Раздел 4. Основы экологической ксенобиологии

Трансформация ксенобиотиков связана не только с их метаболическим превращением в индивидуальных организмах, но обусловлена и процессами происходящими в экосистемах и окружающей среде.

В настоящее время под экологической ксенобиологией можно понимать междисциплинарное научное направление, связанное с воздействием чужеродных соединений на живые организмы, входящие в состав экосистем. Совокупность чужеродных веществ, содержащихся в окружающей среде (воде, почве, воздухе и живых организмах) и позволяющей им вступать в химические и физико-химические взаимодействия с биологическими объектами экосистемы составляют ксенобиотический профиль экосистемы. Ксенобиотический профиль следует рассматривать как один из важнейших факторов внешней среды (наряду с температурой, освещенностью, влажностью, трофическими условиями и т. д.), который может быть описан качественными и количественными характеристиками.

Глава 10. Поведение ксенобиотиков

в экосистемах

В широком спектре антропогенных воздействий на окружающую среду (физические, химические и биологические) химические стрессы рассматриваются как наиболее приоритетные ввиду того, что во всех сферах деятельности человека мы имеем дело со многими тысячами химических веществ (а всего их известно уже более десяти миллионов). Использование многих из этих веществ для решения производственных задач, в том числе в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и на транспорте, приводит, к сожалению, к негативным эффектам на растения, животных, человека и экосистемы.

В этой связи сегодня особое значение приобретают проблемы, связанные с проявлением эффектов ксенобиотиков в экологических системах.

10.1. Биоаккумулирование ксенобиотиков

Организмы, обитающие в окружающей среде, содержащей относительно низкую концентрацию какого-либо вещества, могут накапливать его в своих тканях до концентраций, на несколько порядков больших, чем в среде обитания.

Способность накапливать различные элементы даже при очень низком содержании их в среде известна давно. Это явление обычно называется аккумулированием вещества организмом (кумулятивный эффект).

Способность организмов к накоплению веществ характеризуется таким параметром, как коэффициент накопления.

содержание (концентрация) вещества в организме

N = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

содержание (концентрация) в окружающей среде

С явлением значительной аккумуляции ксенобиотиков в организме специалисты столкнулись при изучении накопления пестицидов, в частности хлорированных углеводородов. В одной из экосистем оз. Мичиган (США) было обнаружено явление биоконцентрации ДДТ в следующем ряду: 0,014 мг/кг (при расчете на сырую массу) – в донном иле; 0,41 мг/кг – в ракообразных, питающихся на дне; 3–6 мг/кг в – рыбах (бельдюговые, язь, елец); 24000 мг/кг – в жировой ткани чаек, питающихся рыбой.

В больших количествах идет накопление организмами ПХБ. Обладая низкой скоростью разложения в окружающей среде (период полураспада около 5 лет), ПХБ поступают в пищевые цепи и в значительных количествах аккумулируются в живых организмах. Например, в угрях, выловленных из воды с содержанием полихлорбифенила 0,1 мкг/л, концентрация этого вещества составила 7,9 мг/кг, т. е. коэффициент накопления ПХБ был равен 80 000.

Включение ПХБ в трофические цепи типа: водоросли (планктон) – ракообразные – рыбы – человек может привести к поступлению в организм человека с продуктами питания до больших количеств этих токсикантов. Поступление ПХБ с материнским молоком в организм ребенка может достигать 3 мкг/кг массы в сутки.

Велика накопительная способность и у растений, особенно водных. Наиболее известный и яркий пример – это накопление йода водорослью ламинарией. Содержание йода в ламинарии достигает 0,3 % при концентрации его в морской воде 0,0001 %. Еще в первой половине нашего столетия большие количества йода добывались из золы ламинарии. Затем были созданы более выгодные в техническом отношении способы добычи на базе минерального сырья. Некоторые представления о накопительной способности водных растений дает табл. 10.1.

Таблица 10.1