Από το 4ο τεύχος της Ν. Σελήνης:
Είναι γνωστό ότι στη βιολογική γεωργία επικρατεί μια διαφορετική αντίληψη όσον αφορά το ζήτημα της φυτοπροστασίας. Βασικός στόχος δεν είναι η μεγιστοποίηση της παραγωγής ανά μονάδα επιφάνειας, αλλά η ανάπτυξη ισόρροπων - αυτορρυθμιζόμενων αγροοι- κοσυστημάτων. Σε περιπτώσεις όμως που η κατάσταση ξεφεύγει από τον έλεγχο δίνεται η δυνατότητα (για όσους ακολουθούν το τυπικό του κανονισμού ΕΟΚ 2092/91) να χρησιμοποιηθούν ορισμένα από τα “επιτρεπόμενα” σκευάσματα (π.χ. χαλκός, θειάφι, φυτικά εκχυλίσματα, σκευάσματα μικροοργανισμών κ.α.).
Πολύ συχνά η διαμάχη ανάμεσα στους υποστηρι- κτές της συμβατικής και τις βιολογικής γεωργίας, περιορίζεται στο κατά πόσο τα χρησιμοποιούμενα σκευάσματα είναι φυσικά ή συνθετικά. Το ζήτημα που τίθεται όμως από τη βιολογική αγροκαλλιέργεια σε καμιά περίπτωση δεν εξαντλείται εκεί. Θα προσπαθήσουμε να δείξουμε ότι δεν αρκεί η απλή αντικατάσταση μέσων προκειμένου να εφαρμόσουμε μια οικολογικά ορθή πρακτική.
Οι φυτοπροστατευτικές ουσίες φυσικής προέλευσης έχουν μια βασική διαφορά από τις συνθετικές: Είναι μέλη του φυσικού κόσμου, προϊόντα φυσικών διαδικασιών και άρα παράλληλα με τις διαδικασίες οικοδόμησης τους, έχουν προβλεφθεί από τη φύση και οι αντίστοιχες αποικοδόμησης. Η νικοτίνη π.χ. αν και θεωρείται πολύ ισχυρό δηλητήριο (LD50 50-60mg/kg) διασπάται πολύ γρήγορα μετά την εφαρμογή της ενώ τα οργανο-χλωριωμένα εντομοκτόνα π.χ. (Lindane, D.D.T.) αν και με ηπιότερη τοξική δράση, (LD50 76 mg/ kg. και 113-118 mg/kg αντίστοιχα) καταλήγουν λόγω της βιοσυσσώρευσης (εικόνα 1) και βιομεγένθυσης μέσω των τροφικών αλυσίδων, να προκαλούν ανυπολόγιστες ζημιές για απροσδιόριστες χρονικά περιόδους. Ακόμη, επειδή τα φυσικά δηλητήρια χρησιμοποιούνται από πολύ παλιά, υπάρχει και μια αντίστοιχη ποσοτικά εμπειρική γνώση για την επικινδυνότητα τους. Μπορούμε να πούμε ότι είναι “δοκιμασμένα” βιοκτόνα.
Οταν όμως αναφερόμαστε σε ουσίες, η δραστική μορφή των οποίων δεν επιδέχεται διάσπαση - αποενερ- γοποίηση (όπως π.χ. μυκητοκτόνα με βάση υδράργυρο ή χαλκό, εντομοκτόνα με βάση αρσενικό) και άρα μένουν ενεργά εφ’ όρου ζωής, πρέπει να παίρνουμε υπ’ όψη μας τη σταδιακή συγκέντρωση τους σε τοξικές ποσότητες (αθροιστικότητα των δόσεων) αλλά και την πιθανότητα συνεργισμού.
Θα προσπαθήσουμε μέσα απ’ όσα στοιχεία μπορέσαμε να συγκεντρώσουμε, να ανιχνεύσουμε τις διαδρομές του χαλκού μέσα στη φύση αλλά και τους κινδύνους που απορρέουν από την αλόγιστη χρήση του.
Ο ΧΑΛΚΟΣ ΣΑΝ ΘΡΕΠΤΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ
Από άποψη χρησιμότητας για τα φυτά ο χαλκός ανήκει στα λεγόμενα ιχνοστοιχεία, ουσίες δηλαδή απαραίτητες σε ελάχιστες ποσότητες και με βασικό προορισμό να κινητοποιούν διάφορα βιολογικά συστήματα. Εχει διαπιστωθεί ότι είναι απαραίτητη η συμμετοχή του στη σύνθεση ορισμένων ενζύμωνπροκειμένου να εκδηλωθεί η ενζυμική δραστηριότητα και παίζει σημαντικό ρόλο στην ενεργοποίηση φυτικών ορμονών. Επίσης τον συναντούμε σε βιολογικά σύμπλοκα όπως η φαιοφυτίνη και η αιμοκυανίνη.
Τα συμπτώματα της έλλειψης του χαλκού διαφέρουν ανάλογα με τα φυτά. Αρκετά ευαίσθητα στην έλλειψη του χαλκού είναι τα σιτηρά και τα οπωροφόρα ενώ πιο ανθεκτικά είναι τα τεύτλα τα καρότα, τα κουκιά και το βαμβάκι.
Ο ΧΑΛΚΟΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ
Ο ελεύθερος στο έδαφος χαλκός προέρχεται από την αποσάθρωση διαφόρων θειούχων ορυκτών του. Χαλκός επίσης περιέχεται, σαν δευτερεύον συστατικό, σε πολλά κοινά πυριτικά και άλλα ορυκτά. Με τη χημική αποσάθρωση των ορυκτών αυτών απελευθερώνονται ιόντα χαλκού (Cu2+). (Πολυζόπουλος 1976).
Σε πολλές περιπτώσεις βακτήρια οξειδώνουν ορισμένα από τα προαναφερθέντα ορυκτά του χαλκού προκαλώντας τη διαλυτοποίηση τους και την απελευθέρωση ιόντων χαλκού, εμπλουτίζοντας έτσι το έδαφος (R.N Doetsch &Τ.Μ. Cook 1973). Ενα από βακτήρια αυτά είναι ο Thiobacillus ferrooxidans.
ΦΥΤΟ ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΧΑΛΚΟΥ
Η μυκητοκτόνα δράση του χαλκού είναι γνωστή από αρκετά χρόνια. Οι αντι-κρυπτογαμικές ιδιότητες των χαλκούχων ενώσεων ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1761 από το Γερμανό Schultess. Το 1885 ο Γάλλος φυτοπαθολόγος Millardet ανακοίνωσε για πρώτη φορά τις μυκητοτοξικές ιδιότητες του βορδιγάλειου πολτού. Στη χρήση του βορδιγάλειου πολτού χρειάζεται προσοχή γιατί προκαλεί εγκαύματα στα φύλλα και κηλίδωση σε καρπούς όπως τα μήλα όταν χρησιμοποιείται με υγρό και κρύο καιρό, ενώ πολλές φορές προκαλεί επιβράδυνση της ανάπτυξης στο αμπέλι. Σήμερα χρησιμοποιούνται εκτός από τον βορδιγάλειο πολτό και άλλα χαλκούχα σκευάσματα που δεν εμφανίζουν φυτοτοξικότητα αλλά έχουν μειωμένη φυτοπροστατευτική δράση (G.N. Agrios 1969). Μεταξύ αυτών είναι το οξείδιο του χαλκού (Cu2o), το υδροξείδιο του χαλκού -Cu(OH)2, και ο οξυχλωριούχος χαλκός -CuCIC(OH)3. Εκτός από αυτές τις ενώσεις ο χαλκός περιέχεται και σε μια πληθώρα άλλων σκευασμάτων.
