التضخم الحيوي

التضخم الحيوي ، المعروف أيضًا باسم التضخيم الحيوي أو التضخم البيولوجي ، هو زيادة تركيز مادة ما في أنسجة الكائنات الحية عند مستويات أعلى بشكل متتابع في السلسلة الغذائية . ^{[ 1 ]}

يشير مصطلح التضخيم البيولوجي عادةً إلى العملية التي تتسرب من خلالها مواد مثل المبيدات الحشرية والمعادن الثقيلة إلى البحيرات والأنهار والمحيطات، ثم تنتقل عبر السلسلة الغذائية بتراكيز متزايدة تدريجيًا مع دخولها في غذاء الكائنات المائية مثل العوالق الحيوانية ، والتي بدورها قد تُفترس من قِبل الأسماك، التي بدورها قد تُفترس من قِبل أسماك أكبر أو طيور كبيرة أو حيوانات أو حتى البشر. وتزداد تركيزات هذه المواد في الأنسجة أو الأعضاء الداخلية كلما ارتفعت في السلسلة الغذائية.

على الرغم من استخدامها أحيانًا بشكل متبادل مع " التراكم الحيوي "، إلا أنه يتم التمييز بين الاثنين، وبين التركيز الحيوي.

• يحدث التراكم الحيوي ضمن مستوى غذائي ، وهو عبارة عن زيادة في تركيز مادة ما في أنسجة معينة من أجسام الكائنات الحية نتيجة امتصاصها من الغذاء والبيئة.
• يُعرَّف التراكم الحيوي بأنه يحدث عندما يكون امتصاص المادة من الماء أكبر من إخراجها. ^{[ 2 ]}

وهكذا، يحدث التركيز الحيوي والتراكم الحيوي داخل الكائن الحي، ويحدث التضخم الحيوي عبر مستويات التغذية (السلسلة الغذائية).

التخفيف البيولوجي هو أيضاً عملية تحدث في جميع المستويات الغذائية في البيئة المائية؛ وهو عكس التضخم البيولوجي، وبالتالي عندما يقل تركيز الملوث كلما تقدم صعوداً في الشبكة الغذائية. ^{[ 3 ]}

العديد من المواد الكيميائية التي تتراكم بيولوجيًا تكون قابلة للذوبان بدرجة عالية في الدهون ( محبة للدهون ) وغير قابلة للذوبان في الماء ( كارهة للماء ). ^{[ 4 ]}

على سبيل المثال، على الرغم من أن الزئبق لا يوجد إلا بكميات ضئيلة في مياه البحر ، إلا أنه يُمتص بواسطة الطحالب (عادةً على شكل ميثيل الزئبق ). يُعد ميثيل الزئبق من أكثر جزيئات الزئبق ضررًا. يُمتص بكفاءة عالية، لكن الكائنات الحية تُخرجه ببطء شديد. ^{[ 5 ]} يؤدي التراكم الحيوي والتركيز الحيوي إلى تراكمه في الأنسجة الدهنية للمستويات الغذائية المتعاقبة: العوالق الحيوانية ، والأسماك الصغيرة ، والأسماك الكبيرة، إلخ. أي كائن حي يتغذى على هذه الأسماك يستهلك أيضًا المستوى الأعلى من الزئبق الذي تراكم فيها. تُفسر هذه العملية سبب احتواء الأسماك المفترسة، مثل سمك أبو سيف وأسماك القرش ، أو الطيور، مثل النسور البحرية والنسور ، على تركيزات أعلى من الزئبق في أنسجتها مما يُمكن تفسيره بالتعرض المباشر وحده. على سبيل المثال، يحتوي الرنجة على الزئبق بنسبة 0.01 جزء في المليون تقريبًا، بينما يحتوي القرش على الزئبق بنسبة تزيد عن 1 جزء في المليون. ^{[ 6 ]}

