La bioacumulación se refiere a la capacidad de ciertos organismos (plantas, animales, hongos, microbios) para absorber y concentrarse en todo o parte de su cuerpo (parte viva o inerte como la corteza o madera del árbol, la cáscara del moho , el cuerno , etc.) determinadas sustancias químicas , eventualmente raras en el medio ambiente ( oligoelementos útiles o secundarios o tóxicos ).
En un mismo organismo, esta capacidad puede variar mucho según la edad y el estado de salud, o según factores externos (temporada, contenido de nutrientes del medio , pH o varios cofactores (sinergias o simbiosis con otra especie por ejemplo). especies, los individuos pueden por razones genéticas ser más o menos acumuladores, pero en general se sabe que ciertos géneros o grupos son muy buenos bioacumuladores. En los hongos (que a menudo son buenos bioacumuladores), este es el caso, por ejemplo, el agárico para el mercurio , el plomo , cadmio y selenio, el selenio también es muy acumulado por hongos del género Albatrellus o Amanita Amanita muscaria .
Los organismos aparentemente similares en su dieta (por ejemplo, mejillones y ostras ), en el mismo ambiente y en condiciones comparables, acumulan metales de manera muy diferente. Por ejemplo, IFREMER estimó en 2002 que para las especies comunes, la relación de bioacumulación entre ostras y mejillones es de aproximadamente 25 por plata (lo que significa que la ostra acumula 25 veces más en promedio), 0,5 para níquel y cobalto y 1 para vanadio .
En ambientes contaminados o naturalmente ricos en ciertos tóxicos bioacumulativos, la bioacumulación de productos tóxicos puede afectar al individuo y a la especie, pero no necesariamente (por ejemplo, líquenes y hongos pueden acumular grandes cantidades de radionucleidos y metales tóxicos para los animales sin aparentemente sufrir significativamente de ellos mismos; en realidad, los metales pueden afectar la buena germinación de las esporas o la calidad de las simbiosis desarrolladas con las plantas). Esta capacidad se puede reforzar en determinados contextos ( suelos ácidos, suelos contaminados, lluvia ácida , por ejemplo, que aumentan más o menos la movilidad y biodisponibilidad de radionucleidos, oligoelementos metálicos y metaloides tóxicos como el arsénico ). En el medio acuático (agua dulce, agua salobre, estuarino o mar), es el sedimento el que juega el papel del suelo atrapando más o menos o transformando las toxinas que recibe o que contiene de forma natural.
La forma química del producto también es importante. Por ejemplo, el mercurio se absorbe de manera diferente según se encuentre en forma de mercurio metálico o en forma de mercurio metilado , y en este caso también importa la naturaleza del suelo (pH, capacidad de intercambio iónico, complejos organohúmicos, etc.) como se ha demostrado en el medio ambiente de las minas de mercurio.
Las especies que más se acumulan a nivel trófico son a menudo organismos filtradores u hongos, que por su tejido subterráneo prospectan un gran volumen de suelo. También pueden interceptar algunos de los productos químicos o elementos presentes en las lluvias, resultantes de la lixiviación de la atmósfera por parte de estas últimas ( radiocesio de la lluvia radiactiva de Chernobyl, por ejemplo). Luego ocurre otro fenómeno en la red trófica , es la bioconcentración .
Los problemas de salud ambiental aparecen cuando se trata de especies consumidas por la caza , los recursos pesqueros , el ganado o el ser humano.
Así, el contenido de residuos de hierro , calcio o plástico ( ftalatos ) en los tejidos de los peces del Sena , por ejemplo, es inmensamente mayor (10, 100 o 1000 veces más) que los niveles de hierro, calcio o ftalatos medidos en el agua del Sena. Para el hierro o el calcio, la bioacumulación puede ser uno de los mecanismos fisiológicos que mantienen a los peces sanos; este es particularmente el caso si los peces logran controlar su contenido de estas sustancias eliminándolas si están demasiado presentes ( homeostasis ). La bioacumulación de ftalatos, en cambio, se relaciona con la toxicidad ambiental : no sirven para los organismos vivos, en el mejor de los casos interfieren con ellos (hay que eliminarlos), en el peor los intoxican o afectan sus capacidades reproductivas o las de sus descendientes ( disruptor endocrino ).