Η μυκητοτοξικότητα του χαλκού οφείλεται στα ιόντα του που απελευθερώνονται με τη διαβροχή των σκευασμάτων του παρουσία των σπορίων του μύκητα. Η πρόσληψη αυτών των ιόντων από τα σπόρια που βλα- στάνουνπροκαλείτην απελευθέρωση νέων ποσοτήτων Cu2+ κ.ο.κ. Η παρουσία των ιόντων του χαλκού στο εσωτερικό του κυττάρου προκαλεί λειτουργικές ανωμαλίες. Τα ιόντα του χαλκού ενώνονται με σημαντικές για τη λειτουργία του κυττάρου χημικές ομάδες οι οποίες παίρνουν μέρος σε βασικές κυτταρικές λειτουργίες σαν συστατικά ενζυματικών πρωτεϊνών (Β. Μπουρ- μπος 1987). Τελικά η συγκέντρωση των Cu2 + μέσα στο κύτταρο αυξάνεται σε τοξικά επίπεδα και το καταστρέφει μετουσιώνοντας πρωτεΐνες, ένζυμα κ.α. συστατικά.
Στις μέρες μας με την εξέλιξη της φυτοπροστατευτικής επιστήμης, τη σύνθεση νέων δραστικών ουσιών, την εμπορική ανάγκη για εμφάνιση νέων προϊόντων και την σε ορισμένες περιπτώσεις επιδείνωση των φυτοπαθολογιών προβλημάτων λόγω λανθασμένων επιλογών, οδηγηθήκαμε στη σε σημαντικό βαθμό εκτόπιση των χαλκούχων προϊόντων. Τα αρνητικά αποτελέσματα αυτής της μεταστροφής δεν άργησαν να φανούν. Εξαρση των προσβολών από ωϊδιο και βακτηριώσεις θεωρείται ότι δεν είναι άσχετες με τον περιορισμό της χρήσης των χαλκούχων (Β. Μπούρμπος 1987). Η ανάγκη για τον μέγιστο δυνατό περιορισμό της χρήσης των αντιβιοτικών στην αντιμετώπιση των βακτηριώσεων μας οδηγεί στην ανάγκη για αύξηση της συμμετοχής των χαλκούχων στα προγράμματα φυτοπροστασίας.
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥ ΧΑΛΚΟΥ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ
Σε ορισμένες περιπτώσεις, μετά από συχνή χρησιμοποίηση χαλκούχων σκευασμάτων είναι δυνατό να φτάσει η περιεκτικότητα του εδάφους σε ολικό χαλκό τα 1.000 ppm (μέρη στο εκατομμύριο) (Baeyens 1.1966), ενώ μια μέση φυσιολογική περιεκτικότητα στο έδαφος κυμαίνεται από 2-200 ppm (Πολυζόπουλος 1976).
Ιδιαίτερα σημαντικός είναι ο ρόλος της οργανικής ουσίας η οποία παρεμβαίνοντας σχηματίζει σύμπλοκα με τα ελεύθερα ιόντα του χαλκού και μειώνει έτσι την τοξική του δράση.
Η δέσμευση του χαλκού από την άργιλο είναι λιγότερο ισχυρή από τη δέσμευση του από την οργανική ουσία (Πολυζόπουλος 1976).
Τα βαριά μέταλλα στα οποία ανήκει και ο χαλκός εμφανίζουν τη μεγαλύτερη τοξικότητα όταν βρίσκονται σε κατάσταση ελεύθερων ιόντων ή σε κατάσταση ασθενών και εύκολο να διασταλθούν συμπλοκών. Οι τοξικές ιδιότητες των ελεύθερων ιόντων των μετάλλων διαφέρουν από μέταλλο σε μέταλλο. Πολύ τοξικά μέταλλα όπως ο Hg και ο Cu δεσμεύονται πολύ ισχυρά από τις SH ομάδες των πρωτεϊνών όπως είναι τα ένζυμα και έτσι ενζυμικές αντιδράσεις συχνά αναστέλλονται ή διαταράσσονται απ’ αυτά τα μέταλλα. (Bowen H.J.M. 1966).
Η θερμοκρασία δεν επηρεάζει τη χημική “εξειδίκευση” ή τη βιοδιαθεσιμότητα των βαρέων μετάλλων για τους μικροοργανισμούς αλλά επιδρά στη φυσιολογική τους κατάσταση και κατά συνέπεια στην ευαισθησία των μικροβίων στη ρύπανση από βαρέα μέταλλα (Η. Babich και G Stotzky 1983).
Οσον αφορά την επίδραση του pH, αποτελέσματα από περισσότερα από 600 πειράματα στη Σουηδία σχετικά με τις εκεί συχνά εμφανιζόμενες τροφοπενιές χαλκού, έδειξαν ότι δεν υπάρχει συσχέτιση ανάμεσα στην έλλειψη χαλκού και το εδαφικό pH (Lundblad Κ. και Johansson Ο 1956). Βρέθηκε όμως ότι η τοξικότητα λόγω χαλκού που παρατηρείται μετά από συχνές επεμβάσεις με χαλκούχα σκευάσματα, αυξάνει με την αύξηση της οξύτητας του εδάφους (C.A. Black 1967).
ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΧΑΛΚΟΥ ΣΤΑ ΥΔΑΤΙΝΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
Ο εμπλουτισμός των υδάτινων οικοσυστημάτων με χαλκό λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων είναι τόσο εκτεταμένος ώστε οι συγκεντρώσεις του είναι πολύ εύκολο να προκαλέσουν βλάβες. Τα αποδεκτά όρια συγκέντρωσης του χαλκού είναι συζητήσιμα ακόμα και σε επίπεδο νομοθεσίας. Στην Αμερική είναι αποδεκτή στο πόσιμο νερό συγκέντρωση χαλκού 1 mg/l. ενώ στην Ευρώπη το προτεινόμενο όριο είναι (0,05 mg.l) (H. L. Colterman 1975).
Στην πραγματικότητα τα όρια στα οποία αναγνωρίζεται εκδήλωση τοξικότητας μειώνονται συνεχώς καθώς οι μέθοδοι ανίχνευσης βελτιώνονται.
- Το 1959 οι Bringman και Kuhn ανέφεραν σαν ελάχιστη συγκέντρωση χαλκού με δυσμενή επίδραση στο Scenedesmus, μικροσκοπικό φύκι τα 0.15 mg/l.
- Το 1960 ο Liebmann ανέφερε σαν όριο τοξικότητας για τα ψάρια του γλυκού νερού τα 80-800 mg/l ανάλογα με το είδος.
- Το 1971 οι Steemann Nielsen και Wium Andersen
ανέφεραν επίδραση του χαλκού στη φωτοσύνθεση καλλιεργειών Nitzchia palea στην ελάχιστη συγκέντρωση των 3 mg/ I.
