Παρακολούθηση ιχνοστοιχείων, ιδιαίτερα καδμίου και βαρίου, χρησιμοποιώντας φτερά ιταλικών σπουργιτιών

Ορισμένες περιβαλλοντικές απειλές είναι πιο λεπτές από άλλες. Τα φυτοφάρμακα, η κυκλοφοριακή ρύπανση ή τα αστικά απόβλητα είναι μερικές από τις οικολογικές ανησυχίες για τις οποίες οι άνθρωποι γνωρίζουν γενικά, αν και με διαφορετικούς βαθμούς ανησυχίας. Ωστόσο, ορισμένοι κίνδυνοι για τη ζωή των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων είναι λιγότερο γνωστοί από το ευρύ κοινό, ωστόσο αξίζουν προσοχής.

Τα ιχνοστοιχεία είναι μία από αυτές τις πιο σκοτεινές απειλές για το περιβάλλον (Εικόνα 1). Μιλάμε για άτομα που απαντώνται φυσικά στον κόσμο μας, αν και γενικά σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις σε σύγκριση με τα περισσότερα στοιχεία. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν μερικά από εκείνα που παλαιότερα ήταν γνωστά ως "βαρέα μέταλλα" λόγω της υψηλής πυκνότητας ή/και του ατομικού τους βάρους.

Αν και ορισμένα ιχνοστοιχεία χρειάζονται για την επιβίωση των περισσότερων φυτών και ζώων και είναι γενικά καλά ανεκτά (π.χ. ψευδάργυρος, χαλκός ή σίδηρος), άλλα χρειάζονται σε πολύ μικρότερες ποσότητες (π.χ. μαγγάνιο ή νικέλιο). Αντίθετα, ορισμένα ιχνοστοιχεία δεν έχουν καμία γνωστή βιολογική λειτουργία στις περισσότερες μορφές ζωής και είναι πολύ επικίνδυνα ακόμη και σε μικρές ποσότητες. Μιλάμε για στοιχεία όπως το κάδμιο, ο μόλυβδος ή το αρσενικό. Μερικά από αυτά τα επιβλαβή στοιχεία τείνουν να συσσωρεύονται στους οργανισμούς καθώς γερνούν, καθιστώντας μια ανεπαίσθητη και σιωπηλή αιτία ασθένειας ή θανάτου που δεν ανιχνεύεται μέχρι να είναι πολύ αργά. Όταν συνδέονται με οργανικά μόρια, στοιχεία όπως ο υδράργυρος μπορούν ακόμη και να αυξηθούν κατά μήκος του τροφικού ιστού με ένα μοτίβο γνωστό ως βιομεγέθυνση, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή μόλυνση σε αρπακτικά ζώα όπως ο τόνος ή τα δελφίνια.

Οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν αναμφίβολα αυξήσει τη διαθεσιμότητα αυτών των τοξικών στοιχείων στο περιβάλλον και τα προαναφερθέντα φυτοφάρμακα, η οδική ρύπανση και τα αστικά απόβλητα μπορούν επίσης να αποτελέσουν πηγή ιχνοστοιχείων, μαζί με βιομηχανικές δραστηριότητες. Πώς μπορούν οι άνθρωποι να αντιμετωπίσουν αυτές τις ανεπαίσθητες απειλές; Το πρώτο πράγμα που χρειάζεται είναι ένας γρήγορος και γρήγορος τρόπος αξιολόγησης των επιπέδων αυτών των ρύπων στο περιβάλλον, και αυτό συνήθως επιτυγχάνεται με τη χρήση βιομονότοπων. Οι βιομόνοτες είναι φυτά, ζώα ή μύκητες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δείκτης μόλυνσης από ένα ή περισσότερα από αυτά τα ιχνοστοιχεία. Ορισμένοι από αυτούς τους οργανισμούς μπορεί να ανέχονται υψηλά επίπεδα ιχνοστοιχείων και μπορεί να ευδοκιμούν σε μολυσμένα περιβάλλοντα όπου πεθαίνουν τα περισσότερα φυτά ή ζώα, ενώ άλλοι βιομόνιτορ είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι και μπορεί να εξαφανιστούν εύκολα όταν το περιβάλλον μολύνεται από ένα τοξικό στοιχείο, υποδεικνύοντας αμέσως τέτοια ρύπανση. /P>

Ως πιο γενικό εργαλείο για την αξιολόγηση των ιχνοστοιχείων στο περιβάλλον, οι επιστήμονες έχουν δώσει συχνά την προσοχή τους στα πουλιά. Τα πουλιά είναι συχνά πολύ εύκολο να αναγνωριστούν και να συλλεχθούν, ορισμένα είδη είναι σε μεγάλο βαθμό πανταχού παρόντα και πολλά ζουν δίπλα στους ανθρώπους. Ως εργαλείο για την ακίνδυνη παρακολούθηση της συγκέντρωσης ιχνοστοιχείων στα πτηνά, τα φτερά είναι ένα τέλειο μέσο. Τα φτερά πτήσης μπορούν να συλλεχθούν από τα πουλιά χωρίς να τα βλάψουν και η περιεκτικότητά τους σε ιχνοστοιχεία συσχετίζεται με αυτά των μυών, υποδεικνύοντας μακροπρόθεσμα μοτίβα ρύπανσης.

Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Science of the Total Environment , μια έρευνα με επικεφαλής μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καμπανίας «Luigi Vanvitelli» και την ARDEA (Association for Environmental Research, Dissemination and Education), με την υποστήριξη του Πανεπιστημίου της Νάπολης «Federico II», χρησιμοποίησε φτερά από ένα ενδημικό σπουργίτι είδος (ιταλικό σπουργίτι, Passer italiae ) για την αξιολόγηση της συγκέντρωσης 11 ιχνοστοιχείων. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε μια γεωργική περιοχή στη νότια Ιταλία (WWF Reserve “Lago di Conza della Campania”) όπου υπάρχει ένα συνονθύλευμα φυσικών περιβαλλόντων, αστικών περιοχών και βιομηχανικών εγκαταστάσεων. Κατά τη διάρκεια ετήσιων ερευνών δακτυλίου πουλιών με επαγγελματίες ορνιθολόγους, ένας μεγάλος αριθμός πτηνών (184 δείγματα) αιχμαλωτίστηκε, σε χρονικό διάστημα τριών ετών (2014-2016) και λαμβάνοντας υπόψη νεαρά πτηνά (πουλιά που γεννήθηκαν σε εκείνη την αναπαραγωγική περίοδο χωρίς μούχλα σε εξέλιξη ), moulting (πουλιά που γεννήθηκαν σε εκείνη την περίοδο αναπαραγωγής αλλά με ενεργό όρφωμα) και ενήλικα (πουλιά ηλικίας τουλάχιστον ενός έτους στο κουδούνισμα).

Τα αποτελέσματα έδειξαν μια εξαιρετική αύξηση στις συγκεντρώσεις από στοιχεία όπως το αρσενικό, το χρώμιο και το κάδμιο από νεαρά σε ενήλικα πτηνά (Εικόνα 2). Το αρσενικό, αναλυτικά, ήταν πέντε φορές πιο συγκεντρωμένο στους ενήλικες από τους νεαρούς σε ένα μοτίβο γνωστό ως βιοσυσσώρευση, ενώ άλλα στοιχεία (όπως ο ψευδάργυρος και ο χαλκός) παρέμειναν σε παρόμοια συγκέντρωση στις ηλικιακές κατηγορίες. Μια τέτοια λεπτομερής έρευνα έδειξε επίσης ότι οι συγκεντρώσεις ορισμένων από αυτά τα ιχνοστοιχεία μπορεί να είναι μάλλον μεταβλητές ανά χρόνια, ενώ άλλα, όπως το αλουμίνιο, ήταν αρκετά σταθερές κατά τη διάρκεια των τριών ετών της έρευνας.

Ωστόσο, το πιο ενδιαφέρον αποτέλεσμα από αυτή την έρευνα ήταν ότι, ανεξάρτητα από την επίδραση της ηλικιακής κατηγορίας και των ετών δειγματοληψίας, τα στοιχεία που σαφώς επηρέαζαν αρνητικά την υγεία των πτηνών ήταν το κάδμιο και το βάριο (Εικόνα 3). Ενώ το πρώτο είναι σε μεγάλο βαθμό γνωστό ως τοξικό και επικίνδυνο για τα αναπαραγωγικά όργανα, τα νεφρά και το σχηματισμό ωαρίων, το δεύτερο είναι λιγότερο γνωστό και μελετημένο. Δεδομένης της ομοιότητάς τους στη χημεία, τα άτομα βαρίου μπορούν συχνά να αντικαταστήσουν τα άτομα ασβεστίου στη βιολογία των πτηνών, όπως η είσοδος στην κερατίνη που υπάρχει στα φτερά των πτηνών. Δεν υπάρχει μεγάλος όγκος δεδομένων σχετικά με την προέλευση της ρύπανσης από βάριο, αλλά η σκόνη που προέρχεται από την οδική ρύπανση μπορεί να είναι μια σχετική πηγή και τα υψηλά επίπεδα βαρίου έχουν συσχετιστεί με παραμορφώσεις σε έμβρυα πτηνών.

Στα ιταλικά σπουργίτια, βρέθηκε μια αντίστροφη τάση μεταξύ του βαρίου και της κατάστασης του σώματος, υποδηλώνοντας ότι, ακόμη και σε μη ανησυχητικές συγκεντρώσεις, τα πουλιά που έχουν φτέρωμα με υψηλότερη συγκέντρωση Ba στην κερατίνη τους μπορεί να εμφανίζουν χαμηλότερη κατάσταση υγείας. Έτσι, τα ιταλικά σπουργίτια μπορούν να αποτελέσουν σχετικό βιοπαρακολούθηση για τις συγκεντρώσεις καδμίου και βαρίου στο περιβάλλον, ανεξάρτητα από την ηλικία τους και το έτος δειγματοληψίας τους. Μια τέτοια έρευνα είναι επίκαιρη και σημαντική και μπορεί να ανοίξει νέες προοπτικές για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτά τα στοιχεία επηρεάζουν την υγεία και τη φυσική κατάσταση των πτηνών και, τελικά, να μας βοηθήσουν να αποτρέψουμε και να τροποποιήσουμε πιθανές πηγές μόλυνσης που μπορεί τελικά να επηρεάσουν και τους ανθρώπους.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Ανάλυση 11 ιχνοστοιχείων σε φτερά πτήσης ιταλικών σπουργίτων στη νότια Ιταλία:Μελέτη βιοσυσσώρευσης μέσω ηλικιακών κατηγοριών, μεταβλητότητα σε τρία χρόνια δειγματοληψίας και σχέσεις με την κατάσταση του σώματος, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Science of the Total Environment. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Michele Innangi από το Πανεπιστήμιο της Καμπανίας Luigi Vanvitelli και την Associazione per la Ricerca, la Divulgazione e l'Educazione Ambientale, Davide De Rosa, Ilaria Fozzi, Marcello Giannotti και lasociazione per la Ricerca Divulgazione e l'Educazione Ambientale, Tiziana Danise και Antonietta Fioretto από το University of Campania Luigi Vanvitelli και Marco Trifuoggi από το University of Naples Federico II.