Biomagnifikation

Biomagnifikation ist ein Teilaspekt der Bioakkumulation. Sie beschreibt die Anreicherung von Schadstoffen aus der Umwelt in Lebewesen über die Nahrung. Die Anreicherung von Schadstoffen über die Körperoberflächen von Organismen ist der zweite Teilaspekt der Bioakkumulation und wird als Biokonzentration bezeichnet; dieser Aufnahmepfad ist insbesondere für viele aquatische Lebewesen von Bedeutung.

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Voraussetzungen der Biomagnifikation

Die Biomagnifikation betrifft insbesondere Substanzen, die eine lange biologische Halbwertszeit besitzen, d.h. sehr langsam von Lebewesen abgebaut werden und sich aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften (siehe Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizient) im Fettgewebe anreichern. Diese Stoffe akkumulieren somit und können über die Nahrungskette in zunehmend höherer Konzentration weitergegeben werden.

Dieser Prozess ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass der Substanzaufbau (Biomasse) einer Nahrungskettenstufe (z. B. Fischadler) aus sehr viel mehr Biomasse der nächst niedrigeren Nahrungskettenstufe (z. B. Fisch) aufgebaut worden ist und die lipophilen Stoffe im Wesentlichen im fressenden Organismus verbleiben. Wenn nun ein Fischadler doppelt so viel Fischmasse gefressen hat, wie sein Körpergewicht beträgt, dann ist auch die Konzentration des Giftes pro Kilogramm Körpergewicht doppelt so hoch, sofern alles akkumuliert wird. Je nach Schadstoff wird allerdings ein gewisser Teil auch wieder ausgeschieden oder abgebaut, weshalb diese Regel nur für sehr lipophile Substanzen gilt, die zudem so gut wie kaum abbaubar oder exkretierbar sind. Bei zunehmender Länge der Nahrungskette wird unter diesen Bedingungen der Bioakkumulationsfaktor zunehmend größer.

Das klassische DDT-Beispiel

Als Paradebeispiel für Biomagnifikation gilt vielfach das Insektizid DDT, welches zur Bekämpfung von Malaria-Überträgern eingesetzt wird und im Organismus nur sehr langsam in wasserlösliche Verbindungen metabolisiert wird. Nach einer klassischen (bezüglich der Nahrungsketteninterpretation allerdings teilweise umstrittenen) Untersuchung hat sich die DDT-Konzentration vom Zooplankton im Ozean (0,04 ppm) bis zum Spitzencarnivor der Nahrungskette, dem Fischadler (25 ppm), um das 625fache erhöht. Auf diese Weise können bei fettlöslichen persistenten Verbindungen die Endglieder der Nahrungskette (in der Regel Fleischfresser) am stärksten durch die toxischen Substanzen geschädigt, da hier die Konzentration der toxischen Substanz der letalen Dosis meist am nächsten kommt. Spätere Untersuchungen haben gezeigt, dass in rein aquatischen Nahrungsketten (vom Wasser über das Plankton bis zu den Fischen) der Vorgang der Biokonzentration, also die direkte Aufnahme aus dem Wasser, meist die größere Bedeutung als die Biomagnifikation hat, die dafür auf dem Festland sowie generell bei Landwirbeltieren eine bedeutsame Rolle spielt.

Konsequenzen

Infolge der Biomagnifikation können Giftwirkungen somit verheerende Auswirkungen auf die Endglieder der Nahrungskette (einschließlich auf den Menschen) haben, weshalb zahlreiche dieser Verbindungen heutzutage (zumindest in Europa) nicht mehr ausgebracht werden dürfen.

Sonstiges

Biomagnifikation muss sich nicht nur auf bewusst eingesetzte Gifte beziehen, sondern auch auf Substanzen, die beispielsweise durch Umweltverschmutzung in das Ökosystem gelangen, z. B. Quecksilber, welches in Flüsse und Seen entsorgt wurde. Dieses akkumuliert sich in Form von Methylquecksilber im Fischgewebe und schließlich auch im Menschen, der solche Fische zu sich nimmt.

Literatur

• Karl Fent: Ökotoxikologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2003
• Bruno Streit: Bioaccumulation Processes in Ecosystems. Review. Experientia 48, S. 955-970 (1992)
• Bruno Streit: Lexikon Ökotoxikologie. 2. Auflage, VCH-Wiley, Weinheim 1994