-To 1972 oι Adema και De Groot-van Zizi βρήκαν ότι το 50% του πληθυσμού της Daphnia magna πεθαίνει σε συγκέντρωση χαλκού 25-65 μg/l.
Κάτι ιδιαίτερα σημαντικό είναι το ότι υπάρχουν πολλές δυσκολίες στην ποσοτική εκτίμηση της ιονικής μορφής του χαλκού - μορφή που όπως έχουμε πει ήδη είναι και η πιο τοξική - γιατί ο χαλκός ενώνεται με άλλα στοιχεία σχηματίζοντας πολύπλοκες χηλικές ενώσεις και μετασχηματίζεται από τη μια στην άλλη, ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο βρίσκεται. Η διαδικασία αυτή μπορεί να έχει διάρκεια εβδομάδων. (Stiff 1971). Κατά συνέπεια είναι πολύ δύσκολο αν όχι αδύνατο να εκτιμηθούν οι “φυσιολογικές” συγκεντρώσεις του χαλκού και τα όρια πάνω από τα .οποία εκδηλώνονται τοξικότητες. Είναι πολύ σημαντικό να καταλάβουμε ότι συγκεντρώσεις ορισμένων μετάλλων που θεωρούνται αποδεκτές για το πόσιμο νερό είναι μεγαλύτερες από τις ανεκτές για πολλούς υδρόβιους οργανισμούς.
Συνεπώς για την προστασία ποταμών και λιμνών διαφορετικά κριτήρια, συχνά πολύ χαμηλότερα απ’ αυτά του πόσιμου νερού θα έπρεπε να χρησιμοποιούνται ( H.L. Coltermann 1975)
Σε μελέτες σχετικά με την πρόσληψη των βαρέων μετάλλων και την επίδραση τους στην ανάπτυξη των φυκών (με αντικείμενο το θαλάσσιο είδος Zostera marina) βρέθηκε ότι οι συγκεντρώσεις των μετάλλων στους φυτικούς ιστούς ήταν 1850 φορές μεγαλύτερες από την αρχική συγκέντρωση του νερού. Παρατηρήθηκε σημαντική αναστολή της ανάπτυξης των φυκών από τα Cd, Cu, Hg, Zn, και η τοξικότητα των μετάλλων ακολούθησε τη σειρά Hg >=Cu > Cd >=Zn > Cr, Pd. Σε πείραμα με Cu και Hg παρατηρήθηκε απελευθέρωση οργανικών συστατικών από τα φύκια (Jens Erik Lyngby και Hans Brix 1984). Αναφέρεται ότι το φυτοπλανκτόν μπορεί να απελευθερώνει στο άμεσο περιβάλλον του διάφορες οργανικές ουσίες και να μειώνει μ’ αυτόν τον τρόπο τη φυτοτοξικότητα του χαλκού (Grassia - Barelli et al 1978). H παρατηρούμενη πρόσληψη του χαλκού από το ρίζωμα είναι 4-11 φορές μεγαλύτερη από την πρόσληψη των άλλων μετάλλων (Jens Erik Lyngby και Hans Brix 1984).
Αυξημένες συγκεντρώσεις χαλκού είχαν παρατηρηθεί και σε ψάρια. Παρατηρήσεις πάνω στο Perca fluviatilis με υποθανατηφόρες δόσεις των 44 μg Cu/I που χορηγήθηκαν επί 20 μέρες, έδειξαν ότι οι συγκέντρωση του χαλκού στα μικρά ψάρια είναι 2-3 φορές μεγαλύτερη απ’ ότι στα πιο μεγάλα (Lars Colvin 1984). Τα μικρά ψάρια έχουν ταχύτερους μεταβολικούς ρυθμούς ανά μονάδα βάρους σώματος (Wiuberg 1956) και έτσι απαιτούν σχετικά περισσότερο οξυγόνο. Προκειμένου να ικανοποιήσουν αυτήν την ανάγκη, αναπτύσσουν μεγαλύτερη ταχύτητα ροής νερού στα αναπνευστικά τους όργανα ενώ παράλληλα διαθέτουν αναλογικά μεγαλύτερη επιφάνεια αναπνευστικών οργάνων (Muiz 1969, Hughes 1970). Αρα, όσο μικρότερο είναι το ψάρι τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα “βομβαρδισμού των αναπνευστικών του οργάνων από τοξικές ουσίες ανά μονάδα χρόνου. Μια επίσης σημαντική πηγή επιβάρυνσης του οργανισμού των ψαριών με χαλκό είναι η κατανάλωση φυκιών. Οπως αναφέραμε προηγουμένως τα φύκια συγκεντρώνουν στη βιομάζα τους μεγάλες ποσότητες χαλκού οι οποίες στη συνέχεια καταλήγουν στο συκώτι των ψαριών (Sodestram 1975, Yamamoto 1977). Βρέθηκε πειραματικά ότι σε ψάρια με αρχική συγκέντρωση χαλκού στο συκώτι 3 μg/g ξηρής ουσίας αύξηση της συγκέντρωσης μετά από 20 μέρες στα 191 μg/g ξηρής ουσίας (Lars Colvin 1984).
Τέτοιες επιδράσεις μπορούν να έχουν πολλές προεκτάσεις όπως η μειωμένη ανταγωνιστικότητα απέναντι σε άλλα είδη που δεν εκδηλώνουν την ίδια ευαισθησία αλλά και ανάμεσα σε άτομα του ίδιου είδους διαφορετικής όμως ηλικίας. Το αποτέλεσμα είναι διαταραχές στην πληθυσμιακή σύνθεση της βιοκοινότητας αλλά και πιθανότητα κατάρρευσης της οικολογικής ισορροπίας.
ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΕ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ
Τα αποτελέσματα της ρύπανσης που οφείλεται σε μέταλλα εξαρτώνται βέβαια από το είδος του μετάλλου, αλλά και από τη μορφή (ένωση) με την οποία απελευθερώνεται στο περιβάλλον. Αλλοι παράγοντες, επίσης καθοριστικοί, για την εμφανιζόμενη τοξικότητα στους μικροοργανισμούς είναι η σύνθεση και η δομή του εδάφους ή του ιζήματος (αν αναφερόμαστε σε υδάτινα οικοσυστήματα) όπως επίσης η δομή και σύνθεση της μικροβιακής κοινότητας (Bryan 1976). Σε ορισμένες περιπτώσεις έχουν αναφερθεί συνεργιστικές επιδράσεις διαφόρων μιγμάτων τοξικών μετάλλων (Gray και Ventilla 1973).