Ciertas sustancias no degradables o poco degradables persisten en los organismos vivos ( biopersistencia ) porque no se metabolizan. Su posibilidad de acumulación es tanto más importante cuanto que los organismos no tienen otra alternativa que eliminarlos (proceso largo) o almacenarlos.
La toxicidad de una sustancia a veces depende de su capacidad para acumularse en el cuerpo. Se sabe que determinadas sustancias bioacumuladas por plantas, animales y seres humanos son tóxicas, cancerígenas , teratogénicas o inductoras de muerte, infertilidad, malformaciones, etc. Es el caso del benzo [a] pireno (de la clase de los hidrocarburos aromáticos policíclicos ), los bifenilos policlorados , los disruptores endocrinos , el plomo y otros metales presentes en el medio ambiente como consecuencia de la contaminación.
La bioacumulación se produce a través de la alimentación de los organismos y en toda la red alimentaria . Por supuesto, cuanto más larga sea la cadena trófica, mayor será la acumulación y mayor el riesgo de efectos deletéreos. Los depredadores, ubicados en los tramos terminales de las cadenas alimentarias, son por tanto particularmente vulnerables a este tipo de contaminación , y su presencia es un signo de una calidad satisfactoria del entorno en el que han desarrollado la mayor parte de su crecimiento. No es raro observar un factor de bioacumulación del orden de 100.000 Mejillones y ostras pueden concentrar de 700.000 a 1 millón de veces sustancias prácticamente indetectables en el mar, oligoelementos en el caso de los mariscos, yodo o tóxicas en el caso de plomo , mercurio o cadmio, por ejemplo.
El riesgo de que un contaminante bioasimilable sea bioconcentrado por una especie generalmente no está relacionado con la importancia cuantitativa de la presencia del contaminante en el medio ambiente. En la mayoría de los casos, existe una relación inversa entre los factores de bioconcentración (BCF) y la exposición de un animal o una planta a un elemento (contaminante o oligoelemento).
Mientras acumulan un compuesto, algunos organismos también pueden transformarlo. Por ejemplo, los macrofungi pueden acumular formas orgánicas de mercurio (metilmercurio) pero también, como las bacterias en los sedimentos, transforman el mercurio inorgánico en mercurio orgánico mucho más tóxico y bioasimilable.
Muchos animales que se alimentan por filtración (mariscos bivalvos, incluidos ostras y mejillones) o bioconcentradores como los hongos son alimentos muy solicitados; cuando se recolectan en ambientes naturalmente ricos en metales o contaminados por humanos, son una fuente de elementos no deseados o tóxicos en los alimentos humanos. Los hongos pueden concentrar casi todos los metales y metaloides, con diferentes capacidades de concentración según la especie y el contexto.
Con respecto a los ETM tóxicos, el riesgo es particularmente alto en las regiones industriales, alrededor de las fundiciones y en las zonas industriales abandonadas heredadas de la metalurgia y la minería. Esto se ha demostrado, por ejemplo, para la explotación de plomo, cadmio, mercurio y cobre.
La bioacumulación de compuestos tóxicos puede provocar catástrofes, como en el caso del síndrome de la isla de Guam (bioacumulación y bioconcentración natural de una toxina producida por una bacteria fotosintética) y en el caso de la enfermedad de Minamata (bioacumulación y bioconcentración de mercurio industrial metilado) que ha afectado a miles de humanos; muerto o gravemente envenenado por mercurio. Este último había sido metilado por bacterias entonces altamente concentradas en la cadena alimentaria de los peces que evolucionan aguas abajo de los efluentes contaminados por la planta de Minamata .
La bioacumulación puede exacerbar en gran medida los efectos (positivos o negativos) de la bioturbación . Estos dos procesos combinados juegan un papel fundamental dentro de la biosfera y los ciclos biogeoquímicos .
Los COP ( contaminantes orgánicos persistentes ) pertenecen a la categoría de sustancias bioacumuladas que son muy tóxicas para los organismos vivos y, más particularmente, para los seres humanos.
Ciertos organismos que se sabe que acumulan contaminantes son o podrían usarse como bioindicadores o para bioevaluación ambiental ( biomonitoreo ). Por ejemplo :