A madártollak szerepe a környezeti fémszennyezések kimutatásában

Az elmúlt évtizedekben a biodiverzitás jelentősége és az antropogén hatások negatív aspektusai egyre nagyobb figyelmet kaptak (Meine, 2010). Ezen antropogén tevékenységek következményének tekinthető például a légkör szennyezése is, amihez hozzájárulnak a légkörbe jutó növényvédő szerek, szénhidrogének, nehézfémek és egyéb kémiai anyagok (Azimi et al., 2003). Habár az elmúlt évtizedekben csökkentették a nehézfémek kibocsátását Európában, még mindig az egyik fő környezetszennyezőnek tekinthetők sokféle forrásuk és perzisztenciájuk következtében (Azimi et al., 2005; Hill, 2010; Falq et al., 2011).

A légkörből történő ülepedés következtében a nehézfémek bekerülnek a talajba, a vizekbe, és ezáltal a növényekbe is (Adams et al., 2004). Így, biokumulációs tulajdonságuk következtében a táplálékláncon keresztül potenciális veszélyt jelenthetnek a végső fogyasztók, így akár az emberek és állatok számára is (Sheppard et al., 2009; Bilandžić et al., 2010).

Az ipari és mezőgazdasági termelés során (növényvédő szerek, pl. réztartalmú készítmények, csávázószerek, műtrágyák, acélgyártás, bányászat, szennyvíziszap, gyógyszerek és festékek adalékai stb.) már több száz éve nagy mennyiségű nehézfémet használnak fel. Azonban ezek káros hatásait csak hosszú idő után ismerték fel, miközben e tevékenységek miatt egyre nagyobb koncentrációban halmozódtak fel a környezetben (Eeva & Lehikoinen, 2000).

Manapság egyre jobban előtérbe kerülnek a szennyezés megállításának, csökkentésének környezetvédelmi szempontjai. Sok nehézfém perzisztens és felhalmozódik az élő szervezetekben. Bizonyos esetekben különböző biokémiai folyamatok során toxikusabb formává alakul át, mint például a higany és az arzén esetében, ahol a kevésbé toxikus szervetlen forma toxikusabb szerves formává alakul, melynek következtében, biomagnifikációs tulajdonságaik miatt, a táplálékláncban veszélyeztetik a szervezetek egészségét (Hoffman & Curnow, 1979;

Papp & Kümmel, 1992; De Luca-Abbott et al., 2001; Láng, 2002).

A nehézfémek kimutathatóak a tápláléklánc különböző szintjein elhelyezkedő élőlényekből, mint például a gyűrűs férgekből (Scheifler et al., 2006), a madarakból (Burger &Gochfeld, 2000a;

Hernandez & Margalida, 2009; Brait & Antoniosi Filho, 2011), halakból (Hollamby et al., 2004), a kétéltűekből (Kerby et al., 2010) és az emlősökből (Fritsch et al., 2010), beleértve az embert is (Ha et al., 2009; Falq et al., 2011).

Továbbá az adott élőszervezet különböző szerveiben és szöveteiben képesek kumulálódni (Mateo & Guitart, 2003; Deng et al., 2007): a vérben, a májban, a vesékben, a szaruképletekben (köröm, toll) (Thompson & Furness, 1989; Fasola et al., 1998; Jayakumar& Muralidharan, 2011;

Lehel et al., 2013), a csontokban, a hajban/szőrzetben, és a tojásokban (Goutner et al., 2001;

Cifuentes et al., 2003; Goodale et al., 2008; Heinz et al., 2009), valamint ezáltal sok élettani folyamatot befolyásolhatnak (Godt et al., 2006). A nehézfémek kiválasztása általában vizelettel, bélsárral vagy a tollakkal, a vedlés következtében történhet (Burger & Gochfeld, 2001; Henny et al., 2002; Boncompagni et al., 2003; Muralidharan et al., 2004)

Madarak tollait már az 1960-as évek óta használják a környezet és a tápláléklánc elemeiben mérhető nehézfém-szennyezettség megítélésére, mivel a madarak kifejezetten érzékenyek a nehézfém-koncentráció emelkedésére (Denneman & Douben, 1993). Számos tanulmány készült, mind a nehézfémek felhalmozódásáról a madarak szövetében és tollában (Lee et al., 1989; Burger

& Gochfeld, 1993; Janssens et al., 2002; Horai et al., 2007; Naccari et al., 2009), mind pedig az adott fajra és/vagy tollra, mint nehézfémek környezetszennyezésének bioindikátoraira összpontosítva (Burger, 1993; Battaglia et al., 2005; Naccari et al., 2009; Giammarino et al., 2014).

A tollak analízisének fontossága abban rejlik, hogy megbízható, nem-invazív módszer, mivel könnyebb élő madaraktól tollakat begyűjteni, mint a vérvétel vagy az egyes szervek vizsgálata, különösen ritka vagy veszélyeztetett fajok esetében. További előnye, hogy könnyen tárolható, nem kell hűteni, kis helyen is elfér, és a tollakban mérhető fémtartalom és a belső szervekben mérhető fémtartalom között pozitív korreláció van (Movalli, 2000; Janaydeh et al., 2016). Burger és Gochfeld (2004) megállapították, hogy a nehézfémek helyi eloszlásáról értékes információk gyűjthetőek különböző költöző vagy nem költöző ragadozó madarak tollának vizsgálatával. Ugyanakkor múzeumi példányok tollának vizsgálatával akár visszamenőlegesen is lehetséges információt kapni az adott egyed életének idejében fennállt nehézfém-koncentrációkról (Solonen & Lodenius, 1990).