Μια από τις σημαντικότερες λειτουργίες του μεταβολισμού των μικροοργανισμών είναι η μεταφορά ηλεκτρονίων μέσω της αναπνευστικής αλυσίδας. Η λειτουργία αυτού του συστήματος αναφέρεται σαν E.T.S.A. Το σύστημα αυτό έχει βρεθεί και σε αερόβιους και σε
αναερόβιους μικροοργανισμούς και η δραστηριότητα του αντανακλά τον ρυθμό του ολικού μεταβολισμού της βιοκοινότητας. Μελέτη του Ινστιτούτου Λιμνολογίας του Παν/μίου της Ουψάλα (Σουηδία) βρήκε ότι όταν οι ρυπαντές ήταν τα βαριά μέταλλα Cd, Zn, ή Pb ή ETSA μειωνόταν κατά 40-45% μέσα σε λίγες μέρες. Ο χαλκός επηρέασε την E.T.S.A. πολύ περισσότερο. Η μείωση της δραστηριότητας έφθασε το 90% σε συγκέντρωση χαλκού 4 mg/gr ξηρής ουσίας. Επειδή όπως έχουμε πει η E.T.S.A. εκφράζει την ένταση μεταβολισμού όλης της μικροβιακής βιοκοινότητας, η έντονη μείωση, παρουσία χαλκού, δείχνει ότι ο χαλκός επιδρά σε βασικές φυσιολογικές λειτουργίες κοινές σε όλους του οργανισμούς (A. Broberg 1983). Μπορούμε να πούμε συμπερασματικά ότι εξαιτίας της μεγάλης τοξικότητας που εκδηλώνει ο χαλκός ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις πρέπει να περιμένουμε εκτεταμένες διαταραχές στο σύνολο της μικροβιολογικής δραστηριότητας επειδή ένα διαταραγμένο αναπνευστικό σύστημα επηρεάζει όλη την κοινότητα. Το γεγονός ότι ο χαλκός σχηματίζει σταθερά σύμπλοκα με διαλυτές οργανικές ουσίες και έτσι μπορούν να συνυπάρχουν ποικιλόμορφοι φορείς του αυξάνει το εύρος των τοξικών του επιδράσεων.
Μια πολύ σημαντική λειτουργία που επιτελούν ορισμένα εξειδικευμένα βακτήρια είναι η νιτροποίηση. Η νιτροποίηση διεκπεραιώνεται κατά κύριο λόγο από δύο ομάδες αυτότροφων βακτηρίων. Η πρώτη ομάδα τα Nitrosomonas οξειδώνει την ΝΗ4+ σε Ν02 ενώ η άλλη, τα Nitrobacter, οξειδώνουν τα Ν02 σε Ν03. Ορισμένα ετερόστροφα βακτήρια υλοποιούν την ίδια αντίδραση αλλά ο ρόλος τους είναι λιγότερο σημαντικός.
Σε καθαρές καλλιέργειες Nitrosomonas και Nitrobacter βρέθηκε ότι ο χαλκός ενεργοποιεί τα Nitrosomonas σε συγκεντρώσεις μικρότερες του 0.1 mg/l ενώ σε μεγαλύτερες τα αναστέλλει (Loveless και Painter 1968). Σε συγκέντρωση 0.5 mg Cu/I παρατηρήθηκε πλήρης αναστολή της δράσης του Nitrosomonas (S. Kinner και Walker 1961). Τα Nitrobacter εκδηλώνουν μεγαλύτερη ευαισθησία στις αυξημένες συγκεντρώσεις χαλκού (Landelot et al 1968). Γενικά έχει παρατηρηθεί αυξημένη ικανότητα προσαρμογής των νιτροποιητικών βακτηρίων σε σχετικά αυξημένες συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων (Neufeld και Hermann 1975).
ΤΟΞΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΧΑΛΚΟΥ ΣΕ ΧΕΡΣΑΙΑ ΦΥΤΑ
Αναφέρονται παρατηρήσεις πάνω στο Viscaria alpina. Η σύγκριση έγινε ανάμεσα σε φυτά που αναπτύχθηκαν σε εδάφη πλούσια σε χαλκό και σε φυτά που αναπτύχθηκαν σε κανονικά. Οι άκρες πολλών μικρών δευτερογενών ριζών φυτών που προέρχονταν από τα πλούσια σε χαλκό εδάφη ήταν νεκρές ή χωρίς φυσιολογική εμφάνιση. Το ριζικό σύστημα ήταν πολύ περισσότερο - αφύσικα - διακλαδισμένο από την ομάδα ελέγχου (μάρτυρας). Χωρίς εξαίρεση δεν βρέθηκε συνεχόμενη κύρια ρίζα. Η ικανότητα των φυτών να ανανεώνουν το ριζικό τους σύστημα κρίθηκε σαν ζωτικής σημασίας για την επιβίωση τους.
ΧΑΛΚΟΣ ΚΑΙ ΘΗΛΑΣΤΙΚΑ
Λίγες θετικές πληροφορίες μπορέσαμε να συγκεντρώσουμε για την τοξικότητα του χαλκού στα θηλαστικά. Σε ορισμένα πειραματόζωα έχει αποδειχτεί ότι μπορεί να προκαλέσει δυσπλασίες κατά το κρίσιμο στάδιο της οργανογένεσης (Ferm V.H. 1972). Επίσης έχει βρεθεί ότι ο χαλκός μπορεί να περάσει τον πλακούντα διαφόρων ζώων (Hidiroglou Μ. και Knipfel J.E.
1981). Για τον άνθρωπο τα πράγματα είναι επίσης συγκεχυμένα. Στη βιβλιογραφία αναφέρεται σχέση ανάμεσα στο χαλκό και ένα σύμπλεγμα ασθενειών που χαρακτηρίζεται σαν αιμοχρωμάτωση (Ε. Browing 1969). Αν και έχει θεωρηθεί πιθανή μια δυσπλασιογόνος επίδραση του χαλκού που απελευθερώνεται από αντισυλληπτικά μέσα που τοποθετούνται στη μήτρα της γυναίκας και περιέχουν χαλκό (Barrie Η. 1976) εκφράζονται σοβαρές επιφυλάξεις για την ορθότητα αυτής της άποψης (Snowden R 1976, Alderman Β 1976). Οπως και στα άλλα ζώα έτσι και στον άνθρωπο έχει βρεθεί ότι ο χαλκός περνάει τον πλακούντα της γυναίκας (Baumslang et al 1974, Casey C.E. Robinson M.F. 1978, Tsuchiya H και Mitani K., Kodana K., Nakata T 1984).
ΣΑΝ ΕΠΙΛΟΓΟΣ
Ούτε ο χαλκός μπορεί να θεωρηθεί “σιωπηλός”. Οπως όλες οι χημικές ενώσεις, αλλά και οι μικροοργανισμοί που χρησιμοποιούνται στις εναλλακτικές μεθόδους καταπολέμησης, σπάνια θα δημιουργήσουν προβλήματα στη βιόσφαιρα αν αφεθούν να κινούνται μέσα στους φυσικούς βιογεωχημι- κούς τους κύκλους. Ακόμα όμως και σε τόσο ελάχιστα πιθανές περιπτώσεις εκτροπής, επεμβαίνει η διορθωτική λειτουργία των φυσικών μηχανισμών ανάδρασης. Μπορούμε να τις θεωρήσουμε περισσότερο σαν ταλάντωση γύρω από ένα σημείο ισορροπίας και όχι σαν μη αντιστρεπτές καταστάσεις.
Με την παρέμβαση της αυτόνομης -με την έννοια της εκτός ελέγχου- ανάγκης για εφαρμογή “επιστημονικών” λύσεων, η λεπτή αυτή ισορροπία αρχίζει να κλονίζεται. Στο όνομα ενός βραχυπρόθεσμου, εξαρτημένου και ελάχιστα έξυπνα σχεδιασμένου προγραμματισμού, είναι πολύ εύκολο ένας φίλος να μετατραπεί σε εχθρός.
