Biomagnifisering

Biomagnifisering (fra engelsk: biomagnification) er en prosess der konsentrasjonen av visse stoffer, ofte miljøgifter, øker etter hvert som man beveger seg oppover i en næringskjede.^[1][2] Eksempler på slike stoffer kan være tungmetaller (som kvikksølv) og persistente organiske miljøgifter (for eksempel PCB, DDT og dioksiner).^[3] Disse stoffene brytes i liten grad ned i naturen, eller i organismers metabolisme, og hoper seg derfor opp i fettvev hos levende organismer. Denne opphopningen forsterkes videre i næringskjeden.

Biomagnifisering er nært knyttet til begrepet bioakkumulering, som beskriver hvordan stoffer samles opp i en enkelt organisme.^[2] Når et stoff først er kommet inn i organismens system (for eksempel gjennom føde), og kroppen ikke effektivt kan bryte det ned eller skille det ut, vil konsentrasjonen gradvis kunne øke. Når denne organismen blir spist av et rovdyr på et høyere trofisk nivå i næringskjeden, overføres stoffet til rovdyret.^[1] Gjennom flere ledd i næringskjeden vil konsentrasjonen av stoffet øke eksponentielt. Totalt kan konsentrasjonen i toppnivåene i næringskjeden bli tusenvis eller hundretusenvis av ganger høyere enn i organismene på de laveste nivåene, noe som utgjør en betydelig risiko for toppredatorer som rovfisk, marine pattedyr og mennesker.

Nedenfor illustreres dette med et forenklet, hypotetisk eksempel på hvor mye hver organisme spiser i forhold til egen kroppsvekt, og hvordan dette påvirker toksinkonsentrasjonene. Tallene kan variere sterkt i virkeligheten, men prinsippet er at jo høyere trofisk nivå, desto større total mengde byttedyr inntas over tid.

Tabellen viser hvordan toksinkonsentrasjonen øker gjennom hvert nivå i næringskjeden, noe som gjør at toppredatorer som mennesker eksponeres for svært høye konsentrasjoner av miljøgifter.

En viktig faktor som påvirker biomagnifisering er hvorvidt stoffene befinner seg i akvatiske eller terrestrielle næringskjeder. I akvatiske økosystemer er næringskjedene ofte lengre og mer komplekse, i og med at de gjerne har flere trofiske nivåer: alt fra mikroskopiske organismer som plankton (produsenter og primærkonsumenter) opp til store rovdyr som hai og spekkhogger.^[4] Derfor kan samme miljøgift ofte passere gjennom et større antall organismer før den ender i toppredatoren, noe som gir betydelig potensiale for høy biomagnifisering. Fettløselige stoffer har også generelt lav løselighet i vann, noe som fører til at de lettere vil samle seg i fettrikt vev hos levende organismer.^[5]

I terrestrielle økosystemer er næringskjedene ofte kortere, for eksempel fra plante (produsent) til planteeter (primærkonsument) og deretter til et eller noen få rovdyr (sekundær- og tertiærkonsumenter).^[6] Dette begrenser muligheten for at et stoff rekker å forsterkes like mye gjennom hvert ledd. Videre kan jord og organisk materiale på land binde en del fettløselige stoffer, noe som i visse tilfeller kan redusere den direkte eksponeringen for organismer.^[7] Dette betyr imidlertid ikke at terrestrielle systemer er frie for risiko; visse stoffer kan fremdeles hope seg opp i planter og dyr, men prosessene for mobilitet og nedbrytning kan være annerledes enn i vannmiljøer.^[1]

Tungmetaller som metylkvikksølv, kadmium, bly og arsen er noen av de mest alvorlige miljøgiftene som akkumuleres i økosystemer. Metylkvikksølv dannes når mikroorganismer omdanner uorganisk kvikksølv til en organisk form som binder seg til proteiner og akkumuleres i fettvev. Disse metallene konsentreres oppover i næringskjeden gjennom biomagnifisering, noe som gir de høyeste nivåene hos rovfisk og marine pattedyr som spekkhogger, tunfisk og delfiner. Eksponering for slike tungmetaller kan føre til alvorlige helseproblemer som nevrologisk skade, nyreskade og kreft.^[8][9]

Dioksiner er en gruppe klororganiske forbindelser som hovedsakelig dannes som uønskede biprodukter under forbrenning og visse industrielle prosesser.^[10] De er svært toksiske for levende organismer og blir ofte funnet i høye konsentrasjoner i toppredatorer som isbjørn, spekkhogger og rovfugler.^[11] Dette skyldes nettopp biomagnifisering; dioksiner binder seg ofte til fettvev og brytes meget sakte ned, noe som fører til akkumulasjon i næringskjeden.^[10]

