Bilgiustam
Türkiye'nin Bilgi Sitesi

Biyoakümülasyon (Biyobirikim) ve Biyomagnifikasyon

0 544

Bu gezegendeki her canlı organizmanın düzgün çalışması için kimyasallara ihtiyacı vardır. Bununla birlikte canlı organizmalarda bazı temel olmayan kimyasalların birikimi arttığında zararlı olabilir. Canlı dokuda kimyasalların birikmesine kirlilik ve çevre koşulları neden olabilir. Kirlilik, toksin adı verilen zararlı veya zehirli kimyasalların çevreye salınmasıdır. Toprak, su ve hava toksinlerle kirlenir. Çevreyi kirleten bazı toksinler besin zincirlerinde daha üst seviyelere gidildikçe birikir ve daha fazla zarara neden olur. Biyoakümülasyon ya da biyobirikim terimi canlı organizmaların içinde kimyasalların birikimini ifade etmek için kullanılır. Canlı organizmaların içinde bulunan belirli kimyasalların gerekli ve yararlı olduğunu bilinmektedir, bu yüzden daha ziyade, zararlı kimyasalların birikmesinden bahsedilmektedir. Bu makalede biyobirikim tanımlanacak, nedenleri tartışılacak, bazı örneklere yer verilecektir. Ayrıca biyolojik birikimin sonuçları, önlenmesi ve kontrolü ele alınacaktır.

Biyolojik Birikim

Biyoakümülasyon (biyo birikim ya da biyolojik birikim) bir kimyasalın canlı bir organizmada zaman içinde kademeli olarak birikmesidir. Biyolojik birikim, biyolojik bir organizmada zamanla artan bir madde veya kimyasal konsantrasyonu olarak da tanımlanabilir. Toksinler çeşitli yollarla bir besin zincirine girerler. Bitkiler toksinleri doğrudan topraktan alırlar. Kirletici toksinler solunduğunda, yiyecek veya suda tüketildiğinde veya derileri yoluyla da canlılar tarafından alınabilir. Bu toksik maddelerin organizmalar tarafından atılması çok zordur, bu nedenle dokularında birikir. Bir maddenin biyolojik olarak birikmesi için yağda çözünür, uzun ömürlü, biyolojik olarak aktif, mobil ve organizma tarafından alınabilir olması gerekir. Otçul olan organizmalar kontamine olmuş bitkileri yediğinde, toksinler yağ dokularında birikir. Ardından, süreç besin zinciri boyunca devam eder. Biyolojik olarak biriken yaygın bir kirletici, özellikle balıklarda biriken cıvadır. Organik bileşikler ve metaller biyolojik olarak birikebilir. Toksinin çevresel seviyeleri çok yüksek olmasa bile, toksik bir maddenin biyolojik yarı ömrü ne kadar uzunsa, kronik zehirlenme riski o kadar artar.

Biyolojik Birikimin Gerçekleşme Yolları

Ağır metaller gibi kirleticiler bir besin zincirine girer ve sudaki organizmalar tarafından besin, su ve asılı katı madde parçacıkları gibi kaynaklardan biyolojik dokularda birikir. Biyolojik birikim iki ana yolla gerçekleşebilir. Biyoakümülasyon (Biyobirikim) ve Biyomagnifikasyon
*Canlı organizmaya, organizmanın onu parçalayıp kullanabileceğinden daha hızlı bir miktarda kimyasal girmesi biyolojik birikimin yollarından biridir. Bu, çıkandan daha fazlasının içeri girdiği ve dolayısıyla kimyasalın organizmada birikmesine neden olduğu anlamına gelir.
*Biyoakümülasyonun meydana gelmesinin diğer yolu, canlı organizmaya kimyasalın girmesi ve organizmanın onu parçalayamaması (metabolize edememesi) veya bir şekilde dışarı atamamasıdır.

Biyobirikim Süreci Nasıl İşler?