Γιάννης Παζάρας
Είναι γνωστό ότι στη βιολογική γεωργία επικρατεί μια διαφορετική αντίληψη όσον αφορά το ζήτημα της φυτοπροστασίας. Βασικός στόχος δεν είναι η μεγιστοποίηση της παραγωγής ανά μονάδα επιφάνειας, αλλά η ανάπτυξη ισόρροπων - αυτορρυθμιζόμενων αγροοι- κοσυστημάτων. Σε περιπτώσεις όμως που η κατάσταση ξεφεύγει από τον έλεγχο δίνεται η δυνατότητα (για όσους ακολουθούν το τυπικό του κανονισμού ΕΟΚ 2092/91) να χρησιμοποιηθούν ορισμένα από τα “επιτρεπόμενα” σκευάσματα (π.χ. χαλκός, θειάφι, φυτικά εκχυλίσματα, σκευάσματα μικροοργανισμών κ.α.).
Πολύ συχνά η διαμάχη ανάμεσα στους υποστηρι- κτές της συμβατικής και τις βιολογικής γεωργίας, περιορίζεται στο κατά πόσο τα χρησιμοποιούμενα σκευάσματα είναι φυσικά ή συνθετικά. Το ζήτημα που τίθεται όμως από τη βιολογική αγροκαλλιέργεια σε καμιά περίπτωση δεν εξαντλείται εκεί. Θα προσπαθήσουμε να δείξουμε ότι δεν αρκεί η απλή αντικατάσταση μέσων προκειμένου να εφαρμόσουμε μια οικολογικά ορθή πρακτική.
Οι φυτοπροστατευτικές ουσίες φυσικής προέλευσης έχουν μια βασική διαφορά από τις συνθετικές: Είναι μέλη του φυσικού κόσμου, προϊόντα φυσικών διαδικασιών και άρα παράλληλα με τις διαδικασίες οικοδόμησης τους, έχουν προβλεφθεί από τη φύση και οι αντίστοιχες αποικοδόμησης. Η νικοτίνη π.χ. αν και θεωρείται πολύ ισχυρό δηλητήριο (LD50 50-60mg/kg) διασπάται πολύ γρήγορα μετά την εφαρμογή της ενώ τα οργανο-χλωριωμένα εντομοκτόνα π.χ. (Lindane, D.D.T.) αν και με ηπιότερη τοξική δράση, (LD50 76 mg/ kg. και 113-118 mg/kg αντίστοιχα) καταλήγουν λόγω της βιοσυσσώρευσης (εικόνα 1) και βιομεγένθυσης μέσω των τροφικών αλυσίδων, να προκαλούν ανυπολόγιστες ζημιές για απροσδιόριστες χρονικά περιόδους. Ακόμη, επειδή τα φυσικά δηλητήρια χρησιμοποιούνται από πολύ παλιά, υπάρχει και μια αντίστοιχη ποσοτικά εμπειρική γνώση για την επικινδυνότητα τους. Μπορούμε να πούμε ότι είναι “δοκιμασμένα” βιοκτόνα.
Οταν όμως αναφερόμαστε σε ουσίες, η δραστική μορφή των οποίων δεν επιδέχεται διάσπαση - αποενερ- γοποίηση (όπως π.χ. μυκητοκτόνα με βάση υδράργυρο ή χαλκό, εντομοκτόνα με βάση αρσενικό) και άρα μένουν ενεργά εφ’ όρου ζωής, πρέπει να παίρνουμε υπ’ όψη μας τη σταδιακή συγκέντρωση τους σε τοξικές ποσότητες (αθροιστικότητα των δόσεων) αλλά και την πιθανότητα συνεργισμού.
Θα προσπαθήσουμε μέσα απ’ όσα στοιχεία μπορέσαμε να συγκεντρώσουμε, να ανιχνεύσουμε τις διαδρομές του χαλκού μέσα στη φύση αλλά και τους κινδύνους που απορρέουν από την αλόγιστη χρήση του.
Ο ΧΑΛΚΟΣ ΣΑΝ ΘΡΕΠΤΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ
Από άποψη χρησιμότητας για τα φυτά ο χαλκός ανήκει στα λεγόμενα ιχνοστοιχεία, ουσίες δηλαδή απαραίτητες σε ελάχιστες ποσότητες και με βασικό προορισμό να κινητοποιούν διάφορα βιολογικά συστήματα. Εχει διαπιστωθεί ότι είναι απαραίτητη η συμμετοχή του στη σύνθεση ορισμένων ενζύμωνπροκειμένου να εκδηλωθεί η ενζυμική δραστηριότητα και παίζει σημαντικό ρόλο στην ενεργοποίηση φυτικών ορμονών. Επίσης τον συναντούμε σε βιολογικά σύμπλοκα όπως η φαιοφυτίνη και η αιμοκυανίνη.
Τα συμπτώματα της έλλειψης του χαλκού διαφέρουν ανάλογα με τα φυτά. Αρκετά ευαίσθητα στην έλλειψη του χαλκού είναι τα σιτηρά και τα οπωροφόρα ενώ πιο ανθεκτικά είναι τα τεύτλα τα καρότα, τα κουκιά και το βαμβάκι.
Ο ΧΑΛΚΟΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ
Ο ελεύθερος στο έδαφος χαλκός προέρχεται από την αποσάθρωση διαφόρων θειούχων ορυκτών του. Χαλκός επίσης περιέχεται, σαν δευτερεύον συστατικό, σε πολλά κοινά πυριτικά και άλλα ορυκτά. Με τη χημική αποσάθρωση των ορυκτών αυτών απελευθερώνονται ιόντα χαλκού (Cu2+). (Πολυζόπουλος 1976).
Σε πολλές περιπτώσεις βακτήρια οξειδώνουν ορισμένα από τα προαναφερθέντα ορυκτά του χαλκού προκαλώντας τη διαλυτοποίηση τους και την απελευθέρωση ιόντων χαλκού, εμπλουτίζοντας έτσι το έδαφος (R.N Doetsch &Τ.Μ. Cook 1973). Ενα από βακτήρια αυτά είναι ο Thiobacillus ferrooxidans.
ΦΥΤΟ ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΧΑΛΚΟΥ
Η μυκητοκτόνα δράση του χαλκού είναι γνωστή από αρκετά χρόνια. Οι αντι-κρυπτογαμικές ιδιότητες των χαλκούχων ενώσεων ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1761 από το Γερμανό Schultess. Το 1885 ο Γάλλος φυτοπαθολόγος Millardet ανακοίνωσε για πρώτη φορά τις μυκητοτοξικές ιδιότητες του βορδιγάλειου πολτού. Στη χρήση του βορδιγάλειου πολτού χρειάζεται προσοχή γιατί προκαλεί εγκαύματα στα φύλλα και κηλίδωση σε καρπούς όπως τα μήλα όταν χρησιμοποιείται με υγρό και κρύο καιρό, ενώ πολλές φορές προκαλεί επιβράδυνση της ανάπτυξης στο αμπέλι. Σήμερα χρησιμοποιούνται εκτός από τον βορδιγάλειο πολτό και άλλα χαλκούχα σκευάσματα που δεν εμφανίζουν φυτοτοξικότητα αλλά έχουν μειωμένη φυτοπροστατευτική δράση (G.N. Agrios 1969). Μεταξύ αυτών είναι το οξείδιο του χαλκού (Cu2o), το υδροξείδιο του χαλκού -Cu(OH)2, και ο οξυχλωριούχος χαλκός -CuCIC(OH)3. Εκτός από αυτές τις ενώσεις ο χαλκός περιέχεται και σε μια πληθώρα άλλων σκευασμάτων.
