Экологическая токсикология

1.3.4. Биоаккумуляция. Экополлютанты представляют опасность для биосферы только тогда, когда они способны внедряться внутрь живых организмов из абиотической фазы окружающей среды (атмосферный воздух, вода, почва) и за счет трофической передачи (из пищи). Попадая в живой организм, многие ксенобиотики и другие экотоксиканты проявляют способность к накоплению в его тканях и органах. Этот процесс носит название биоаккумуляции, результатом которой являются негативные последствия как для самого поглотившего их живого организма (при достижении значимой концентрации в «критических» тканях и органах), так и для хищников – живых организмов, использующих представителей первого биологического вида в качестве пищи. Оптимальные условия для биоаккумуляции экополлютантов обеспечиваются в водной среде, где обитает огромное число живых существ, которые пропускают через себя огромное количество воды, фильтруют ее и извлекают токсичные вещества, способные к аккумуляции. При этом в организмах гидробионтов концентрации экополлютантов могут превышать соответствующие показатели водной среды на 2–3 порядка. Типичной является водная трофическая цепь: растворенный в воде водоема экополлютант – фитопланктон – рачки – рыбы – хищные птицы и теплокровные животные, питающиеся рыбой.

В случае попадания в живые организмы ксенобиотиков – веществ чужеродных, которые не могут быть использованы как пластический и энергетический материал либо просто элиминированы из организма, становится возможным их накопление по ходу звеньев (ступеней) трофической цепи. Степень подобного накопления ксенобиотика прямо коррелирует с продолжительностью периода его биологического полураспада. В большинстве случаев закономерным является значение коэффициентов накопления стойких (неразлагающихся) экотоксикантов около 10 на каждую ступень (звено) трофической цепи. Замечено также, что степень накопления экотоксикантов в трофических цепях может возрастать из-за снижения защитных реакций и подвижности у подвергнувшихся интоксикации животных, так как пораженные особи легче становятся добычей хищников. Это проявляется в том, что наиболее высоким содержанием экотоксикантов в трофических цепях водоемов отличаются хищные рыбы; на последующих ступенях пищевых цепей находятся птицы и животные, питающиеся рыбой и, наконец, человек.

Степень биоаккумуляции экотоксикантов определяется рядом факторов: во-первых, их способностью к персистенции, так как уровень накопления загрязнителей в биологических объектах в значительной мере зависит от их концентрации в окружающей среде, а быстрая элиминации способствует слабому накоплению экотоксикантов в организмах (исключением являются условия, при которых загрязнение происходит перманентно); во-вторых, токсикокинетическими процессами после поступления экотоксикантов в организм. Так, биоаккумуляция наиболее свойственна липофильным (жирорастворимым) веществам с низкой скоростью их метаболизма в организме. Именно поэтому жировая ткань представляет собой основное депо для многих экотоксикантов. Необходимо учитывать, что снижение биодоступности многих липофильных веществ обуславливает их сорбция на поверхности частиц, осаждающихся из воды и воздуха (например, рыбы в водоемах с низким содержанием взвешенных частиц аккумулируют большее количество ДДТ, чем рыбы из водоемов со значительным содержанием взвеси). И, в-третьих, межвидовые различия биоаккумуляции экотоксикантов во многом формируются за счет видовых особенностей метаболизма.

Феномен биоаккумуляции может быть причиной не только хронических токсических эффектов, но и отсроченных. Например, интенсивная мобилизация и потеря жировой ткани у животных, характерная для периода размножения, способствует выходу токсических веществ из жировых депо и поступлению их в кровяное русло, что может приводить к массовой гибели животных при достижении ими половой зрелости. Возможна передача стойких экополлютантов потомству (например, с содержимым желточного мешка у птиц и рыб или с молоком кормящей матери у млекопитающих). При этом эффекты, развивающиеся у такого потомства, могут не проявляться у родителей.

1.3.5. Биомагнификация. При прохождении по трофическим (пищевым) цепям экотоксиканты последовательно передаются от жертв к консументам. Для веществ, обладающих выраженной липофильностью подобная миграция обычно сопровождается явлением биомагнификации – существенным приростом концентрации экотоксиканта на каждом последующем звене (ступени) трофической цепи.