Biomagnifisering (modell)

ProblemstillingVariablerRådataKonklusjon

Bioakkumulering er opphopning av et stoff i én organisme over tid når opptaket overstiger nedbrytning og utskillelse. Biomagnifisering er økende konsentrasjon av et stoff fra byttedyr til predator på tvers av trofiske nivåer. Ikke alle miljøgifter biomagnifiserer; stoffegenskaper, opptak, metabolisme, utskillelse og næringsnett betyr mye.

Hensikt og problemstilling

Hvordan påvirkes modellert stoffkonsentrasjon oppover en næringskjede når en predator spiser flere byttedyr, beholder en stor del av stoffet, men bare en del av byttets biomasse inngår i predatorens egen biomasse?

Hypotese og prediksjon

Hvis modellen lar en relativt persistent «forurensning» overføres effektivt fra flere byttedyr samtidig som mye av den konsumerte biomassen brukes i metabolisme og ikke blir ny predatorbiomasse, forventes stoffmengde per standardisert biomasseenhet å øke oppover kjeden.

Variabler

• Uavhengig variabel: trofisk nivå i modellen.
• Avhengig variabel: modellert stoffkonsentrasjon = antall forurensningsbrikker delt på standardiserte biomasseenheter på nivået.
• Kontrollvariabler: samme startkonsentrasjon i basisnivået, samme antall byttedyr per predator, samme retensjonsregel for stoffet, samme regel for biomasseoverføring og samme tellemetode.

«Trofisk nivå» er her en ordnet modellvariabel, ikke en behandling som fysisk manipuleres i naturen.

HMS og risikovurdering

Ingen ekte miljøgifter brukes.

Bruk bare ufarlige brikker/perler som modellobjekter. Små deler skal håndteres slik at de ikke havner i munn eller på gulv, og de må holdes unna små barn. Ingen kjemikalier eller levende organismer er nødvendige.

Utstyr

• Brikker for biomasse/mat
• Brikker i annen farge for modellert forurensning
• Merkede beholdere for trofiske nivåer
• Tabellark eller regneark
• En på forhånd bestemt regel for stoffretensjon og biomasseoverføring

Metode og framgangsmåte

1. Definer én biomasseenhet og én forurensningsenhet før forsøket starter.
2. Lag mange like «byttedyr» på første konsumentnivå med samme antall biomassebrikker og samme lave startmengde forurensningsbrikker.
3. La hver predator konsumere samme antall byttedyr. Overfør forurensningsbrikkene etter den avtalte retensjonsregelen.
4. Overfør bare den avtalte delen av byttets biomasse til predatorens standardiserte biomasse. Resten representerer biomasse/energi som brukes i metabolisme eller ikke blir en del av predatorens kropp.
5. Gjenta samme logikk til neste trofiske nivå uten å endre reglene midt i serien.
6. Tell både total forurensningsmengde og biomasseenheter på hvert nivå.
7. Gjenta hele modellserien minst flere ganger dersom oppsettet inneholder tilfeldig fordeling av forurensningsbrikker.

Observasjoner og rådata

Trofisk nivå	Total biomasse (modellenheter)	Total forurensning (modellenheter)	Konsentrasjon = forurensning/biomasse	Merknad
Basis/byttedyr
Konsument 1
Konsument 2
Toppnivå

Ikke kall «antall giftbrikker per individ» en konsentrasjon uten at individene har samme definerte biomasse. Konsentrasjon må uttrykkes i forhold til en mengde masse/biomasse eller annen definert referanse.

Databehandling og tolkning

1. Beregn modellert konsentrasjon på hvert trofiske nivå.
2. Sammenlign konsentrasjonen mellom nivåene, ikke bare total mengde i enkeltbeholdere.
3. Beregn eventuelt en enkel trofisk magnifikasjonsfaktor mellom to nivåer: konsentrasjon i predator / konsentrasjon i byttedyr.
4. Hvis faktoren er over 1 i modellen, viser modellen biomagnifisering under de valgte antakelsene.
5. Forklar eksplisitt hvilke antakelser som skapte resultatet: opptakseffektivitet, retensjon, biomassetap og antall byttedyr.

Modellen er ikke en universell naturlov

Et stoff biomagnifiserer ikke bare fordi det er «giftig». I virkelige næringsnett må stoffet være tilstrekkelig persistent og biotilgjengelig, tas opp effektivt og elimineres/metaboliseres sakte nok til at konsentrasjonen øker mellom trofiske nivåer.

Feilkilder og usikkerhet

• Hvis biomasseenheten ikke er definert, blandes total stoffmengde og konsentrasjon.
• Ulikt antall byttedyr per predator gjør nivåene vanskelige å sammenligne.
• En modell med 100 % retensjon kan overdrive virkeligheten for stoffer som faktisk metaboliseres eller skilles ut.
• En enkel lineær næringskjede ignorerer omnivori, alternative byttedyr og variasjon i alder/størrelse.
• Tilfeldig plassering av få brikker kan gi stor variasjon mellom modellserier.

Reliabilitet

Bruk samme regler i alle serier, gjenta hele modellen og sammenlign konsentrasjonsmønsteret. Hvis forurensningen fordeles tilfeldig, kan flere repetisjoner vise hvor mye resultatet påvirkes av tilfeldighet.

Validitet

Modellen er valid for å vise hvordan trofisk overføring kombinert med høy stoffretensjon og lavere biomasseoverføring kan gi biomagnifisering. Den kan ikke forutsi ekte konsentrasjoner uten data om et bestemt stoff, art, næringsnett, opptak, metabolisme og utskillelse. Den må heller ikke brukes til å si at alle toppredatorer eller alle mennesker alltid har høyest eksponering.

Konklusjon

Konkluder fra egne beregninger. Beskriv om konsentrasjonen faktisk økte mellom trofiske nivåer i modellen, og hvilke modellregler som var nødvendige for dette. Skill mellom resultatet i modellen og en påstand om et bestemt miljøstoff i naturen.

Forbedring og gjentakelse

• Gjenta med flere modellorganismer per nivå.
• Test ulike retensjonsgrader uten å endre andre regler.
• Legg inn en eksplisitt eliminasjonsandel og undersøk når biomagnifisering forsvinner.
• Utvid modellen til et næringsnett i stedet for én lineær kjede.
• Sammenlign senere med reelle, kildebelagte data for ett spesifikt stoff og én konkret næringskjede.

Modellsvar etter egen konklusjon

Hva er forskjellen på bioakkumulering og biomagnifisering?

Svar: Bioakkumulering beskriver opphopning i én organisme over tid. Biomagnifisering beskriver økende stoffkonsentrasjon mellom trofiske nivåer i et næringsnett.

Hvorfor er «mest gift per individ» ikke det samme som høyest konsentrasjon?

Svar: Konsentrasjon må uttrykkes i forhold til masse eller en annen definert mengde. Et stort individ kan ha mer total stoffmengde, men likevel lavere konsentrasjon enn et mindre individ.

Biomagnifiserer alle miljøgifter?

Svar: Nei. Det avhenger blant annet av persistens, biotilgjengelighet, opptak, metabolisme, utskillelse og næringsnett.

Hvorfor kan konsentrasjonen øke oppover i modellen?

Svar: Fordi predatorer får stoff fra flere byttedyr, mens modellen lar en stor del av stoffet beholdes samtidig som bare en del av konsumert biomasse blir predatorbiomasse.

Relaterte sider

Bærekraftig utviklingNaturvitenskapelig metodeAlle naturfag-forsøk