Η μυκητοτοξικότητα του χαλκού οφείλεται στα ιόντα του που απελευθερώνονται με τη διαβροχή των σκευασμάτων του παρουσία των σπορίων του μύκητα. Η πρόσληψη αυτών των ιόντων από τα σπόρια που βλα- στάνουνπροκαλείτην απελευθέρωση νέων ποσοτήτων Cu2+ κ.ο.κ. Η παρουσία των ιόντων του χαλκού στο εσωτερικό του κυττάρου προκαλεί λειτουργικές ανωμαλίες. Τα ιόντα του χαλκού ενώνονται με σημαντικές για τη λειτουργία του κυττάρου χημικές ομάδες οι οποίες παίρνουν μέρος σε βασικές κυτταρικές λειτουργίες σαν συστατικά ενζυματικών πρωτεϊνών (Β. Μπουρ- μπος 1987). Τελικά η συγκέντρωση των Cu2 + μέσα στο κύτταρο αυξάνεται σε τοξικά επίπεδα και το καταστρέφει μετουσιώνοντας πρωτεΐνες, ένζυμα κ.α. συστατικά.
Στις μέρες μας με την εξέλιξη της φυτοπροστατευτικής επιστήμης, τη σύνθεση νέων δραστικών ουσιών, την εμπορική ανάγκη για εμφάνιση νέων προϊόντων και την σε ορισμένες περιπτώσεις επιδείνωση των φυτοπαθολογιών προβλημάτων λόγω λανθασμένων επιλογών, οδηγηθήκαμε στη σε σημαντικό βαθμό εκτόπιση των χαλκούχων προϊόντων. Τα αρνητικά αποτελέσματα αυτής της μεταστροφής δεν άργησαν να φανούν. Εξαρση των προσβολών από ωϊδιο και βακτηριώσεις θεωρείται ότι δεν είναι άσχετες με τον περιορισμό της χρήσης των χαλκούχων (Β. Μπούρμπος 1987). Η ανάγκη για τον μέγιστο δυνατό περιορισμό της χρήσης των αντιβιοτικών στην αντιμετώπιση των βακτηριώσεων μας οδηγεί στην ανάγκη για αύξηση της συμμετοχής των χαλκούχων στα προγράμματα φυτοπροστασίας.
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥ ΧΑΛΚΟΥ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ
Σε ορισμένες περιπτώσεις, μετά από συχνή χρησιμοποίηση χαλκούχων σκευασμάτων είναι δυνατό να φτάσει η περιεκτικότητα του εδάφους σε ολικό χαλκό τα 1.000 ppm (μέρη στο εκατομμύριο) (Baeyens 1.1966), ενώ μια μέση φυσιολογική περιεκτικότητα στο έδαφος κυμαίνεται από 2-200 ppm (Πολυζόπουλος 1976).
Ιδιαίτερα σημαντικός είναι ο ρόλος της οργανικής ουσίας η οποία παρεμβαίνοντας σχηματίζει σύμπλοκα με τα ελεύθερα ιόντα του χαλκού και μειώνει έτσι την τοξική του δράση.
Η δέσμευση του χαλκού από την άργιλο είναι λιγότερο ισχυρή από τη δέσμευση του από την οργανική ουσία (Πολυζόπουλος 1976).
Τα βαριά μέταλλα στα οποία ανήκει και ο χαλκός εμφανίζουν τη μεγαλύτερη τοξικότητα όταν βρίσκονται σε κατάσταση ελεύθερων ιόντων ή σε κατάσταση ασθενών και εύκολο να διασταλθούν συμπλοκών. Οι τοξικές ιδιότητες των ελεύθερων ιόντων των μετάλλων διαφέρουν από μέταλλο σε μέταλλο. Πολύ τοξικά μέταλλα όπως ο Hg και ο Cu δεσμεύονται πολύ ισχυρά από τις SH ομάδες των πρωτεϊνών όπως είναι τα ένζυμα και έτσι ενζυμικές αντιδράσεις συχνά αναστέλλονται ή διαταράσσονται απ’ αυτά τα μέταλλα. (Bowen H.J.M. 1966).
Η θερμοκρασία δεν επηρεάζει τη χημική “εξειδίκευση” ή τη βιοδιαθεσιμότητα των βαρέων μετάλλων για τους μικροοργανισμούς αλλά επιδρά στη φυσιολογική τους κατάσταση και κατά συνέπεια στην ευαισθησία των μικροβίων στη ρύπανση από βαρέα μέταλλα (Η. Babich και G Stotzky 1983).
Οσον αφορά την επίδραση του pH, αποτελέσματα από περισσότερα από 600 πειράματα στη Σουηδία σχετικά με τις εκεί συχνά εμφανιζόμενες τροφοπενιές χαλκού, έδειξαν ότι δεν υπάρχει συσχέτιση ανάμεσα στην έλλειψη χαλκού και το εδαφικό pH (Lundblad Κ. και Johansson Ο 1956). Βρέθηκε όμως ότι η τοξικότητα λόγω χαλκού που παρατηρείται μετά από συχνές επεμβάσεις με χαλκούχα σκευάσματα, αυξάνει με την αύξηση της οξύτητας του εδάφους (C.A. Black 1967).
ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΧΑΛΚΟΥ ΣΤΑ ΥΔΑΤΙΝΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
Ο εμπλουτισμός των υδάτινων οικοσυστημάτων με χαλκό λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων είναι τόσο εκτεταμένος ώστε οι συγκεντρώσεις του είναι πολύ εύκολο να προκαλέσουν βλάβες. Τα αποδεκτά όρια συγκέντρωσης του χαλκού είναι συζητήσιμα ακόμα και σε επίπεδο νομοθεσίας. Στην Αμερική είναι αποδεκτή στο πόσιμο νερό συγκέντρωση χαλκού 1 mg/l. ενώ στην Ευρώπη το προτεινόμενο όριο είναι (0,05 mg.l) (H. L. Colterman 1975).
Στην πραγματικότητα τα όρια στα οποία αναγνωρίζεται εκδήλωση τοξικότητας μειώνονται συνεχώς καθώς οι μέθοδοι ανίχνευσης βελτιώνονται.
- Το 1959 οι Bringman και Kuhn ανέφεραν σαν ελάχιστη συγκέντρωση χαλκού με δυσμενή επίδραση στο Scenedesmus, μικροσκοπικό φύκι τα 0.15 mg/l.
- Το 1960 ο Liebmann ανέφερε σαν όριο τοξικότητας για τα ψάρια του γλυκού νερού τα 80-800 mg/l ανάλογα με το είδος.
- Το 1971 οι Steemann Nielsen και Wium Andersen
ανέφεραν επίδραση του χαλκού στη φωτοσύνθεση καλλιεργειών Nitzchia palea στην ελάχιστη συγκέντρωση των 3 mg/ I.
