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另一项添加到日益增长的全球气候变化危险的影响:海洋变暖导致增加有害neurotoxicant甲基汞在受欢迎的海鲜,包括鳕鱼、大西洋蓝鳍金枪鱼,旗鱼,据研究由哈佛大学约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)和哈佛T.H.成龙公共卫生学院(HSPH)。

研究人员开发了一个史无前例的综合模型,模拟了环境因素,包括海水温度升高和过度捕捞,如何影响鱼类体内甲基汞的水平。研究人员发现,虽然控制汞排放已经成功地降低了鱼类体内的甲基汞水平,但不断升高的温度正在推动这些水平回升,并将在未来海洋生物体内的甲基汞水平中发挥重要作用。

这项研究发表在《自然》杂志上。

“这项研究在理解金枪鱼和旗鱼等海洋捕食者如何以及为什么会积累汞方面取得了重大进展,”戈登·麦凯海洋与HSPH环境化学教授、该论文的资深作者埃尔西·桑德兰(Elsie Sunderland)说。

“能够预测鱼类体内汞含量的未来是汞研究的圣杯,”海洋与人类保护协会(SEAS and HSPH)前研究助理、该论文第一作者阿米娜·沙塔普(Amina Schartup)说。“这个问题一直很难回答,因为直到现在,我们还没有很好地理解为什么大型鱼类体内的甲基汞含量如此之高。”

甲基汞是有机汞的一种,长期以来一直被认为是生物富集在食物网中的一种,这意味着食物链顶端的生物体内的甲基汞含量高于食物链底部的生物体内的甲基汞含量。但要了解影响这一过程的所有因素,你必须了解鱼类是如何生活的。

如果你曾经养过金鱼,你就会知道金鱼主要做两件事:吃和游。它们吃什么,吃多少,游多少都会影响甲基汞鱼在野外会积累多少。

让我们从鱼吃什么开始。

研究人员分析了缅因州海湾30年来的生态系统数据,包括对20世纪70年代至21世纪头10年期间大西洋鳕鱼和刺角鲨这两种海洋食肉动物的胃内容物的广泛分析。

研究人员根据他们的饮食建立了cod中甲基汞含量的模型,结果表明1970年的水平比2000年低了6%到20%。然而,尽管生活在相同的生态系统中,在食物网中占据着相似的位置,1970年模拟的多刺角鲨体内甲基汞的浓度比2000年高出33%到61%。是什么导致了这些差异?

20世纪70年代,由于过度捕捞,缅因湾的鲱鱼数量急剧减少。鳕鱼和带刺的角鲨都吃鲱鱼。没有了它,每个人都变成了不同的替代品。鳕鱼吃其他小鱼,如鲱鱼和沙丁鱼(小鲱鱼),它们的甲基汞含量很低。然而,多刺的角鲨用高甲基汞含量的食物代替鲱鱼,如鱿鱼和其他头足类动物。

当鲱鱼数量在2000年回升时,鳕鱼恢复到甲基汞含量较高的饮食,而多刺角鲨恢复到甲基汞含量较低的饮食。

还有一个影响鱼类饮食的因素:嘴的大小。

与人类不同,鱼不能咀嚼,所以大多数鱼只能吃进嘴里的食物。然而,也有一些例外。举个例子,剑鱼用它们那有名无实的嘴攻击大型猎物,这样它们就可以毫无抵抗地吃掉它们。头足类动物用它们的触须捕捉猎物,并用它们锋利的喙撕咬食物。

桑德兰说:“模拟头足类和剑鱼等生物体内的甲基汞水平一直存在一个问题,因为它们没有根据体型大小来遵循典型的生物积累模式。”“它们独特的进食模式意味着它们可以吃掉更大的猎物,这意味着它们吃的东西含有更多的甲基汞。我们能够在我们的模型中表现出来。”

但是鱼吃什么并不是唯一影响其甲基汞水平的因素。

当沙塔普开发这个模型时,她很难计算金枪鱼中的甲基汞含量,而金枪鱼是所有海洋鱼类中甲基汞含量最高的。它在食物网顶端的位置可以解释部分原因,但不能完全解释为什么它的含量如此之高。沙塔普从一个不太可能的地方获得了灵感:游泳运动员迈克尔·菲尔普斯(Michael Phelps)。

沙塔普回忆道:“当时我正在看奥运会,电视评论员们正在谈论迈克尔菲尔普斯(Michael Phelps)是如何在比赛中每天消耗1.2万卡路里的。”“我想,这比我摄入的热量多六倍。如果我们是鱼,他接触到的甲基汞是我的六倍。”

事实证明,高速捕猎者和洄游鱼类比食腐动物和其他鱼类消耗更多的能量,这就要求它们消耗更多的卡路里。

“这些迈克尔·菲尔普斯风格的鱼吃得比它们的体型大得多,但因为它们经常游泳,所以它们没有代偿性生长来减轻身体负担。所以,你可以把它作为一个函数来建模。”

另一个起作用的因素是水温;随着海水变暖,鱼会消耗更多的能量来游泳,这就需要更多的卡路里。

缅因湾是世界上水温上升最快的水域之一。研究人员发现,2012年至2017年间,大西洋蓝鳍金枪鱼体内的甲基汞含量以每年3.5%的速度增长,尽管汞排放量有所下降。

根据他们的模型,研究人员预测,与2000年相比,海水温度每升高1摄氏度,鳕鱼的甲基汞含量将增加32%,多刺角鲨鱼的甲基汞含量将增加70%。

该模型允许研究人员同时模拟不同的场景。例如:

Graphic of saltwater temperatures on the rise

,

Graphic with herring population decreasing

,

Graphic of decrease in mercury emissions学分:哈佛海洋

Schartup说:“这个模型允许我们同时观察所有这些不同的参数,就像在现实世界中发生的一样。”

“我们已经证明,不管生态系统中还发生了什么,减少汞排放的好处是成立的。但是如果我们想要在未来继续减少甲基汞接触的趋势,我们需要双管齐下。”“气候变化将加剧人类通过海产品接触甲基汞的情况,因此,为了保护生态系统和人类健康,我们需要同时控制汞排放和温室气体。同样重要的是要记住,鱼是一种非常健康的食物,当人们在饮食中不再吃鱼时,他们通常会选择不那么健康的替代品。我们都同意未来减少这些鱼中的甲基汞含量将是一件好事。”

这项研究是由海洋和人类保护协会的科林·p·萨克雷和克利夫顿·达松考共同撰写的;印度海得拉巴理工学院土木工程系的Asif Qureshi, Kandi, India;以及加拿大渔业和海洋协会的凯尔·吉莱斯皮和亚历克斯·汉克。

这项研究得到了美国环境保护局、美国国家科学基金会和日本基金会赞助的Nereus项目的部分支持。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/08/climate-change-pushing-up-levels-of-methylmercury-in-fish/

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