مادة DDT هي مبيد حشري معروف بتراكمه الحيوي، وهو أحد أهم الأسباب التي جعلت وكالة حماية البيئة الأمريكية وغيرها من المنظمات تعتبره ضارًا بالبيئة. يُعد DDT من أقل المواد الكيميائية ذوبانًا، ويتراكم تدريجيًا في الأنسجة الدهنية، ومع استهلاك الحيوانات المفترسة لهذه الدهون، تتراكم كميات DDT حيويًا. ومن الأمثلة المعروفة على الآثار الضارة لتراكم DDT الحيوي الانخفاض الكبير في أعداد الطيور الجارحة في أمريكا الشمالية، مثل النسور الصلعاء والصقور الشاهين، نتيجة لتسبب DDT في ترقق قشرة البيض في خمسينيات القرن الماضي. ^{[ 4 ] [ 7 ]} وقد أصبح DDT الآن مادة محظورة في أجزاء كثيرة من العالم. ^{[ 8 ]}

يتم قياس التضخم البيولوجي باستخدام معيارين متكاملين: ^{[ 9 ]}

في مراجعةٍ شملت عددًا كبيرًا من الدراسات، خلص سويدل وآخرون ^{[ 13 ]} إلى أنه على الرغم من أن التضخم الحيوي ربما يكون محدود الحدوث أكثر مما كان يُعتقد سابقًا، إلا أن هناك أدلة قوية على أن مركبات DDT و DDE ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ( PCBs) والتوكسافين والأشكال العضوية للزئبق والزرنيخ تتضخم حيويًا في الطبيعة. أما بالنسبة للملوثات الأخرى، فإن التركيز الحيوي والتراكم الحيوي يُفسران ارتفاع تركيزاتها في أنسجة الكائنات الحية. وفي الآونة الأخيرة، توصل غراي ^{[ 14 ]} إلى نتائج مماثلة، حيث تبقى بعض المواد في الكائنات الحية دون أن تتخفف إلى تركيزات غير ضارة. ويُعد نجاح تعافي الطيور الجارحة العليا ( النسور الصلعاء ، والصقور الشاهين ) في أمريكا الشمالية بعد حظر استخدام DDT في الزراعة دليلًا على أهمية إدراك التضخم الحيوي والاستجابة له. ^{[ 4 ]}

من المجموعات الشائعة المعروفة بتراكمها الحيوي الهيدروكربونات المكلورة ، والمعروفة أيضًا باسم المركبات العضوية الكلورية، والمركبات غير العضوية مثل ميثيل الزئبق والمعادن الثقيلة . ^{[ 4 ]} وكلاهما محب للدهون ويصعب تحللهما. لا تتحلل المواد العضوية الجديدة، مثل المركبات العضوية الكلورية، بسهولة لأن الكائنات الحية لم تتعرض لها سابقًا، وبالتالي لم تطور آليات محددة لإزالة السموم والإخراج، لعدم وجود ضغط انتقائي منها. لذلك، تُعرف هذه المواد باسم " الملوثات العضوية الثابتة " أو POPs. ^{[ 15 ]}

المعادن غير قابلة للتحلل لأنها عناصر كيميائية . تمتلك الكائنات الحية، وخاصة تلك المعرضة لمستويات عالية من المعادن بشكل طبيعي، آليات لعزل المعادن وإخراجها. تنشأ المشاكل عندما تتعرض الكائنات الحية لتركيزات أعلى من المعتاد، لا تستطيع إخراجها بالسرعة الكافية لمنع الضرر. يمكن أن يكون للمعادن الثقيلة المستمرة ، مثل الرصاص والكادميوم والزئبق والزرنيخ ، مجموعة واسعة من الآثار الصحية الضارة على مختلف الأنواع ^. [ ^{16 ]}

• ثنائي كلورو ثنائي فينيل ثنائي كلورو الإيثيلين
• الزئبق في الأسماك

• فيسك، آرون T.؛ هوكسترا، بول ف. بورجا، كاترين؛ موير، ديريك سي جي (2003). “التضخيم الحيوي”. نشرة التلوث البحري . 46 (4): 522–524 . دوى : 10.1016/s0025-326x(03)00094-8 . بميد 12705926 .