-To 1972 oι Adema και De Groot-van Zizi βρήκαν ότι το 50% του πληθυσμού της Daphnia magna πεθαίνει σε συγκέντρωση χαλκού 25-65 μg/l.
Κάτι ιδιαίτερα σημαντικό είναι το ότι υπάρχουν πολλές δυσκολίες στην ποσοτική εκτίμηση της ιονικής μορφής του χαλκού - μορφή που όπως έχουμε πει ήδη είναι και η πιο τοξική - γιατί ο χαλκός ενώνεται με άλλα στοιχεία σχηματίζοντας πολύπλοκες χηλικές ενώσεις και μετασχηματίζεται από τη μια στην άλλη, ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο βρίσκεται. Η διαδικασία αυτή μπορεί να έχει διάρκεια εβδομάδων. (Stiff 1971). Κατά συνέπεια είναι πολύ δύσκολο αν όχι αδύνατο να εκτιμηθούν οι “φυσιολογικές” συγκεντρώσεις του χαλκού και τα όρια πάνω από τα .οποία εκδηλώνονται τοξικότητες. Είναι πολύ σημαντικό να καταλάβουμε ότι συγκεντρώσεις ορισμένων μετάλλων που θεωρούνται αποδεκτές για το πόσιμο νερό είναι μεγαλύτερες από τις ανεκτές για πολλούς υδρόβιους οργανισμούς.
Συνεπώς για την προστασία ποταμών και λιμνών διαφορετικά κριτήρια, συχνά πολύ χαμηλότερα απ’ αυτά του πόσιμου νερού θα έπρεπε να χρησιμοποιούνται ( H.L. Coltermann 1975)
Σε μελέτες σχετικά με την πρόσληψη των βαρέων μετάλλων και την επίδραση τους στην ανάπτυξη των φυκών (με αντικείμενο το θαλάσσιο είδος Zostera marina) βρέθηκε ότι οι συγκεντρώσεις των μετάλλων στους φυτικούς ιστούς ήταν 1850 φορές μεγαλύτερες από την αρχική συγκέντρωση του νερού. Παρατηρήθηκε σημαντική αναστολή της ανάπτυξης των φυκών από τα Cd, Cu, Hg, Zn, και η τοξικότητα των μετάλλων ακολούθησε τη σειρά Hg >=Cu > Cd >=Zn > Cr, Pd. Σε πείραμα με Cu και Hg παρατηρήθηκε απελευθέρωση οργανικών συστατικών από τα φύκια (Jens Erik Lyngby και Hans Brix 1984). Αναφέρεται ότι το φυτοπλανκτόν μπορεί να απελευθερώνει στο άμεσο περιβάλλον του διάφορες οργανικές ουσίες και να μειώνει μ’ αυτόν τον τρόπο τη φυτοτοξικότητα του χαλκού (Grassia - Barelli et al 1978). H παρατηρούμενη πρόσληψη του χαλκού από το ρίζωμα είναι 4-11 φορές μεγαλύτερη από την πρόσληψη των άλλων μετάλλων (Jens Erik Lyngby και Hans Brix 1984).
Αυξημένες συγκεντρώσεις χαλκού είχαν παρατηρηθεί και σε ψάρια. Παρατηρήσεις πάνω στο Perca fluviatilis με υποθανατηφόρες δόσεις των 44 μg Cu/I που χορηγήθηκαν επί 20 μέρες, έδειξαν ότι οι συγκέντρωση του χαλκού στα μικρά ψάρια είναι 2-3 φορές μεγαλύτερη απ’ ότι στα πιο μεγάλα (Lars Colvin 1984). Τα μικρά ψάρια έχουν ταχύτερους μεταβολικούς ρυθμούς ανά μονάδα βάρους σώματος (Wiuberg 1956) και έτσι απαιτούν σχετικά περισσότερο οξυγόνο. Προκειμένου να ικανοποιήσουν αυτήν την ανάγκη, αναπτύσσουν μεγαλύτερη ταχύτητα ροής νερού στα αναπνευστικά τους όργανα ενώ παράλληλα διαθέτουν αναλογικά μεγαλύτερη επιφάνεια αναπνευστικών οργάνων (Muiz 1969, Hughes 1970). Αρα, όσο μικρότερο είναι το ψάρι τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα “βομβαρδισμού των αναπνευστικών του οργάνων από τοξικές ουσίες ανά μονάδα χρόνου. Μια επίσης σημαντική πηγή επιβάρυνσης του οργανισμού των ψαριών με χαλκό είναι η κατανάλωση φυκιών. Οπως αναφέραμε προηγουμένως τα φύκια συγκεντρώνουν στη βιομάζα τους μεγάλες ποσότητες χαλκού οι οποίες στη συνέχεια καταλήγουν στο συκώτι των ψαριών (Sodestram 1975, Yamamoto 1977). Βρέθηκε πειραματικά ότι σε ψάρια με αρχική συγκέντρωση χαλκού στο συκώτι 3 μg/g ξηρής ουσίας αύξηση της συγκέντρωσης μετά από 20 μέρες στα 191 μg/g ξηρής ουσίας (Lars Colvin 1984).
Τέτοιες επιδράσεις μπορούν να έχουν πολλές προεκτάσεις όπως η μειωμένη ανταγωνιστικότητα απέναντι σε άλλα είδη που δεν εκδηλώνουν την ίδια ευαισθησία αλλά και ανάμεσα σε άτομα του ίδιου είδους διαφορετικής όμως ηλικίας. Το αποτέλεσμα είναι διαταραχές στην πληθυσμιακή σύνθεση της βιοκοινότητας αλλά και πιθανότητα κατάρρευσης της οικολογικής ισορροπίας.
ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΕ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ
Τα αποτελέσματα της ρύπανσης που οφείλεται σε μέταλλα εξαρτώνται βέβαια από το είδος του μετάλλου, αλλά και από τη μορφή (ένωση) με την οποία απελευθερώνεται στο περιβάλλον. Αλλοι παράγοντες, επίσης καθοριστικοί, για την εμφανιζόμενη τοξικότητα στους μικροοργανισμούς είναι η σύνθεση και η δομή του εδάφους ή του ιζήματος (αν αναφερόμαστε σε υδάτινα οικοσυστήματα) όπως επίσης η δομή και σύνθεση της μικροβιακής κοινότητας (Bryan 1976). Σε ορισμένες περιπτώσεις έχουν αναφερθεί συνεργιστικές επιδράσεις διαφόρων μιγμάτων τοξικών μετάλλων (Gray και Ventilla 1973).