Besin zincirinin tepesindeki hayvanlar biyolojik birikimden en ciddi şekilde etkilenir. Biyobirikim sürecinin işleyişi aşağıdaki gibidir:
1-Bazı toksinler canlıları etkilemeden önce hızla zararsız maddelere ayrılırlar. Diğer toksinler bunu yapamaz ve küçük miktarlarda toksik maddeler (genellikle böcek ilaçları veya insan faaliyetlerinden kaynaklanan kirlilik ) bitkiler tarafından emilir. Birçok tür bu toksinlere küçük seviyelerde maruz kalma ile başa çıkabilir. Organizmalarda kalmazlar ve çoğu atılır. Bazı kirletici toksinler atılamaz. Bunlar besin zincirinin altındaki organizmalar tarafından düşük seviyelerde alınabilir ve bu nedenle zarar sınırlıdır. Bu organizmalar neredeyse her zaman bitkiler veya alglerdir.
2-Bu bitkileri veya algleri besin olarak yiyen birincil tüketiciler tarafından düşük konsantrasyonlarda toksin alınır.
3-Toksin atılamaz, bu nedenle birincil tüketiciler ikincil tüketiciler tarafından besin olarak alındığında, tüm toksin ikincil tüketiciler tarafından emilir. Bu aşamadaki toksinler konsantre hale gelir.
4-İkincil tüketiciler daha üst seviyedeki tüketiciler tarafından besin olarak alındığında aynı durum tekrarlanır.
5-Besin zincirinin her bir trofik seviyesinde toksinler hayvanların dokularında kalır. Bu nedenle toksin konsantrasyonu en çok besin zincirinin tepesindeki hayvanların (apeks yırtıcıların) vücut dokularında yoğunlaşır. İşte, atılamayan bu toksin birikimi biyobirikimdir.

Biyobirikim Örnekleri

*Endüstriyel emisyon veya yağmur yoluyla cıva kontaminasyonu
Biyobirikim sürecinin iyi bir örneği cıva kontaminasyonudur. Cıva, element formunda veya diğer elementlerle birleştiğinde besin zincirlerinde birikebilen ve muazzam biyolojik hasara neden olabilen toksik bir kirleticidir. Genellikle, cıva veya kimyasal versiyonu olan metil cıva, fitoplankton ve bakteriler tarafından alınır. Metil cıva zehirlidir ve tüketildiğinde aşırı derecede olumsuz etkilere ( insanlar yüksek oranda kontamine balık yediğinde meydana gelebilir) neden olabilir. Metil cıva ayrıca endüstriyel emisyonlar ve yağmur yoluyla tatlı su habitatlarına girer.
Küçük balıklar fitoplankton ve bakterilerle beslendiğinde cıva biriktirirler. Besin zinciri ilerledikçe küçük balıklar daha büyük balıklar tarafından yenir. Köpekbalıkları, kılıç balığı ve ton balığı, Turuncu İmparator Balığı, Kral uskumru gibi balıklar genellikle küçük balıklardan daha yüksek düzeyde toksik cıva içerir. Bu büyük balıklar diğer hayvanlar ve insanlar için yiyecek olabilir. Cıva veya metil cıva konsantrasyonu besin ağında ilerledikçe hem balıklar hem de balıklarla beslenen hayvanlar veya insanlar için tehlikeli seviyelere ulaşabilir. Bu, en üstteki ve apex predatörleri (süper avcıları veya doruk yırtıcıları) tüketmeyi, özellikle hamile kadınlar ve küçük çocuklar için tehlikeli hale getirir.
Metil cıvanın etkileri, özellikle küçük çocuklarda ve bebeklerde beyni ve sinir sistemini etkileyerek karmaşık nörolojik problemlere neden olabilir. Serebral palsi, yürüme veya konuşmanın gecikmeli başlangıcı, öğrenme güçlükleri, titreme, sinirlilik, bozulmuş koordinasyon ve hafıza kaybı potansiyel sorunlar arasındadır. Özellikle hamile anneler, bebekleri gelişmekte olan organlara saldıran bu kimyasallara karşı savunmasız olduğu için çok büyük balıkları yememelidir. Cıva tüketimi öldürücü olabilir. Bunun en büyük ilk vakası 1956’da binlerce insanın öldüğü Japonya‘da görülmüştür. Kimyasal bir tesisten atılan cıva, balıklarda biyolojik olarak birikmiş ve binlerce insan onları yemekten etkilenmiştir. İnsanlar cıvaya elemental cıva (Hg) veya inorganik tuzları (Hg2+) solumak yoluyla da maruz kalabilir.
Benzer şekilde, çizgili levrek ve lüfer bazen yüksek konsantrasyonlarda poliklorlu bifenillere (PCB’lere) sahiptir. Bu nedenle belirli balık türlerinin çok fazla tüketilmesine karşı tavsiyeler yayınlanmaktadır. Deniz papağanı (Puffin kuşu) gibi deniz kuşları ve pürüzsüz kurbağa balığı gibi kıyı balıkları genellikle ağır metal biyobirikimi açısından izlenir.
Cıva zehirlenmesinin bir başka örneği, şapka yapımında kullanılan keçenin sertleştirilmesi sürecinde görülebilir. Yüz yıldan fazla bir süre önce, şapka yapımındaki bu sürecin cıva içerdiği bilinmektedir. Cıva, yağda çözünen ve beyinde birikme eğiliminde olan metilcıva oluşturur. Bu nedenle cıva zehirlenmesine neden olur.
Cıva bileşikleri çok yakın zamana kadar insektisitler (ekinlere zarar veren böcekleri öldüren kimyasallar) ve gemilerin gövdelerinde midye büyümesini durduran özel boyalar yapmak için kullanılmıştır. Cıva artık birçok kimyasal üründen yasaklanmıştır ve endüstride cıva kullanımı dikkatle düzenlenmektedir.

