汞含量上升可能导致虎头海狮数量下降

 

来自德克萨斯农工大学及其他大学的一组研究人员发现了一个令人惊讶的发现，即虎头海狮幼崽体内汞含量上升，这可能对濒临灭绝的物种产生不利影响。

该团队在阿留申群岛（俄罗斯和阿拉斯加之间，分隔白令海和太平洋的岛屿地带）研究了虎头海狮的汞含量长达十年的努力，结果显示，从2011年到2018年，出生时血液和皮毛中汞含量有潜在危险水平的幼崽数量增加了50%以上，然后在2019年趋于平稳。 

汞是一种“重金属”，非必需元素，在高浓度下可能对包括人类在内的某些动物有毒。各种形式的汞可以通过人类活动的排放进入环境;它也可以通过地震活动（如火山）和融化的永久冻土自然引入，这使得更难确定它在食物网中增加的原因。

在加入德克萨斯农工大学担任兽医和生物医学科学学院 （VMBS） 兽医毒理学教授之前， Todd O’Hara 博士 是阿拉斯加的一名毒理学家，他研究了汞含量在海洋和食物网中是否安全。

“虽然我们的研究结果并未表明我们从海洋这一部分吃的东西对人类构成直接威胁，但它们提出了一个问题，即随着海洋温度上升趋势的持续，我们现在吃的一些鱼中的汞和其他元素如何继续变化，”奥哈拉说

在一个偏远地区的幼崽中发现的汞含量导致该团队扩大了研究工作，以寻找原因，并检查虎头海狮种群中其他元素的变化。

该团队正试图确定海狮幼崽中较高的汞含量与种群数量下降之间是否存在相关性。

“重金属”与健康

虎头海狮在 1990 年代被列入濒危物种名单，但它们的种群在 2000 年代初开始在阿留申群岛的某些地区恢复，东部独特种群于 2013 年被除名。为了发现为什么一些群体仍然在下降，研究人员与美国国家海洋和大气管理局（NOAA）以及通过海洋和平公司的商业渔业合作，从研究幼崽及其猎物的栖息地收集有关不同种群的信息。

“当我们在阿拉斯加东南部开始这项研究时，我们发现很少有幼崽的汞含量令人震惊，”阿拉斯加费尔班克斯大学（UAF）的研究教授Lorrie Rea博士说，他在该团队的Steller海狮研究项目中发挥了重要作用。“一旦我们到达西阿留申群岛，我们发现幼崽的汞浓度比我们在其他地区看到的最高浓度高出三到四倍。当我们沿着阿留申群岛向俄罗斯移动时，浓度再次下降，所以它几乎就像一个钟形曲线。

研究人员在这条岛链的虎头海狮幼崽中发现了一个汞浓度较高的区域。

研究人员还发现，在阿留申群岛不同地区的人口中，汞含量较高的人口与仍在努力恢复其数量的人口重叠。这导致研究小组调查了汞的增加，这可能是导致海狮种群恢复不足的原因。

研究小组发现，汞含量高的虎头海狮幼崽与母亲饮食中的某些鱼类之间存在关系。

奥哈拉说，主要问题是汞转移到胎儿身上，这很容易受到不利影响。

“众所周知，汞会对人类的免疫健康产生负面影响，托德的一名研究生斯蒂芬妮·肯尼迪（Stephanie Kennedy）确定，汞对虎头海狮等动物也有类似的影响，”Rea说。

汞含量也会影响身体解决氧化应激的能力，氧化应激会使抗氧化剂水平保持在相对较低的水平并随着时间的推移导致组织分解，从而损害整体健康。因此，该团队决定在研究工作中加入许多基本元素，例如硒。

“氧化应激对于海狮等潜水哺乳动物尤为重要，因为它们在觅食或捕猎时会经历长时间的屏气，”Rea说。“更长的呼吸会消耗大量的氧气，因此具有这种对抗氧化应激的能力对于它们的日常觅食很重要。

奥哈拉说，已知许多依赖硒的过程都参与了这种保护，并且在防止汞中毒或中毒方面也发挥着作用。

金属探测器

在发现阿留申群岛不同地点的虎头海狮种群之间的汞含量存在差异后，研究小组开始确定其他元素在幼崽中是否也存在差异。

该团队与位于墨西哥南下加利福尼亚州首府拉巴斯的 Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste 的博士后研究员 Daniela “Hanny” Alejandra Murillo Cisneros 博士合作。