Μια από τις σημαντικότερες λειτουργίες του μεταβολισμού των μικροοργανισμών είναι η μεταφορά ηλεκτρονίων μέσω της αναπνευστικής αλυσίδας. Η λειτουργία αυτού του συστήματος αναφέρεται σαν E.T.S.A. Το σύστημα αυτό έχει βρεθεί και σε αερόβιους και σε
αναερόβιους μικροοργανισμούς και η δραστηριότητα του αντανακλά τον ρυθμό του ολικού μεταβολισμού της βιοκοινότητας. Μελέτη του Ινστιτούτου Λιμνολογίας του Παν/μίου της Ουψάλα (Σουηδία) βρήκε ότι όταν οι ρυπαντές ήταν τα βαριά μέταλλα Cd, Zn, ή Pb ή ETSA μειωνόταν κατά 40-45% μέσα σε λίγες μέρες. Ο χαλκός επηρέασε την E.T.S.A. πολύ περισσότερο. Η μείωση της δραστηριότητας έφθασε το 90% σε συγκέντρωση χαλκού 4 mg/gr ξηρής ουσίας. Επειδή όπως έχουμε πει η E.T.S.A. εκφράζει την ένταση μεταβολισμού όλης της μικροβιακής βιοκοινότητας, η έντονη μείωση, παρουσία χαλκού, δείχνει ότι ο χαλκός επιδρά σε βασικές φυσιολογικές λειτουργίες κοινές σε όλους του οργανισμούς (A. Broberg 1983). Μπορούμε να πούμε συμπερασματικά ότι εξαιτίας της μεγάλης τοξικότητας που εκδηλώνει ο χαλκός ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις πρέπει να περιμένουμε εκτεταμένες διαταραχές στο σύνολο της μικροβιολογικής δραστηριότητας επειδή ένα διαταραγμένο αναπνευστικό σύστημα επηρεάζει όλη την κοινότητα. Το γεγονός ότι ο χαλκός σχηματίζει σταθερά σύμπλοκα με διαλυτές οργανικές ουσίες και έτσι μπορούν να συνυπάρχουν ποικιλόμορφοι φορείς του αυξάνει το εύρος των τοξικών του επιδράσεων.
Μια πολύ σημαντική λειτουργία που επιτελούν ορισμένα εξειδικευμένα βακτήρια είναι η νιτροποίηση. Η νιτροποίηση διεκπεραιώνεται κατά κύριο λόγο από δύο ομάδες αυτότροφων βακτηρίων. Η πρώτη ομάδα τα Nitrosomonas οξειδώνει την ΝΗ4+ σε Ν02 ενώ η άλλη, τα Nitrobacter, οξειδώνουν τα Ν02 σε Ν03. Ορισμένα ετερόστροφα βακτήρια υλοποιούν την ίδια αντίδραση αλλά ο ρόλος τους είναι λιγότερο σημαντικός.
Σε καθαρές καλλιέργειες Nitrosomonas και Nitrobacter βρέθηκε ότι ο χαλκός ενεργοποιεί τα Nitrosomonas σε συγκεντρώσεις μικρότερες του 0.1 mg/l ενώ σε μεγαλύτερες τα αναστέλλει (Loveless και Painter 1968). Σε συγκέντρωση 0.5 mg Cu/I παρατηρήθηκε πλήρης αναστολή της δράσης του Nitrosomonas (S. Kinner και Walker 1961). Τα Nitrobacter εκδηλώνουν μεγαλύτερη ευαισθησία στις αυξημένες συγκεντρώσεις χαλκού (Landelot et al 1968). Γενικά έχει παρατηρηθεί αυξημένη ικανότητα προσαρμογής των νιτροποιητικών βακτηρίων σε σχετικά αυξημένες συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων (Neufeld και Hermann 1975).
ΤΟΞΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΧΑΛΚΟΥ ΣΕ ΧΕΡΣΑΙΑ ΦΥΤΑ
Αναφέρονται παρατηρήσεις πάνω στο Viscaria alpina. Η σύγκριση έγινε ανάμεσα σε φυτά που αναπτύχθηκαν σε εδάφη πλούσια σε χαλκό και σε φυτά που αναπτύχθηκαν σε κανονικά. Οι άκρες πολλών μικρών δευτερογενών ριζών φυτών που προέρχονταν από τα πλούσια σε χαλκό εδάφη ήταν νεκρές ή χωρίς φυσιολογική εμφάνιση. Το ριζικό σύστημα ήταν πολύ περισσότερο - αφύσικα - διακλαδισμένο από την ομάδα ελέγχου (μάρτυρας). Χωρίς εξαίρεση δεν βρέθηκε συνεχόμενη κύρια ρίζα. Η ικανότητα των φυτών να ανανεώνουν το ριζικό τους σύστημα κρίθηκε σαν ζωτικής σημασίας για την επιβίωση τους.
ΧΑΛΚΟΣ ΚΑΙ ΘΗΛΑΣΤΙΚΑ
Λίγες θετικές πληροφορίες μπορέσαμε να συγκεντρώσουμε για την τοξικότητα του χαλκού στα θηλαστικά. Σε ορισμένα πειραματόζωα έχει αποδειχτεί ότι μπορεί να προκαλέσει δυσπλασίες κατά το κρίσιμο στάδιο της οργανογένεσης (Ferm V.H. 1972). Επίσης έχει βρεθεί ότι ο χαλκός μπορεί να περάσει τον πλακούντα διαφόρων ζώων (Hidiroglou Μ. και Knipfel J.E.
1981). Για τον άνθρωπο τα πράγματα είναι επίσης συγκεχυμένα. Στη βιβλιογραφία αναφέρεται σχέση ανάμεσα στο χαλκό και ένα σύμπλεγμα ασθενειών που χαρακτηρίζεται σαν αιμοχρωμάτωση (Ε. Browing 1969). Αν και έχει θεωρηθεί πιθανή μια δυσπλασιογόνος επίδραση του χαλκού που απελευθερώνεται από αντισυλληπτικά μέσα που τοποθετούνται στη μήτρα της γυναίκας και περιέχουν χαλκό (Barrie Η. 1976) εκφράζονται σοβαρές επιφυλάξεις για την ορθότητα αυτής της άποψης (Snowden R 1976, Alderman Β 1976). Οπως και στα άλλα ζώα έτσι και στον άνθρωπο έχει βρεθεί ότι ο χαλκός περνάει τον πλακούντα της γυναίκας (Baumslang et al 1974, Casey C.E. Robinson M.F. 1978, Tsuchiya H και Mitani K., Kodana K., Nakata T 1984).
ΣΑΝ ΕΠΙΛΟΓΟΣ
Ούτε ο χαλκός μπορεί να θεωρηθεί “σιωπηλός”. Οπως όλες οι χημικές ενώσεις, αλλά και οι μικροοργανισμοί που χρησιμοποιούνται στις εναλλακτικές μεθόδους καταπολέμησης, σπάνια θα δημιουργήσουν προβλήματα στη βιόσφαιρα αν αφεθούν να κινούνται μέσα στους φυσικούς βιογεωχημι- κούς τους κύκλους. Ακόμα όμως και σε τόσο ελάχιστα πιθανές περιπτώσεις εκτροπής, επεμβαίνει η διορθωτική λειτουργία των φυσικών μηχανισμών ανάδρασης. Μπορούμε να τις θεωρήσουμε περισσότερο σαν ταλάντωση γύρω από ένα σημείο ισορροπίας και όχι σαν μη αντιστρεπτές καταστάσεις.
Με την παρέμβαση της αυτόνομης -με την έννοια της εκτός ελέγχου- ανάγκης για εφαρμογή “επιστημονικών” λύσεων, η λεπτή αυτή ισορροπία αρχίζει να κλονίζεται. Στο όνομα ενός βραχυπρόθεσμου, εξαρτημένου και ελάχιστα έξυπνα σχεδιασμένου προγραμματισμού, είναι πολύ εύκολο ένας φίλος να μετατραπεί σε εχθρός.
Γιάννης Παζάρας
RSS Feed