*Biyolojik birikim, bazı organizmalar için bir savunma mekanizmasıdır
Bir organizma, savunma aracı olarak zehirli bir hayvan avını veya bitkileri tüketebilir ve biyobirikim gözlenebilir. Toksik hayvan avı veya zehirli bitkiler tüketildiğinde organizmada toksin birikebilir. Bu organizma daha sonra potansiyel avcısına karşı bir caydırıcılık kazanır. Tütün bitkilerini yiyen tütün tırtılı tipik bir örnektir. Tırtılın vücudunda sonunda nikotin konsantrasyonunu toksik bir seviyeye gelir. Bu nedenle, başlangıçtaki küçük tüketicilerin zehirlenmesi, zaman içinde besin zinciri boyunca diğer tüketicilere geçerek onları da etkiler.

*Bazı bileşiklerin toksik düzeylerde birikmesi
Bazı bileşikler genellikle toksik değildir ancak organizmalarda toksik düzeylerde birikebilir. Tipik bir örnek A vitaminidir. A vitamini, kutup ayıları gibi etçil hayvanların karaciğerlerinde yoğunlaşır. Kutup ayısı, foklar gibi diğer etoburlarla beslenen saf bir etobur olduğu için karaciğerlerinde aşırı miktarda A vitamini birikir.
Kuzey Kutbu’nun yerli halkları etoburların karaciğerlerinin yenmemesi gerektiğine inanmaktadır fakat kutup kaşifleri ayıların karaciğerini yemekten dolayı hipervitaminoz A’ya maruz kalmaktadır. Dahası, Antarktika kaşiflerinin köpek karaciğeri yemekten benzer şekilde zehirlenmelerinin de bir örneği vardır. Bir Antarktika kaşifi Sir Douglas Mawson’ın keşif arkadaşı, köpeklerinden birinin karaciğerini yemekten dolayı ölmüştür.

*DDT Kirliliği
Biyomagnifikasyonla sonuçlanan klasik birikim örneklerinden biri, geçmişte diklorodifeniltrikloroetan (DDT) adı verilen bir insektisit ile meydana gelmiştir. DDT, 1950’lerde ve 1960’larda Amerika Birleşik Devletleri’nde ve bazı diğer ülkelerde sivrisinekleri ve böcekleri kontrol etmeye yardımcı olmak için püskürtülen bir böcek ilacıdır. Püskürtülen DDT yağmurla derelere akar ve sonunda, göllere ve okyanusa taşınır ve çeşitli su organizmalarının hücrelerinde birikir. İstiridyeler ve balıklar gibi besin zincirindeki tüketiciler bu organizmaları yediklerinde DDT’yi de almış olur. DDT daha sonra küçük balıkları yiyen balık kartalı, kel kartal, kahverengi pelikan ve gökdoğan gibi yırtıcı kuşlarda besin ağı yoluyla çok yüksek seviyelere biyomagnifiye edilir yani biyolojik olarak büyütülür. Kullanıldığı dönemlerde DDT seviyeleri, kuşların yumurta kabuklarının anormal derecede ince olmasına neden olacak kadar yükselmiştir. Sonuç olarak, yetişkin kuşlar yumurtalarını kuluçkaya yatırmaya çalıştığında kabuklarının kolayca kırılmalarına ve yavru kuşların ölümüne neden olmuştur. Bunun bir sonucu olarak, bu kuşların popülasyonu büyük ölçüde azalmıştır. DDT nihayet 1968 yılında Macaristan’da, 1970- 1972 yıllarında DDT nihayet Amerika Birleşik Devletleri’nde ve Avrupa’da, 1984 yılında İngiltere’de, 1987 yılında ise Türkiye’de yasaklanmıştır ve o zamandan beri birçok yırtıcı kuş popülasyonunda önemli artışlar olmuştur. Ülkemizde DDT 1987’de yasaklanmış olsa da uygulamaya girmesi 2000’li yıllarda gerçekleşmiştir. Yine de sigaraların içinde bulunmaktadır.

