生物濃縮

生物濃縮とは

生物濃縮（Bioaccumulation）とは、特定の化学物質が、生態系内の食物連鎖を通じて生物の体内に蓄積されていく現象を指します。この現象は、生体濃縮とも呼ばれます。

生物濃縮のメカニズム

疎水性が高く、生物の体内で代謝されにくい化学物質は、尿などによって体外に排出される割合が低いため、生物体内の脂肪組織などに蓄積されやすい性質があります。これらの物質を含む生物を捕食する生物は、さらに体内で物質濃度が上昇します。この過程が食物連鎖を通じて繰り返されることで、上位捕食者ほど体内での対象化学物質濃度が高まるのです。

生物濃縮と生物蓄積

生物濃縮と類似した用語として生物蓄積がありますが、英語のBioaccumulationの訳語としても用いられることがあります。生物蓄積は、有害物質が水などの環境媒体から生物体内へ濃縮される過程（生物濃縮・Bioconcentration）と、食物連鎖を通して増強される過程（Biomagnification）の両方を含んだ概念です。

生物濃縮による影響

毒化

魚介類に含まれるドコサヘキサエン酸、フグやイモリなどの毒、貝毒、季節的なカキの毒化などは、生息域の細菌や餌となる生物が合成した化学物質が、生物濃縮によって取り込まれたものです。

環境問題

生物濃縮による環境被害は、レイチェル・カーソンの著書『沈黙の春』によって広く知られるようになりました。この本では、DDTなどの農薬が生物濃縮を引き起こす問題が指摘されています。農薬は、水に溶けにくく分解されにくい性質を持つため、効果が持続しやすいという利点がありますが、同時に生物濃縮を引き起こしやすいという問題点も抱えています。DDTは、この性質のために、高次消費者において高濃度で蓄積される結果となりました。これは、「人為的な廃棄物の中では微量であったものが、生物濃縮によって重要な影響を与えうる濃度まで上昇する」ということを示しています。

カーソンの指摘後、農薬の使用については、「残留しにくいものをできるだけ少量で効果的に用いる」という方向に転換が進められました。

除草剤や殺虫剤などに含まれる人工的な化学物質が生物濃縮されると、致命的な毒性を引き起こす可能性があります。例えば、1949年にカリフォルニア州クリア湖でユスリカなどの昆虫駆除のために散布されたDDD（ジクロロ-ジフェニル-ジクロロエタン）は、数年後にクビナガカイツブリの大量死を引き起こしました。散布されたDDDの濃度は低いものでしたが、湖水と比較して8万倍もの濃度で水鳥に蓄積していることが明らかになりました。さらに、プランクトン、小型魚、大型魚、大型水鳥の順にDDDの蓄積濃度が増加していることが確認されています。

海洋生態系の最高次捕食者であるクジラ類への生物濃縮は特に深刻です。北太平洋西部での調査では、スジイルカに残留するDDTやPCBの濃度が、海水と比較してそれぞれ3700万倍、1300万倍も濃縮されていることが示されました。有明海のスナメリや、アメリカ・地中海のハンドウイルカからも同様の化学物質の蓄積が確認されています。クジラ類はアザラシと比較して、出産や授乳を通じて母から子へ移行する化学物質の割合が高く、寿命も長いため、生物濃縮による汚染が簡単に収束しないと考えられています。

また、水銀中毒、カドミウム中[[毒]]、放射性降下物の生物濃縮も問題となっています。

食中毒

生物濃縮は、食中毒の原因にもなります。シガトキシンによるシガテラや、ノロウイルスなどがその例です。

生物濃縮の応用

生物濃縮は、環境汚染の調査や浄化技術にも応用されています。

1. 環境汚染調査: 生物濃縮を利用して、環境中の汚染物質の濃度を測定する手法が開発されています。これにより、環境汚染の実態を把握し、対策を講じることができます。
2. バイオレメディエーション: バイオレメディエーションとは、生物の持つ能力を利用して環境を浄化する技術です。生物濃縮のメカニズムを利用して、汚染物質を生物に吸収させ、環境から除去することができます。
3. 無毒フグの養殖: 生物濃縮による有毒化の原理を逆に応用し、餌を管理することで無毒のフグを養殖することに成功しています。

まとめ

生物濃縮は、私たちの生活環境や食の安全に深く関わる現象です。環境汚染物質が食物連鎖を通じて生物に蓄積されるメカニズムを理解し、適切な対策を講じることが重要です。また、生物濃縮の原理を応用することで、環境問題の解決や新たな産業の創出にもつながる可能性があります。