$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Из всех факторов, влияющих на скорость, с которой рыба накапливает загрязняющие вещества, эффективность, с которой рыба удерживает загрязняющие вещества из пищи, которую они едят, является одной из самых важных1-3. Для прогнозирования будущих рисков как для людей, так и для диких животных, употребляющих в пищу зараженную рыбу, при различных сценариях загрязнения окружающей среды были разработаны модели оценки рисков, и надежность этих прогнозов в решающей степени зависит от точности оценок эффективности, с которой рыба удерживает загрязняющие вещества из своей пищи4.
Эффективность, с которой загрязнитель в пище, проглоченной хищником, транспортируется через стенку кишечника, известна как валовая трофическая эффективностьпереноса 5. Часть количества загрязняющего вещества, переносимого через стенки кишечника хищника, может быть в конечном итоге потеряна в результате очищения и/или метаболической трансформации. Эффективность, с которой загрязнитель в пище, проглоченной хищником, сохраняется хищником, включая любые потери из-за элиминации и метаболической трансформации, известна как чистая эффективность трофического переноса.
Валовая трофическая эффективность переноса органических загрязнителей в рыбу от их добычи, по-видимому, зависит от химических свойств загрязнителя, включая липидную принадлежность, измеренную коэффициентом разделения октанол-вода, Kow3,7. Согласно эмпирическому соотношению, разработанному Томанном3, валовая трофическая эффективность переноса относительно высока, когда log Kow равен значению от 5 до 6. Валовая эффективность трофического переноса экспоненциально снижается со скоростью 50% на единицу log Kow по мере увеличения log Kow от 6 до 10, согласно соотношению Томана3.
Тем не менее, валовая и чистая трофическая эффективность переноса полихлорированных бифениловых соединений (ПХБ) к рыбам из их добычи в большинстве случаев, по-видимому, не соответствует соотношению Томана3. Несмотря на то, что эффективность трофического переноса соединений ПХБ в озерный сиг (Coregonus clupeaformis) из его пищи соответствовала соотношению, предложенному Томанном8, эффективность трофического переноса соединений ПХБ была либо слабо связана, либо вообще не связана с log Kow для атлантического лосося (Salmo salar)9, радужной форели (Oncorhynchus mykiss)10, кижуча (Oncorhynchus kisutch)11и северная щука (Esox lucius)11.
Общая цель этого исследования состояла в том, чтобы представить лабораторную технику для оценки чистой эффективности трофического переноса соединений ПХБ из ее добычи на рыбоядную рыбу. Озерная форель (Salvelinus namaycush) была выбрана в качестве рыбоядной рыбы для нашего эксперимента, потому что озерная форель относительно проста в содержании в лабораторных аквариумах. Раздуватель (Coregonus hoyi) был выбран в качестве кормовой рыбы для кормления озерной форели, потому что вздутие живота поедается озерной форелью в ее естественной средеобитания 12. Кроме того, мы определили, соответствует ли чистая эффективность трофического переноса для озерной форели, оцененная в нашем лабораторном эксперименте, соотношению Томана3. Мы также определили, оказывает ли степень активности озерной форели существенное влияние на эффективность чистого трофического переноса (γ) конгенеров ПХБ. Считается, что активность озерной форели в Великих Лаврентьевских озерах в последнее время возросла, потому что изменения в пищевых цепочках заставили озерную форель выделять больше энергии на поиск пищи. Озерная форель была вынуждена тренироваться в одном наборе аквариумов, подвергая эту озерную форель относительно высокой скорости течения, в то время как другой озерной форели позволялось оставаться относительно неактивной, подвергая ее относительно низкой скорости течения. Наконец, обсуждаются конкретные детали нашей лабораторной процедуры, которые необходимо тщательно соблюдать, чтобы обеспечить наивысшую степень точности γ оценок и сделать лабораторные результаты применимыми в полевых условиях, а также будущие направления исследований, основанных на нашей лабораторной технике. Эффективность чистого трофического переноса может быть оценена как в лабораторных, так и в полевых условиях, при этом преимущества и недостатки связаны с обоими подходами. Точность оценки γ зависит от точности оценки потребления продуктов питания. Количество пищи, съеденной рыбой в лаборатории, может быть точно определено при соблюдении надлежащих протоколов, в то время как количество пищи, съеденной рыбой в полевых условиях, обычно оценивается с помощью биоэнергетического моделирования. Использование биоэнергетического моделирования для определения количества съеденной пищи может внести значительную неопределенность в оценки потребления пищи. Было показано, что биоэнергетические модели рыб оценивают потребление пищи без заметной погрешности для случая озерной форели14,15, но значительное смещение в оценках потребления пищи биоэнергетической модели было обнаружено для случая озерного сига15,16. С другой стороны, оценки чистой эффективности трофического переноса, рассчитанные в лаборатории, могут быть неприменимы к полю из-за разницы в нормах подачи между лабораторией и полем17. Данные как лабораторных, так и полевых исследований свидетельствуют о том, что норма кормления может влиять наγ 14,17.
Методология, используемая в настоящем исследовании для оценки γ в лаборатории, применима к ситуациям, когда хищную рыбу кормят добычей, и количество рыбы-добычи, съеденной хищником, можно точно отследить. Для этого экспериментатор должен взвесить всю пищу перед помещением в аквариум; И экспериментатор должен быть в состоянии удалить всю несъеденную пищу из аквариума, а затем взвесить несъеденную пищу. Кроме того, должен быть доступен соответствующий набор смесителей и блендеров для получения достаточной степени гомогенизации образцов как хищных, так и хищных рыб. Наконец, газовая хроматография – масс-спектрометрия, используемая для определения концентраций конгенеров ПХБ, должна быть способна обнаруживать и количественно определять отдельные конгенеры ПХБ при относительно низких концентрациях.