*Doğal olarak toksin üreten organizmalarla beslenmek
Doğal olarak üretilen toksinler de biyolojik olarak birikebilir. Örneğin deniz yosunu patlamaları (kızıl gelgitler) yerel filtre ile beslenen organizmaların toksik hale gelmesine neden olabilir. İstiridye ve midye gibi filtre ile beslenen organizmalar, kızıl gelgitin bir sonucu olarak toksik hale gelir. Ayrıca mercan resifindeki balıklar, resif yosunlarıyla beslenmekten dolayı siguatoksin adı verilen bir toksin biriktirebilir. Bu mercan kayalığı balıkları, ciguatera olarak bilinen zehirlenmeden sorumlu olabilir.

*Zararlı kimyasallara uzun süre maruz kalmakBiyoakümülasyon (Biyobirikim) ve Biyomagnifikasyon
İnsanlar uzun süre zararlı kimyasallara maruz kaldığında biyolojik birikim meydana gelebilir. İnsanlar işyerlerinde veya evlerinde zararlı kimyasallara maruz kalabilirler. Bir toksinin düşük oranda birikmesi, zamanla vücutta (özellikle bileşik yağ dokularında birikirse) zararlı bir bileşik seviyesi bile üretebilir.
Kurşun, yağda biyolojik olarak biriken zehirli bir ağır metal örneğidir. Bu nedenle piyasada kurşun bazlı boyaların satışı yasaklanmıştır. Bununla birlikte, bazı eski evler hala kurşunla boyanmış yüzeyler içerebilir. Ayrıca, diğer yağda çözünen (lipitte çözünen) zehirler, DDT ve tetraetil kurşun bileşikleridir. Bu kimyasal bileşikler vücudun yağ dokularında depolanır. Bu nedenle, bu bileşikler, yağ dokuları enerji için kullanıldığında salınarak akut zehirlenmeye neden olur.

Biyomagnifikasyon

Biyomagnifikasyon ve biyolojik birikim (biyoakümülasyon), metal toksisitesi için yaygın olarak kullanılan iki terimdir. Biyobirikim, toksinlerin tek bir organizma içinde birikmesini tanımlar. Biyobirikimin önemli bir sonucu biyomagnifikasyondur. Biyomagnifikasyon, bir besin zincirinin daha yüksek trofik seviyelerindeki canlı organizmalarda belirli kimyasalların ya da toksinlerin inorganik, cansız ortamda meydana gelen konsantrasyondan daha yüksek bir konsantrasyonda birikmesi sürecidir. Bu sürece biyolojik büyütme veya biyoamplifikasyon da denir. Genellikle tüm besin zincirinde meydana gelir ve tüm organizmaları etkiler ancak zincirin yukarısında bulunan hayvanlar daha fazla etkilenir. Yırtıcı hayvanlar avlarını tüketirken, söz konusu avın içindeki tüm zehirli kimyasalları da tüketirler. Bu toksinler kolayca vücuttan atılmadığından biyolojik birikim yoluyla hayvanın sisteminde birikirler. Bu nedenle, besin zinciri ilerledikçe konsantrasyonlar giderek artar. Kirletici miktarı besin ağının en alt seviyelerinde herhangi bir hasara neden olmayacak kadar küçük olsa da, biyomagnifiye edilen miktar besin ağının daha yüksek seviyelerindeki organizmalarda ciddi hasara neden olabilir. Toksinin art arda gelen basamaklarda daha yüksek seviyelerde artması, kalıcılık, besin zinciri enerjisi ve maddenin düşük veya var olmayan bir iç bozulma veya atılım oranının bir sonucu olabilir.