DDT (diklor-difenyl-trikloretan) var tidligere et mye benyttet insektmiddel over store deler av verden.^[5] Selv om DDT er effektivt mot insekter som sprer sykdommer som malaria, har stoffet alvorlige bivirkninger i økosystemer. Det er svært stabilt og brytes langsomt ned, noe som fører til at det akkumuleres i næringskjeder.^[5] Tallrike studier på fuglearter som fiskeørn, falk og ørn viste at DDT påvirket reproduksjonen negativt, hovedsakelig ved å svekke eggeskallene, noe som førte til lavere klekkeprosent.^[12]

PCB (polyklorerte bifenyler) er en gruppe organiske klorforbindelser som blant annet er blitt brukt som isolasjonsvæske i elektriske transformatorer og kondensatorer.^[13] PCB er svært motstandsdyktige mot kjemisk og biologisk nedbrytning, og er dermed persistente miljøgifter.^[13] Når PCB først kommer inn i marine eller terrestriske næringskjeder, kan konsentrasjonen øke betydelig oppover i næringsnettet, noe som fører til store skader på dyreliv og mulige helseeffekter for mennesker som inntar fisk og andre animalske produkter med høyt PCB-innhold.^[14]

PBDE (polybrommerte difenyletere) brukes som flammehemmere i en rekke forbrukerprodukter som møbler, elektronikk og tekstiler.^[15] Disse stoffene er persistente og akkumuleres i næringskjeder, særlig i marine økosystemer. Høye nivåer av PBDE er påvist i rovpattedyr som spekkhogger og i mennesker, spesielt i fettvev.^[16] PBDE er assosiert med hormonforstyrrelser, redusert reproduksjonsevne og svekket immunforsvar.^[17]

PFAS (Per- og polyfluorerte alkylstoffer) er en gruppe kjemikalier som blant annet brukes i produkter som teflonpanner, vannavstøtende tekstiler og brannskum.^[18] Disse stoffene er ekstremt stabile og motstandsdyktige mot nedbrytning, noe som gjør dem til persistente miljøgifter. PFAS kan akkumuleres i næringskjeder og finnes i høye konsentrasjoner i dyr på toppen av næringskjeden, inkludert marine pattedyr og rovfugler.^[19]

Eksponering for PFAS har blitt koblet til en rekke helseproblemer, inkludert hormonforstyrrelser, redusert immunforsvar, kreft og reproduktive problemer. Mennesker kan bli eksponert for PFAS gjennom forurenset drikkevann, mat eller produkter som inneholder disse kjemikaliene.^[20] PFAS er nå under strengere regulering i mange land, men deres langvarige tilstedeværelse i miljøet gjør dem til en betydelig utfordring.

Biomagnifisering kan ha store økologiske konsekvenser fordi rovdyr og andre høyere trofiske nivåer i økosystemene kan akkumulere giftige konsentrasjoner, selv om nivåene av miljøgiftene i omgivelsene i utgangspunktet kan være svært lave.^[1] Dette kan redusere overlevelse, fruktbarhet og føre til genetiske skader og sykdommer i dyrepopulasjoner.^[2]

For mennesker kan det gi helsemessige utfordringer dersom vi spiser fisk og kjøtt med høye konsentrasjoner av tungmetaller og andre miljøgifter.^[21] Dette er særlig bekymringsfullt for grupper som ofte konsumerer toppredatorer i havet, slik som innbyggere i Arktis som spiser spekkhogger eller sel, hvor konsentrasjonene av miljøgifter kan være svært høye.^[22]

Gravide anbefales allerede å begrense inntaket av visse typer fisk med høyt innhold av miljøgifter, som rovfisk, for å beskytte fosteret mot skadelige stoffer som metylkvikksølv.^[21] Likevel er dette rådet ikke nødvendigvis tilstrekkelig, da konsentrasjonen av giftstoffer i kroppen til gravide hovedsakelig reflekterer det akkumulerte bakgrunnsnivået i vevet fra hele livsløpet, og ikke bare hva som er spist under graviditeten. Dette understreker behovet for å redusere eksponeringen for slike giftstoffer over tid, snarere enn kun i spesifikke perioder som graviditet.

For å begrense biomagnifisering er internasjonale avtaler som Stockholmskonvensjonen etablert for å regulere bruk og utslipp av persistente organiske miljøgifter som POPs (Persistent Organic Pollutants).^[23] Flere land har også innført strenge restriksjoner på bruk av PCB og DDT, og det jobbes med å redusere utslipp av dioksiner fra industri og avfallsforbrenning.^[14]

Økt forskning på nye kjemikalier og risikovurderinger før produkter slippes på markedet kan bidra til at man unngår fremtidige miljøkatastrofer knyttet til biomagnifisering.^[1]

For enkeltpersoner kan et mulig tiltak være å redusere inntaket av mat fra toppen av næringskjeden, som rovfisk, til fordel for mat fra lavere nivåer, som primærprodusenter (planter). Dette samsvarer med et mer plantebasert eller vegansk kosthold, som i tillegg til å redusere eksponeringen for giftstoffer også kan ha andre gunstige helseeffekter og positive konsekvenser for miljøet.

• Bioakkumulering
• Miljøgift
• Næringskjede
• Tungmetall
• Persistente organiske forurensninger