3.7. Концентрація речовин у трофічних ланцюгах

У трофічних ланцюгах всі види речовин послідовно переходять від одного організму

до Іншого. Органічні речовини в цьому процесі перетворюються в специфічну для кожно-

го виду рослин та тварин форму. Так, білки рослин в процесі живлення фітофагів, які їх

споживають, розщеплюються до амінокислот, і вже з них в організмі тварини синтезу-

ються свої специфічні білки.

Інша доля притаманна окремим хімічним речовинам, зокрема так званим ксено-

біотикам — речовинам, що в природі спочатку були відсутніми, а потім синтезовані люди-

ною. Такі речовини проходять через трофічні ланцюги незмінними. У силу того, що розмір

біомаси в екологічних пірамідах закономірно знижується при переході на кожний новий

трофічний рівень, концентрація ксенобіотиків у розрахунку на одиницю біомаси стає

більшою. Цей ефект називається законом концентрування речовин у трофічних ланцю-

гах.

Закономірності концентрування речовини в трофічних ланцюгах були детально вивчені

на прикладі ДДТ — пестицида, який застосовується для знищення ряду комах та

відрізняється високою стійкістю. За даними Н.Гріна та ін. (1990), в США в трофічному

ланцюгу з чотирьох ланок концентрація ДДТ зростала таким чином: у тілі водяних рослин

(ДДТ вносили для знищення комарів) його концентрація складала 0,04 г на один кг біомаси,

у риб, що харчуються водяними рослинами, вона підвищилася до 10 г на один кг біомаси,

у хижих великих риб досягала 50 г на один кг ваги тіла, а у птахів, що харчуються рибою,

досягла 75 г на один кг біомаси. Очевидно, що всього за 4 ланки трофічного ланцюга

концентрація ДДТ в тканинах зросла в 1875 разів.

Аналогічним чином йде концентрація в трофічних ланцюгах радіоактивних речовин

(зокрема цезію), важких металів (свинцю, кадмію та ін ), а також будь-яких ксенобютиків.

Д.А.Криволуцький та ін. (1989) показали, що при переході радіоактивного цезію (137-Сз)

від одної ланки трофічного ланцюга до іншої його концентрація зростає в 1,5 — 8 разів. І

М.Краус (1989) вивчив проходження важких металів у трофічному ланцюгу рослини —І

комарі — хірономіди — ластівки. Виявилося, що в цьому трофічному ланцюгу спостерігалося |

виражене накопичення важких металів в тілі ластівок. У мозковій тканині та печінці накопи-

чувався свинець, у м'язах, шкаралупі яєць та в тканинах ембріонів — хром та нікель, а в

пір'ї — мідь та свинець.

Концентрування речовин у трофічних ланцюгах має важливі наслідки для всієї прак-

тики господарювання людини в природних екосистемах. Забруднення, яке вважається

незначним при оцінці кількості забруднювача в навколишньому середовищі, стає

катастрофічне небезпечним при дії закону концентрування та небезпечним перш за все

для самої людини, яка знаходиться на вершині усіх трофічних ланцюгів пасовищного

типу.

Трофічні ланцюги виконують ще й бар'єрну функцію. Із концентруючими та бар'єрними

функціями живо'І речовини пов'язана здатність екосистем до самоочищення. Вона

проявляється стосовно великого класу речовин Ряд з них, потрапляючи до трофічного

ланцюгу, поступово руйнується Але така здатність біомів до самоочищення не безмеж-

на. Є верхній граничний рівень концентрації, перевищення якого вже не дає можливості

біому очиститися від даної речовини. Тут багато чого залежить від типу забруднюючої

речовини та швидкості її надходження в екосистему. При поступовому надходженні заб-

руднюючих речовин самоочищення йде ефективніше, ніж при разових викидах в екосис-

тему великої кількості ксенобіотика.

Деякі забруднюючі речовини в біогеохімічних циклах не руйнуються, а переходять у

депо даного циклу (гірські породи, атмосферу І т.п.), та їхня шкідлива дія на організм

знижується. Це відбувається з багатьма мінеральними речовинами.

Кількісну оцінку здатності екосистем до самоочищення проводять на основі порівняння

швидкості надходження тієї чи іншої речовини до екосистеми зі швидкістю асиміляції цієї

речовини екосистемою. У прикладі, що наводять Д.Бейч та І.Макескіл (О.Н.ВасЬе,

І.А.МсАзМІІ, 1984), для однієї з природних екосистем США цей показник складав для

води 3,3 кг/га у рік, для фосфору — 4,0, азоту — 11,8, міді — 0,9, кадмію — 4,7. У цьому

прикладі при комплексному забрудненні критичним виявилося б забруднення азотом,

яке повинно контролюватися в першу чергу.