Stigende kviksølvniveauer kan bidrage til faldende bestande af Steller-søløve

Et team af forskere fra Texas A&M University og andre institutioner har gjort en overraskende opdagelse om stigende kviksølvniveauer i Steller-søløvehvalpe, som kan have skadelige virkninger på den truede art.

Holdets årtilange indsats for at studere kviksølv i Steller-søløver på Aleutian Islands – striben af ​​øer, der strækker sig mellem Rusland og Alaska og adskiller Beringhavet og Stillehavet – har afsløret, at antallet af unger født med potentielt farlige niveauer af kviksølv i deres blod og pels steg med mere end 50 % fra 2011 til 2018, før de udjævnes i 2019.

Kviksølv - et "tungmetal", ikke-essentielt element - kan være giftigt for nogle dyr, herunder mennesker, i høje koncentrationer. Forskellige former for kviksølv kan indføres i miljøet via emissioner fra menneskelige aktiviteter; det kan også introduceres naturligt gennem seismisk aktivitet (som vulkaner) og smeltende permafrost, hvilket gør det sværere at udpege årsagen til dets stigning i fødenettet.

Før han kom til Texas A&M-fakultetet som professor i veterinær toksikologi ved School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS), var Dr. Todd O'Hara en toksikolog i Alaska, som udførte undersøgelser af, om kviksølvniveauer var sikre i havet og fødenet.

"Mens vores resultater ikke har indikeret en umiddelbar trussel mod mennesker via det, vi spiser fra denne del af havet, har de rejst spørgsmål om, hvordan kviksølv og andre elementer kan fortsætte med at ændre sig i nogle af de fisk, vi spiser nu, som stigende havtemperatur tendenser fortsætter," sagde O'Hara

Niveauerne af kviksølv fundet i ungerne i et stort set afsidesliggende område fik holdet til at udvide sin forskningsindsats i at søge efter årsagen og til at undersøge ændringer i andre elementer i Steller-søløvebestandene.

Holdet forsøger at afgøre, om der er en sammenhæng mellem højere kviksølvniveauer i søløveunger og befolkningsnedgang.

'Tungmetaller' og sundhed

Steller-søløver blev føjet til listen over truede arter i 1990'erne, men deres populationer begyndte at komme sig i nogle dele af Aleutian Islands i begyndelsen af ​​2000'erne, hvor den østlige særskilte population blev afnoteret i 2013.

For at finde ud af, hvorfor nogle grupper forblev i tilbagegang, gik forskere sammen med National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) og kommercielt fiskeri via Ocean Peace Inc. for at indsamle information om de forskellige populationer fra nybegyndere, hvor hvalpe og deres bytte studeres.

"Da vi startede denne forskning i det sydøstlige Alaska, fandt vi meget få unger med alarmerende niveauer af kviksølv," sagde Dr. Lorrie Rea, en forskningsprofessor ved University of Alaska Fairbanks (UAF), som spiller en væsentlig rolle i holdets Steller-hav. løveforskningsprogram.

"Da vi kom til de vestlige aleutiske øer, fandt vi hvalpe med kviksølvkoncentrationer, der var tre til fire gange højere end de højeste, vi så i andre regioner. Da vi bevægede os mod Rusland langs Aleuternes ø-kæde, faldt koncentrationerne igen, så det er næsten som en klokkeformet kurve."

Forskerne havde opdaget et område med højere kviksølvkoncentrationer i Steller-søløvehvalpe langs denne ø-kæde.

Forskerne fandt også ud af, at blandt befolkningerne i de forskellige regioner på Aleuterne overlappede dem med højere kviksølvniveauer de befolkninger, der stadig kæmper for at genvinde deres antal. Dette fik holdet til at undersøge kviksølvstigninger som en mulig bidragsyder til søløvens manglende bestandsgenopretning.

Holdet fandt et forhold mellem Steller-søløvehvalpe med høje kviksølvniveauer og visse slags fisk i deres mødres kost.

O'Hara sagde, at den største bekymring er overførslen af ​​kviksølv til fosteret, som er sårbart over for negative virkninger.