Ağır Metallerin Biyobirikimi

Ağır metaller organizmalarda biyolojik olarak birikirler çünkü çoğu suda çözünmezler ve çevresel süreçlerle parçalanamazlar. Bazı insan faaliyetleri, organizmalarda ağır metallerin biyolojik birikimine katkıda bulunur. Altın madenciliği, metal madenciliği, endüstriyel atıklar ve elektronik atıklar gibi antropojenik faaliyetler çevreye ağır metal katkısı sağlayabilir. Bu nedenle hayvanlar ve insanlarda sağlık sorunlarına neden olur. Ağır metaller zehirlidir. Ağır metal örnekleri kurşun, nikel, kobalt, kadmiyum, krom, cıva ve kalaydır. Ayrıca çinko, demir ve bakır gibi bazı temel besinler yüksek dozlarda toksik hale gelebilir. Kobalt, kadmiyum, cıva, kurşun ve nikel gibi ağır metaller kan hücrelerinin oluşumunu engeller. Dahası bazı ağır metaller böbrekleri, karaciğeri, sinir sistemini ve dolaşım sistemini olumsuz etkiler. Bazıları kansere veya üreme sorunlarına bile neden olabilirler. Ağır metalin biyolojik birikimi tehlikeli bir eğilimdir ve sınırlandırılması gerekmektedir. Bilim insanları, kirlenmiş topraktan toksinler ve ağır metaller çekmek için bazı bitki türlerini bile kullanırlar. Bu süreç hala tehlikeli ve güvenilmez çünkü diğer organizmalar bitkilerle beslenebilir. Böylece toksinleri biyolojik olarak birikmek üzere besin zincirine iletirler.

Biyolojik Birikimin Etkileri

Biyomagnifikasyonun canlı organizmalar ve çevre üzerindeki etkilidir. Su kütlelerine salınan kimyasallar ve toksinler besin zincirini bozar. Küçük organizmalar toksinleri emer. Böylece bu toksinler, daha büyük organizmaların bünyesinde birikir. Biyomagnifikasyon insanları kansere, böbrek sorunlarına, karaciğer yetmezliğine, doğum kusurlarına, solunum bozukluklarına ve kalp hastalıklarına daha yatkın hale getirir. Bazı hayvan türleri de zararlı maddelerin biyolojik olarak birikmesinden etkilenebilir. Bu nedenle, av popülasyonlarını kontrol eden yırtıcı hayvanların popülasyonunu azaltarak ekosistemi bozmak ve ayrıca bazı türlerin kaybolmasına veya yok olmasına neden olabilir. Biyobirikim deniz canlılarının üreme ve gelişimi üzerinde etkilidir. Toksik kimyasallar, suda yaşayan organizmaların üreme ve gelişme süreçlerini etkileyen önemli organlarında birikir. Bazı toksinlerin birikimi, hayvanların ve insanların fizyolojisinde ve morfolojisinde mutasyonlara neden olabilir. Örneğin, deniz kuşlarının yumurtalarının kabukları incelir. Zehirli kimyasallar, cıva ve selenyum suda yaşayan canlıların üreme organlarını tahrip eder.
Biyolojik birikim mercan resiflerinin yıkımına da neden olabilir. Altının elenip yıkanmasında (liçi işleminde) ve balıkçılıkta kullanılan siyanür, mercan resiflerinin tahrip olmasının başlıca nedenidir. Mercan resifleri, birçok deniz canlısının barınma ve beslenme alanıdır. Onların yok edilmesi birçok sucul hayvanının yaşamını etkiler.

Biyolojik Birikimin Önlenmesi ve KontrolüBiyoakümülasyon (Biyobirikim) ve Biyomagnifikasyon

Toksik bileşiklerin seviyesini azaltmaya yardımcı olmak için bazı bileşiklerin suya atılmasını yasaklayan mevzuatlar çıkarılmaktadır. Mikroorganizmalar, gıda kaynağı olarak cıva gibi toksik maddeleri kullanmak üzere genetik olarak tasarlanmakta ve modifiye edilmektedir. Bu şekilde genetiği değiştirilmiş bakteriler, toksik bileşiği doğrudan ortamdan uzaklaştırabilir. Devletler biyolojik olarak biriken toksik maddeler olduğu izlenen belirli balık türlerinin çok fazla tüketilmemesine karşı uyarılar yayınlamaktadır. Uygun endüstriyel atık bertarafı ve arıtımı yapılmalı ve pestisit kullanımı azaltılmalıdır. Piller çöp kutusuna atılırsa, zehirli kimyasallarının sızabileceği ve kirliliğe neden olabileceği çöp depolama alanlarına gidebilirler. Bu nedenle özellikle pil gibi maddeleri mümkün olduğunca geri dönüştürmek son derece önemlidir.

Kaynakça:
https://www.jotscroll.com/bioaccumulation-definition-examples
https://byjus.com/biology/biomagnification/
https://www.renovablesverdes.com/tr/bioacumulacion/
https://tr.warbletoncouncil.org/bioacumulacion-5800

Yazar: Müşerref Özdaş

Bunları da beğenebilirsin
Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.