生物积累

生物积累是指生物体从周围环境（包括水、沉积物、土壤和食物）中吸收和保留某种物质（如化学污染物或重金属），导致该物质在生物体内的浓度超过其在环境介质中浓度的过程。

1. 基本定义与起点
   生物积累描述的是一个基本现象：对于一个特定的生物个体，其体内某种特定物质的浓度，随着时间推移而逐渐增加。这个过程始于生物体从其直接生活环境（例如水、空气、土壤）中摄取该物质。关键在于，此时我们只关注单个生物体在其一生中，体内污染物浓度的净增长。

2. 核心途径：如何进入生物体
   物质进入生物体主要有两种途径：

   • 直接摄取：生物体直接从非生命环境中吸收物质。例如，鱼类通过鱼鳃从水中吸收溶解的汞离子，或者植物通过根系从土壤中吸收铅等重金属。
   • 食物摄入：对于许多动物而言，进食是更主要的积累途径。当它们摄食含有污染物的其他生物时，这些污染物便会转移到自己体内。

3. 关键机制：为什么只进不出？
   生物积累之所以发生，核心机制在于物质的吸收速率大于其排除（代谢和排泄）速率。如果一种物质被生物体快速分解或排出，就不会发生积累。以下因素会导致吸收大于排除：

   • 脂溶性：许多持久性有机污染物（如DDT、多氯联苯）是亲脂性的，它们极易溶解在脂肪组织中，而生物体代谢和排泄脂肪中储存的物质的效率很低，导致这些物质被长期“锁”在体内。
   • 代谢阻力：有些物质（如重金属镉、汞）的化学性质稳定，生物体缺乏有效的酶系统来将其分解或转化为易于排泄的形式。

4. 从个体到食物链：生物放大
   当生物积累的概念沿着食物链向上延伸时，就产生了更强大的效应——生物放大。这不是指单个个体内的积累，而是指某种物质在食物链不同营养级的生物体内的平均浓度逐级显著增高。

   • 过程：处于食物链底端的生产者（如浮游植物）从水中吸收少量污染物。初级消费者（如浮游动物）大量捕食浮游植物，污染物在其体内积累。小型鱼类以浮游动物为食，汇集了众多浮游动物体内的污染物。以此类推，顶级捕食者（如鹰、鲨鱼、人类）通过捕食体内已高度富集污染物的猎物，会累积到惊人的污染物浓度。
   • 结果：顶级捕食者体内的污染物浓度，可能比环境水体中的浓度高出数百万倍。

5. 现实世界的例证与影响
   一个经典的例子是20世纪中叶DDT的使用。DDT在环境中难以降解，具有脂溶性。它通过“水 -> 浮游生物 -> 小鱼 -> 大鱼 -> 鱼鹰”的食物链被逐级放大。最终导致顶级捕食者如鱼鹰体内的DDT浓度严重超标，干扰其钙代谢，使它们产下的蛋壳过薄而易碎，种群数量急剧下降。这个案例清晰地展示了生物积累与生物放大对生态系统和人类健康的深远威胁。