"Kviksølv er kendt for at påvirke immunsundheden negativt hos mennesker, og en af ​​Todds kandidatstuderende, Stephanie Kennedy, fastslog, at det har en lignende effekt hos dyr som Steller-søløver," sagde Rea.

Kviksølvniveauer kan også påvirke kroppens evne til at løse oxidativ stress, som skader det generelle helbred ved at holde antioxidantniveauet relativt lavt og forårsage vævsnedbrydning over tid. Derfor besluttede holdet at inkludere mange væsentlige elementer, såsom selen, i forskningsindsatsen.

"Oxidativ stress er især vigtigt for dykkende pattedyr såsom søløver, fordi de går igennem lange vejrtrækninger, når de går for at fouragere eller jage fisk," sagde Rea. "Jo længere åndedræt bruger meget ilt, så det er vigtigt at have denne evne til at modvirke det oxidative stress for deres daglige fødesøgning."

O'Hara sagde, at mange selen-afhængige processer er kendt for at være involveret i denne beskyttelse og også spiller en rolle i at beskytte mod kviksølvtoksikose eller forgiftning.

Metaldetektorer

Efter at have opdaget forskelle i kviksølvniveauer mellem Steller-søløvepopulationer på forskellige steder langs Aleutian Islands, satte holdet sig for at afgøre, om andre elementer også varierede i hvalpe.

Holdet arbejdede sammen med Dr. Daniela "Hanny" Alejandra Murillo Cisneros, en post-doc forsker ved Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste i La Paz, hovedstaden Baja California Sur, Mexico.

Cisneros er hovedforfatter på et nyligt indsendt manuskript, der rapporterer om disse elementer i Stellers søløver. Hun afslørede forskelle i adskillige elementer i hår og blod hos Steller-søløvehvalpe blandt befolkninger på tværs af regionerne på Aleuterne. I hår var alle 12 målte grundstoffer forskellige efter region, undtagen zink, baseret på et særskilt oceanografisk træk, Amchitka Pass.

Hendes opdagelse viste, at befolkningernes geografiske placering spiller en væsentlig rolle i Steller-søløvernes eksponering for både ikke-essentielle elementer, som er potentielt giftige, og væsentlige elementer, som er nødvendige for et godt helbred. Efterforskere skal derfor overveje mangler ved væsentlige elementer og ikke kun dem, der kan være skadelige eller giftige.

"Du er, hvad du spiser, og denne forskning afspejler det," sagde Cisneros. "Det, vi fandt, er, at der er betydelige kemiske sammensætningsforskelle i de tilgængelige fødekilder i hver af disse regioner, og disse forskelle afspejles i Steller-søløvebestandene. Vi kigger meget nøje på bytte nu, og nogle af de byttedyr er vigtig føde for mennesker."

Cisneros' elementære opdagelser giver også beviser for, at det oceaniske Amchitka-pas - beliggende nær centrum af Aleutian Islands, hvor den tidligere nævnte "klokkeformede kurve" spidser i kviksølvniveauet af Steller søløveunger - fungerer som en barriere under havets overflade, synes at drive den varierende kemiske sammensætning af Steller-søløver øst og vest for passet.

"Vi kan ikke visuelt se nogle af barriererne eller opdelingerne i havet, fordi de er så dybe, og de er så komplicerede," sagde O'Hara. "Baseret på vores undersøgelser i fisk og Steller-søløver viser vi, at dette enkle pas har opdelt havet biologisk, fysisk og kemisk."

Konsekvenser for menneskers sundhed

Fisk i dagligvarebutikker rundt om i verden kommer fra de samme farvande, som Stellers søløver fouragerer i, hvilket gør det vigtigt for mennesker at være meget opmærksomme på kviksølv og andre elementer i Steller-søløvens kost. Holdet betragter søløven som en miljøvagt.

Heldigvis hjælper fiskeindustrien forskerhold med at studere kviksølvniveauer ved at donere fisk til akademisk forskning og økonomisk støtte til sporstofanalysen udført på VMBS. Indtil videre har kommercielt fiskeri doneret omkring 1.500 fisk fra Aleutian Islands-regionen.

