. ^ بيل، ديفيد جيه؛ هيلير، كاتي؛ نيلسون، ساندرا؛ ليمبوس، دنكان؛ بوس، أوتبال؛ برودبنت، جيمس أ؛ فاردي، سوزان (1 فبراير 2022). "التراكم الحيوي والاستجابة الأيضية لمخاليط PFAS في السلاحف البرية للمياه العذبة (Emydura macquarii macquarii) باستخدام تقنيات المراقبة البيئية القائمة على الجينومات". علم البيئة الكلية . 806 (الجزء 3): 151264. رمز Bibcode : 2022ScTEn.806o1264B. doi : 10.1016/j.scitotenv.2021.151264 . ISSN  0048-9697. PMID  34715216.
  21. ^ بيل، ديفيد جيه؛ نيلسون، ساندرا؛ بوس، أوتبال؛ بورن، نيكولاس؛ ستوكويل، سالي؛ برودبنت، جيمس أ؛ جونزاليس-أستوديللو، فيفيانا؛ براون، كريستوف؛ باديلي، بريندا؛ ليمبوس، دنكان؛ والش، توم؛ فاردي، سوزان (15 أبريل 2022). "التراكم الحيوي وتأثير تفريغ PFAS الأمومي على الكيمياء الحيوية للبيض من السلاحف البرية للمياه العذبة (Emydura macquarii macquarii)". علم البيئة الكلية . 817 : 153019. رمز Bibcode : 2022ScTEn.817o3019B. doi : 10.1016/j.scitotenv.2022.153019 . ISSN  0048-9697. PMID  35026273.
  22. ^ بيل ، ديفيد ج. بيسيت، أندرو؛ نيلسون، ساندرا؛ بوز، أوتبال؛ نيليس، جوست لوروس دينانت؛ نهار، أخيكون؛ سميث، ماثيو. غونزاليس أستوديلو، فيفيانا؛ براون، كريستوف. باديلي، بريندا. فاردي، سوزان (10 سبتمبر 2022). "اضطراب ميكروبيوم الأمعاء في سلاحف المياه العذبة التي يتم اصطيادها من البرية (Emydura macquarii macquarii) المعرضة لمستويات مرتفعة من PFAS". علم البيئة الشاملة . 838 (جزء 3): 156324. بيب كود :2022ScTEn.838o6324B. دوى :10.1016/j.scitotenv.2022.156324. ISSN  0048-9697. PMID  35654195. S2CID  249213966.
  • التراكم الحيوي والتضخم الحيوي
  • الرسم البياني للتضخم الحيوي
  • صفحة تعريف التضخم الحيوي
  • المعايير المستخدمة بواسطة PBT Profiler
  • التراكم الحيوي والتحول الحيوي
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=التراكم الحيوي&oldid=1242594084"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate