การสะสมทางชีวภาพ
การสะสมทางชีวภาพคือการสะสมของสารต่างๆ เช่นยาฆ่าแมลงหรือสารเคมีอื่นๆ ในสิ่งมีชีวิต อย่างค่อยเป็นค่อยไป [ 1 ] การสะสมทางชีวภาพเกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตดูดซับสารได้เร็วกว่าที่ร่างกายจะสูญเสียหรือกำจัดออกไปได้ด้วยกระบวนการสลายและขับถ่ายดังนั้น ยิ่งครึ่งชีวิตทางชีวภาพของสารพิษ ยาวนาน เท่าใด ความเสี่ยงต่อการเป็นพิษ เรื้อรังก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แม้ว่าระดับสารพิษในสิ่งแวดล้อมจะไม่สูงมากนักก็ตาม[ 2 ]
นิเวศวิทยาพิษวิทยาคือการศึกษาผลกระทบเหล่านี้
การสะสมทางชีวภาพ เช่น ในปลาสามารถทำนายได้ด้วยแบบจำลอง[ 3 ] [ 4 ]สมมติฐานเกี่ยวกับเกณฑ์การตัดขนาดโมเลกุลเพื่อใช้เป็นตัวบ่งชี้ศักยภาพการสะสมทางชีวภาพไม่ได้รับการสนับสนุนจากข้อมูล[ 5 ]การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพสามารถปรับเปลี่ยนการสะสมทางชีวภาพของสารเคมีในสิ่งมีชีวิตได้อย่างมาก[ 6 ]
ความเป็นพิษที่เกิดจากโลหะเกี่ยวข้องกับการสะสมทางชีวภาพและการเพิ่มความเข้มข้นทางชีวภาพ [ 7 ] การเก็บรักษาหรือการดูดซึมโลหะเร็วกว่าการเผาผลาญและการขับถ่ายจะนำไปสู่การสะสมของโลหะนั้น[ 8 ]การมีอยู่ของสารเคมีและสารอันตรายต่างๆ ในสิ่งแวดล้อมสามารถวิเคราะห์และประเมินได้ด้วยความรู้ที่เหมาะสมเกี่ยวกับการสะสมทางชีวภาพ ซึ่งจะช่วยในการควบคุมและการใช้สารเคมี[ 9 ]
สิ่งมีชีวิตสามารถดูดซับสารเคมีได้โดยการหายใจ การดูดซึมผ่านผิวหนัง หรือการกลืนกิน[ 7 ]เมื่อความเข้มข้นของสารเคมีภายในสิ่งมีชีวิตสูงกว่าในสิ่งแวดล้อม (อากาศหรือน้ำ) จะเรียกว่าการสะสมทางชีวภาพ [ 1 ] การเพิ่มความเข้มข้นทางชีวภาพเป็นอีกกระบวนการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการสะสมทางชีวภาพ เนื่องจากความเข้มข้นของสารเคมีหรือโลหะเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนที่จากระดับโภชนาการ หนึ่ง ไปยังอีกระดับหนึ่ง[ 1 ]โดยธรรมชาติแล้ว กระบวนการสะสมทางชีวภาพมีความจำเป็นต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการของสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตาม การสะสมของสารที่เป็นอันตรายก็สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกัน[ 7 ]
ตัวอย่าง
ตัวอย่างบนบก
พืชหลายชนิดที่เรียกว่าไฮเปอร์แอคคิวเลเตอร์จะสะสมธาตุ (หรือไอออนของธาตุ) ไว้ พวกมันสามารถสะสมได้มากกว่าพืชที่ไม่สะสมธาตุที่อยู่ใกล้เคียงถึง 1,000 เท่า หัวข้อนี้ได้รับความสนใจในฐานะวิธีการที่เป็นไปได้ในการกำจัดโลหะหนักออกจากพื้นที่ปนเปื้อน เช่นเหมืองร้าง ความเป็นไปได้ในการใช้ไฮเปอร์แอคคิวเลเตอร์เพื่อสะสมโลหะมีค่า – การทำเหมืองแร่ด้วย พืช – ก็ได้รับการพิจารณาเช่นกัน[ 10 ] หนึ่งในผลกระทบที่ร้ายแรงที่สุดของไฮเปอร์แอคคิวเลเตอร์คือพืชที่สะสมซีลีเนียมในระดับต่ำจนถึงขั้นที่สัตว์กินพืชได้รับอันตราย[ 11 ]
ตัวอย่างสัตว์น้ำ
ปลาชายฝั่ง (เช่นปลาคางคกเรียบ ) และนกทะเล (เช่นนกพัฟฟินแอตแลนติก ) มักถูกตรวจสอบการสะสมโลหะหนักเมทิลเมอร์คิวรีเข้าสู่ ระบบ น้ำจืดผ่านการปล่อยมลพิษจากอุตสาหกรรมและฝน เมื่อความเข้มข้นของมันเพิ่มขึ้นตามห่วงโซ่อาหาร มันสามารถถึงระดับที่เป็นอันตรายสำหรับทั้งปลาและมนุษย์ที่พึ่งพาปลาเป็นแหล่งอาหาร[ 12 ]
โดยทั่วไปแล้ว ปลาจะได้รับการประเมินการสะสมทางชีวภาพเมื่อพวกมันสัมผัสกับสารเคมีที่อยู่ในเฟสของเหลว[ 13 ]พันธุ์ปลาที่นิยมทดสอบ ได้แก่ปลาคาร์พปลาเทราต์สายรุ้งและปลาบลูจิลซันฟิช[ 13 ]โดยทั่วไป ปลาจะสัมผัสกับการสะสมทางชีวภาพและการสะสมสารเคมีอินทรีย์ในสิ่งแวดล้อมผ่านการดูดซับสารเคมีที่อยู่ในน้ำผ่านชั้นไขมัน[ 13 ]ในกรณีอื่นๆ ปลาจะสัมผัสผ่านการกิน/ย่อยสารหรือสิ่งมีชีวิตในสิ่งแวดล้อมทางน้ำที่มีสารเคมีที่เป็นอันตราย[ 13 ]
สารพิษที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติยังสามารถสะสมทางชีวภาพได้ ปลาในแนวปะการังอาจเป็นสาเหตุของการเกิดพิษที่เรียกว่าซิกัวเทราเมื่อพวกมันสะสมสารพิษที่เรียกว่าซิกัวทอกซินจากแพลงก์ตอนพืชที่พวกมันกินเข้าไป[ 14 ]ในระบบนิเวศทางน้ำที่มีภาวะยูโทรฟิเคชันสูงบางแห่ง อาจเกิด การเจือจางทางชีวภาพขึ้นได้ ซึ่งก็คือการลดลงของสารปนเปื้อนเมื่อระดับโภชนาการเพิ่มขึ้น เนื่องจากความเข้มข้นของสาหร่ายและแบคทีเรียที่สูงขึ้นจะเจือจางความเข้มข้นของสารมลพิษ[ 15 ] [ 16 ]
ความเป็นกรดของพื้นที่ชุ่มน้ำสามารถเพิ่มความเข้มข้นของสารเคมีหรือโลหะ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มความพร้อมใช้ทางชีวภาพในพืชทะเลและสิ่งมีชีวิตในน้ำจืด[ 17 ]พืชที่อยู่ในบริเวณนั้น ซึ่งรวมถึงทั้งพืชที่มีรากและพืชที่จมอยู่ใต้น้ำ อาจได้รับผลกระทบจากความพร้อมใช้ทางชีวภาพของโลหะ[ 17 ]
การศึกษาเต่าในฐานะสัตว์ต้นแบบ
การสะสมทางชีวภาพในเต่าเกิดขึ้นเมื่อสารปนเปื้อนอินทรีย์สังเคราะห์ (เช่นPFAS ) โลหะหนัก หรือธาตุติดตามในปริมาณสูงเข้าสู่สิ่งมีชีวิตตัวเดียว ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพของพวกมัน แม้ว่าจะมีการศึกษาเกี่ยวกับการสะสมทางชีวภาพในเต่าอย่างต่อเนื่อง แต่ปัจจัยต่างๆ เช่นมลภาวะการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ อาจส่งผลต่อปริมาณสารพิษเหล่านี้ในระบบนิเวศ[ 18 ]
ธาตุที่พบได้บ่อยที่สุดในการศึกษาในเต่า ได้แก่ ปรอท แคดเมียม ตะกั่วและซีลีเนียม[ 19 ] [ 20 ]โลหะหนักถูกปล่อยลงสู่แม่น้ำ ลำธาร ทะเลสาบ มหาสมุทร และแหล่งน้ำอื่นๆ และพืชที่อาศัยอยู่ในแหล่งน้ำเหล่านี้จะดูดซับโลหะเหล่านั้น เนื่องจากระดับของธาตุโลหะหนักมีสูงในระบบนิเวศทางน้ำ เต่าจึงบริโภคธาตุโลหะหนักต่างๆ ตามธรรมชาติจากแหล่งน้ำต่างๆ โดยการกินพืชและตะกอน[ 21 ]เมื่อสารเหล่านี้เข้าสู่กระแสเลือดและเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ ความเข้มข้นของสารเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นและเป็นพิษต่อเต่า ซึ่งอาจทำให้เกิดความผิดปกติในระบบเผาผลาญ ระบบต่อมไร้ท่อ และระบบสืบพันธุ์[ 22 ]
เต่าทะเลบางชนิดถูกใช้เป็นตัวอย่างทดลองเพื่อวิเคราะห์การสะสมทางชีวภาพเนื่องจากถิ่นที่อยู่ตามชายฝั่งซึ่งเอื้อต่อการเก็บตัวอย่างเลือดและข้อมูลอื่นๆ[ 21 ]เต่ามีหลายสายพันธุ์และมีส่วนช่วยอย่างมากต่อความหลากหลายทางชีวภาพ ดังนั้นนักวิจัยหลายคนจึงเห็นว่าการเก็บข้อมูลจากหลายสายพันธุ์เป็นสิ่งที่มีค่า เต่าน้ำจืดเป็นอีกสายพันธุ์หนึ่งที่ใช้เป็นแบบจำลองในการศึกษาการสะสมทางชีวภาพ[ 23 ]เนื่องจากเต่าน้ำจืดมีพื้นที่หากินค่อนข้างจำกัด จึงสามารถเชื่อมโยงกับลุ่มน้ำเฉพาะและลักษณะเฉพาะของสารปนเปื้อนทางเคมีได้
ผลกระทบด้านพัฒนาการของเต่า
ความเข้มข้นที่เป็นพิษในไข่เต่าอาจทำลายกระบวนการพัฒนาของเต่าได้ ตัวอย่างเช่น ในเต่าคอสั้นน้ำจืดของออสเตรเลีย ( Emydura macquarii macquarii ) ความเข้มข้นของ PFAS ในสิ่งแวดล้อมจะสะสมอยู่ในตัวแม่เต่าและถูกถ่ายโอนไปยังไข่ ซึ่งส่งผลกระทบต่อกระบวนการเผาผลาญและการสะสมไขมันในระหว่างการพัฒนา[ 24 ]นอกจากนี้ ยังมีหลักฐานว่า PFAS ส่งผลกระทบต่อจุลินทรีย์ในลำไส้ของเต่าที่ได้รับสารพิษ[ 25 ]
ในแง่ของระดับความเป็นพิษของโลหะหนัก พบว่าทำให้ลดอัตราการฟักไข่ของเต่าแม่น้ำอเมซอนPodocnemis expansa [ 22 ] ในไข่เต่าชนิดนี้ โลหะหนักจะลดไขมันในไข่และเปลี่ยนแปลงวิธีการกรองน้ำในตัวอ่อน ซึ่งอาจส่งผลต่ออัตราการรอดชีวิตของไข่เต่า[ 22 ]
ดูเพิ่มเติม
- การสะสมทางชีวภาพ (การเพิ่มปริมาณของสารพิษตามระดับห่วงโซ่อาหาร ที่สูงขึ้น )
- การบำบัดด้วยคีเลชั่น
- อัตราส่วนการสะสมยา
- ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของยาฆ่าแมลง
- เครือข่ายระหว่างประเทศเพื่อการกำจัดสารมลพิษตกค้างถาวร (POPs)
- สารมลพิษอินทรีย์ตกค้าง
- การบำบัด มลพิษด้วยพืช (การกำจัดมลพิษโดยการสะสมทางชีวภาพในพืช)
ลิงก์ภายนอก
- การสะสมทางชีวภาพและการเพิ่มความเข้มข้นทางชีวภาพ
- การสะสมทางชีวภาพและการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