A tollak vizsgálatához általában a vadon élő madarakat részesítik előnyben, mert nagy egyedszámmal vannak jelen, széles körben elterjedtek, hosszú életűek, érzékenyek a légköri

szennyeződésre, a tápláléklánc különböző szintjein helyezkednek el, és alkalmasak a testszövetekben és szervekben a nehézfémek biokumulációjának ellenőrzésére (Klimkiewicz &

Futcher, 1989; Eens et al., 1999; Alleva et al., 2006). Különböző madarak, mint a réce fajok (Anas spp.), a kormorán fajok (Phalacrocorax spp.), a sirály fajok (Larus spp.), a fehér gólya (Ciconia ciconia), a vadon élő galamb (Columba livia domestica), az uhu (Bubo bubo) és az egerészölyv (Buteo buteo) tollait, gyakran használják bioindikátorokként a környezetben mérhető nehézfém-koncentráció kimutatására (Bearhop et al., 2000; Ortego et al., 2006; Braune, 2007;

Naccari et al., 2009; Guitart et al., 2010).

A nehézfémek toxikus vagy szubtoxikus dózisa több úton kerülhet az élőlények, így a madarak szervezetébeis. Számos európai országban megállapítást nyert, hogy a vadon élő madarak (többnyire vízimadarak és ragadozó madarak) nagyobb eséllyel lesznek mérgezés áldozatai, mint a vadon élő emlősök (Guitart et al., 2010). Mérgezési forrásként számolni lehet a különböző antropogén tevékenységek miatt szennyeződött vízzel és növényekkel vagy egyéb táplálékkal, illetve akár talajszerű anyagokkal, amelyeket az alapvető tápanyagok fedezésére vesznek fel (Malik & Zeb, 2009). A madarak testében megtalálható és kumulálódó fém mennyiségét több paraméter is befolyásolja. Ezek köze tartozik az étrend (pl. az ólom megkötésében), az oldhatóság és felszívódás növelésében szerepet játszanak a táplálékban található Na-citrát, aminosavak, D-vitamin, fehérje, laktóz, továbbá a teljes táplálékmennyiségben lévő zsír aránya. A felvett Ca, Fe, Zn és E-vitamin is módosíthatja a méregerősséget és az érzékenységet (Demichele, 1984; Pattee et al., 2006). Fontos továbbá, hogy a madarak szervezete milyen hatékonysággal tudja metabolizálni és kiválasztani a szennyező anyagokat (Walker 1990; Fossi et al., 1995), amiben szerepet játszhat az állatok ivara és kora, valamint egészségi állapotuk is (Kim et al., 1998; Lehel és Laczay, 2011). Befolyásolhatja a mérgezés kimenetelét a szennyezőanyag kémiai formája (a szervetlen vegyületek a bélből rosszul szívódnak fel, míg a szervesek lipidoldékonyságuk miatt jobban), és a földrajzi elhelyezkedés is, helyi szennyeződés vizsgálatára a fiatal madarak és a nem vándorló madarak tollai alkalmasabbak, mint a tojások (Malik & Zeb, 2009).

A madarak szervezetébe nagyobb mennyiségben bekerülő és kumulálódó nehézfémek káros hatásokat idézhetnek elő, például a Cu, a Zn, a Ni és az Pb a vedlés intenzitásában (Eeva et al., 1998); a Cu, a Zn, a Cd és az Pb a genetikai diverzitásban (Eeva et al., 2006); az Pb és a Cd,

sikerességében, az Pb a csont mineralizációjában (Gangoso et al., 2009) valamint az Pb és a Cd humorális immunválasz-készségben (Snoeijs et al., 2004). Ezeken kívül kapcsolatban állhatnak a kóros költési viselkedéssel, letargiával és aszimmetrikus szárny kialakulásával (Hg, Evers etal., 2008), megváltozott párosodási viselkedéssel és reprodukciós nehézségekkel (Hg, Frederick &

Jayasena, 2011), illetve toll növekedési problémákkal (Pb, Talloen et al., 2008). Ezekből a vizsgálatokból is látszódnak a nehézfémek sokrétű és káros hatásai a különböző élő szervezetek létfontosságú biológiai funkcióira. Így válhatnak fontossá és ideális tesztszervezetté az emberek közelében is előforduló élőlények, a környezetbe kikerülő és kumulálódó nehézfémek hatásainak kimutatására és a környezeti kockázatok becslésére.

Megállapítható tehát, hogy a tollak hasznos, nem destruktív biomonitoring eszközök, amelyek reprezentatív adatokat adnak a helyi ökoszisztémák nehézfém-szennyeződésének meghatározására (Pilastro et al., 1993; Dauwe et al., 2002; Kim & Koo, 2007).