В экосистеме вещества, в отличие от энергии, используются многократно: после гибели организмов они возвращаются редуцентами в окружающую среду. Однако при прохождении веществ по «эстафетам» пищевых цепей концентрация некоторых из них повышается. Так, на этапе «растение – фитофаг» в несколько раз возрастает содержание азота и фосфора (последнего – особенно у рыб).
В то же время, есть вещества (как правило, из числа загрязняющих окружающую среду и не нужных для нормальной жизни организмов), концентрация которых при прохождении по пищевой цепи может возрастать в десятки и сотни раз. Этот процесс называется биологической аккумуляцией веществ.
На каждом следующем трофическом уровне концентрация этих веществ возрастает примерно в 10 раз. В итоге в тканях живых организмов их содержание может быть выше, чем в окружающей среде, в тысячи раз.
Так, концентрация свинца в организмах зоопланктона выше, чем в окружающей среде, в 300 раз, а у моллюсков бентоса – в 4000 раз. У полярных крачек концентрация может увеличиваться даже в 10 млн. раз. Концентраторами ртути являются рыбы, что может, при использовании их в пищу, стать причиной тяжелых заболеваний и даже смерти человека.
В промышленных городах нередко в результате биологической аккумуляции настолько повышается концентрация загрязняющих веществ в материнском молоке, что оно становится опасным для младенцев.
Организмы активно концентрируют радиоактивные изотопы, особенно опасно накопление изотопов с большим физическим периодом полураспада. Если принять содержание стронция-90 в воде за единицу, то в донных отложениях оно достигает 200, в водных растениях – 300, в тканях карповых рыб – 1000, в костях окуня – 3000, в костных тканях животных, питающихся рыбой, – 3900 единиц.
Способность организмов накапливать загрязняющие вещества следует учитывать при контроле загрязнения окружающей среды.
Контрольные вопросы
1. Какую опасность для человека представляет накопление в пищевых цепях загрязняющих веществ?
2. Почему в промышленных городах нередко рекомендуют вскармливать младенцев искусственными молочными смесями?
Справочный материал
Морские животные асцидии аккумулируют ванадий, его концентрация в теле животного может достигать 0,16%. В Японии этот редкий металл уже добывают из таких «живых месторождений». Активными накопителями металлов являются микроорганизмы.
Последствия отравления ртутью получили название «болезнь Минамата» – по названию бухты в Японии, где в 1953-1969 гг. произошло отравление рыбой, которая аккумулировала ртуть из сточных вод промышленных предприятий. У побережья Корсики в теле угрей содержание ртути достигает 600 мг на 1 кг. Развитие «болезни Минамата» возможно, если потребление угрей одним человеком составит 2 кг в неделю. Из-за высокого содержания ртути в воде Северного моря не рекомендуется есть выловленную там рыбу чаще двух раз в неделю. А рыбу из реки Рейн вообще не едят.
В последних звеньях пищевых цепей у позвоночных животных в костных и жировых тканях могут накапливаться токсичные органические соединения – бензо(а)пирен, диоксины. В тканях устриц, гагары и других животных содержание ДДТ может быть выше, чем в окружающей среде, в 50–100 тыс. раз. (Рис. 48).
Радиоактивные изотопы особенно активно концентрируются в грибах (особенно в масленках, моховиках и волнушках), некоторых видах птиц (утки) и рыб (линь, сом, вьюн). Это нужно учитывать при использовании продуктов питания, которые могут быть сильно загрязнены даже при невысоком радиоактивном загрязнении окружающей природной среды.
Биологическая аккумуляция радиоактивных изотопов человеком может происходить как при их попадании в организм с водой и воздухом, так и через посредников в пищевой цепи. Радиоактивный йод, к примеру, вначале усваивается растениями, затем попадает в молоко коров и после этого – в организм человека.
Разные радиоактивные вещества накапливаются в разных органах. Так, йод – в щитовидной железе; радон, уран, плутоний, криптон – в легких; сера – в коже; кобальт – в печени; калий и цезий – в мышцах; полоний – в селезенке; рутений – в почках. Практически все радиоактивные элементы накапливаются в костях и печени.