Cisneros是最近提交的一份手稿的主要作者，该手稿报告了Steller海狮中的这些元素。她发现了阿留申群岛各地区种群中虎头海狮幼崽的毛发和血液中多种元素的差异。在头发中，除锌外，所有测量的 12 种元素都因地区而异，这是基于独特的海洋学特征，即 Amchitka Pass。

她的发现表明，种群的地理位置在虎头海狮暴露于具有潜在毒性的非必需元素和身体健康所需的必需元素中发挥着重要作用。因此，调查人员需要考虑基本元素的缺乏，而不仅仅是那些可能有害或有毒的元素。

“你就是你吃的东西，这项研究反映了这一点，”西斯内罗斯说。“我们发现，这些地区中每个地区可用的食物来源都存在显着的化学成分差异，这些差异反映在虎头海狮种群中。我们现在正在非常仔细地观察猎物，一些猎物物种是人类的重要食物。

西斯内罗斯的元素发现也提供了证据，证明位于阿留申群岛中心附近的海洋阿姆奇特卡山口，前面提到的“钟形曲线”使虎头海狮幼崽的汞含量飙升 – 正在充当海洋表面下的屏障，似乎驱动了虎头海狮在山口以东和以西的不同化学成分。

“我们无法直观地看到海洋中的一些障碍或分裂，因为它们太深了，而且太复杂了，”奥哈拉说。“根据我们对鱼类和虎头海狮的研究，我们发现这个简单的通道在生物、物理和化学上将海洋分开了。

对人类健康的影响

世界各地杂货店的鱼都来自虎头海狮觅食的同一水域，因此人类密切关注虎头海狮饮食中的汞和其他元素非常重要。该团队将海狮视为环境哨兵。

值得庆幸的是，渔业正在帮助研究团队研究汞含量，向学术研究捐赠鱼类，并为VMBS进行的微量元素分析提供财政支持。到目前为止，商业渔业已经从阿留申群岛地区捐赠了约1,500条鱼。

奥哈拉说：“每个致力于寻找这些答案的人，从研究人员到NOAA，再到捐赠鱼类的渔民，我们都希望做出基于科学的决策。

 由于渔业的支持，研究人员已经能够测试捐赠的鱼的饮食标记，汞和硒等微量元素。

“对人类健康的好处是，在1,500条鱼中，我们只发现了大约13条汞浓度高于建议人类食用的水平，而这13条鱼中的大多数是黄色的爱尔兰领主，这是一种多刺的鱼，通常不包括在出售给人类的鱼中，”Rea说。

寻找答案

研究人员强调，他们并没有就导致汞含量上升或某些岛屿海狮种群恢复停滞的原因妄下结论。

“重要的是要注意，到目前为止，这些发现证明了相关性，或者这些事情同时发生，而不是因果关系，这意味着一个事件导致了另一个事件，”奥哈拉说。

 随着研究小组继续在阿留申群岛开展工作，O’Hara，Rea和Cisneros表示，他们感谢他们作为毒理学家工作的协作性质。

 “像这样的发现和对答案的持续追寻确实需要一个村庄，”Rea说。“这项研究将来自世界各地的学者聚集在一起，他们贡献了多种观点，并得到了各个行业和机构的支持，这些行业和机构对我们的发现有既得利益。

这些团队跨越边界相互学习，以确定了解太平洋微量元素以及海洋温度和pH值变化的最佳方法。

奥哈拉说，这项工作强调了这样一个事实，即人类如何影响海洋具有许多潜在的影响，这些影响在直觉上并不明显，海洋生物中汞含量的变化可能受到许多因素的驱动。

“我们在单个项目中找到答案，但它们像拼图一样拼在一起，以构建更大的图景，”Rea说。“在我们了解它们的环境发生了什么之前，我们不会完全了解虎头海狮的情况，因此与其他机构还有很多工作要做，继续我们的学术和行业合作是我们成功的关键。”

其他参与发现区域差异的研究人员包括来自兽医综合生物科学系（VIBS）微量元素研究实验室（TERL）的研究人员。墨西哥的相关工作（由Cisneros领导）包括已发表的墨西哥加利福尼亚湾自由放养的加利福尼亚海狮的汞和硒浓度研究结果。墨西哥和阿拉斯加国际研究的贡献者包括 TERL 主任 Robert Taylor 博士;来自 VIBS 的 Jill Hiney 博士;来自 VIBS 的 Carlos A. Rosado Berrios 博士;来自UAF的Ben Barst博士;以及来自UAF的研究生Michelle Trifari;在许多其他人中。