"Alle, der arbejder på at finde disse svar, fra forskeren til NOAA til fiskeren, der donerer fisk, vi ønsker alle videnskabsbaseret beslutningstagning," sagde O'Hara.

På grund af støtten fra fiskeindustrien har forskerne været i stand til at teste de donerede fisk for kostmarkører, kviksølv og sporstoffer som selen.

"Det gode for menneskers sundhed er, at af de 1.500 fisk fandt vi kun omkring 13, der havde kviksølvkoncentrationer, der var over de niveauer, der anbefales til konsum, og de fleste af de 13 var gule irske herre, som er en tornet fisk, der ikke typisk er inkluderet i fisk solgt til mennesker," sagde Rea.

Fiske efter svar

Forskerne understreger, at de ikke drager konklusioner om, hvad der forårsager de stigende kviksølvniveauer eller den standsede søløvebestand på nogle øer.

"Det er vigtigt at bemærke, at disse resultater indtil videre beviser korrelation, eller at disse ting skete på samme tid, ikke årsagssammenhæng, hvilket ville betyde, at den ene begivenhed forårsagede den anden," sagde O'Hara.

Da forskerholdet fortsætter sit arbejde på Aleutian Islands, sagde O'Hara, Rea og Cisneros, at de er taknemmelige for den kollaborative karakter af deres arbejde som toksikologer.

"Opdagelser som denne og den fortsatte jagt på svar kræver virkelig en landsby," sagde Rea. "Denne forskning bringer akademikere fra hele verden sammen, som bidrager med flere perspektiver samt støtte fra forskellige industrier og agenturer med en særlig interesse i det, vi finder."

Holdene lærer af hinanden på tværs af grænsen for at afgøre, hvad der er de bedste metoder til at forstå sporstoffer i Stillehavet og ændringer i havets temperatur og pH.

O'Hara sagde, at dette arbejde fremhæver det faktum, at hvordan mennesker påvirker havet har mange potentielle virkninger, som ikke er intuitivt indlysende, og ændringer i kviksølvniveauer i havets liv kan være drevet af mange faktorer.

"Vi finder svar i individuelle projekter, men de samles som puslespilsbrikker for at skabe et større billede," sagde Rea. "Vi vil ikke helt forstå, hvad der sker med Steller-søløver, før vi forstår, hvad der sker med deres miljø, så der er meget mere arbejde, der skal gøres med andre agenturer, og at fortsætte vores akademiske samarbejde og industrisamarbejde er nøglen til vores succes."

Andre forskere, der er involveret i at opdage de regionale forskelle, omfatter dem fra Trace Elements Research Laboratory (TERL) i Department of Veterinary Integrative Biosciences (VIBS). Deres papir er udgivet i Science of The Total Environment .

Det relaterede og relevante arbejde i Mexico (ledet af Cisneros), offentliggjort i Marine Pollution Bulletin , omfatter fund af kviksølv- og selenkoncentrationer i fritgående californiske søløver i Californiens Golf, Mexico. Bidragydere til den internationale forskning i Mexico og Alaska omfatter Dr. Robert Taylor, TERL-direktør; Dr. Jill Hiney fra VIBS; Dr. Carlos A. Rosado Berrios fra VIBS; Dr. Ben Barst fra UAF; og kandidatstuderende Michelle Trifari fra UAF; blandt mange andre.

Flere oplysninger: Michelle P. Trifari et al., Forbindelsesspecifikke stabile isotoper af aminosyrer afslører indflydelse af trofisk niveau og primære produktionskilder på kviksølvkoncentrationer i fisk fra Aleutian Islands, Alaska, Science of The Total Environment (2023). DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.168242

T.E. Symon et al., Kviksølv- og selenkoncentrationer i lanugo af fritgående californiske søløver i den sydlige Californiske Bugt, Mexico, Marine Pollution Bulletin (2023). DOI:10.1016/j.marpolbul.2023.115712

Journaloplysninger: Science of the Total Environment , Marine Pollution Bulletin

Leveret af Texas A&M University