在現今環境科學中,“生物放大”(Biomagnification) 與 “生物累積”(Bioaccumulation) 是受廣泛關注的詞彙,因為它們直接影響生態系統的健康與人類的安全。了解這兩個過程的區別對於保護我們的環境及健康是極其重要的。
"生物放大是指在食物鏈中,某些物質的濃度在生物體內隨著 trophic level 的增加而增加的過程,而生物累積則是指在單一生物體內,這些物質濃度的增加。"
生物放大通常涉及到幾個重要的生態學原則。首先是持久性,這是指某些物質在環境中不易被分解,這些物質可能是某些農藥或重金屬。當這些物質進入湖泊、河流或海洋後,進一步移動到食物鏈中,在較高的生物體中濃度越來越高。例如,水中的微小生物(如浮游生物)吸收污染物,然後被更大的魚類捕食,最終可能被人類吃下。這使得這些有害物質在生物體內崎嶇地增加。
"這一過程解釋了為何如劍魚和鯊魚等掠食性魚類,或如魚鷹和禿頭鷹等鳥類的體內重金屬濃度會比預期中要高。“
相較之下,生物累積是指在單個生物體內,由於從食物和環境中攝取某些物質,而導致這些物質濃度的增加。其關鍵在於生物對於污染物的代謝或排出能力。例如:即使水中只有微量的汞,藻類卻會大量吸收,導致其在體內的積累。而這種積累會隨著其捕食者的增加而進一步累積。之所以有這樣的影響,主要是因為一些化學物質會在生物的脂肪組織中累積,因此這些污染物便不易排出。
"例如,DTDT這種農藥就以其持久性而著稱。當它進入生態系統後,會在脂肪組織中逐步累積,成為生態系統中的持久污染物。“
這兩者最根本的區別在於其影響的範圍。在生物累積中,單個個體的濃度增加是透過其直接的食物攝取與環境暴露所致;而生物放大則涉及到整個食物鏈,濃度的增加是隨著生物偏好攝取或捕食關係而不斷上升的。這種逐級累積的特性,使得頂端捕食者面臨更高的風險,因為它們體內的污染物質濃度遠高於基層生物。
"這些概念的認識對於環保政策制定、食品安全和生態保護具有重要意義。“
隨著工業化進程的加快,重金屬、農藥及其他有害化學物質的使用日益增加,這使得生物放大與生物累積的問題更加凸顯。許多研究指出,這些污染物會對生態系統造成不可逆轉的傷害。以DDT為例,這種農藥因其生物放大的特性導致了北美多種捕食性鳥類的數量劇減,並已經被多國禁止使用。類似的,其他的持久性有機污染物(POPs)也成為全球性環境議題。
"相關研究表明,重金屬如鉛、鎘和汞在生態系統中的積累,可以引發動物及人類的多種健康問題。“
雖然對於生物放大和生物累積的研究愈加深入,許多新興有機物質進入環境後的行為與影響仍然是未知數。隨著科技進步,我們需要不斷更新環境監測與管理的策略,確保未來生態系統不再受到此類物質的污染。
在我們探討這些科學問題時,這些污染物的持續存在是否值得我們持續關注?