Klimaændringer vil sandsynligvis øge menneskers eksponering for giftigt methylkviksølv

Tilføj endnu et punkt til den stadigt voksende liste over de farlige virkninger af globale klimaændringer:Opvarmning af havene fører til en stigning i det skadelige neurotoksiske stof methylkviksølv i populær fisk og skaldyr, inklusive torsk, Atlantisk almindelig tun og sværdfisk, ifølge forskning ledet af Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Harvard T. H. Chan School of Public Health (HSPH).

Forskere udviklede en første af sin slags, omfattende model, der simulerer, hvordan miljøfaktorer, herunder stigende havtemperaturer og overfiskning, påvirkningsniveauer af methylkviksølv i fisk. Forskerne fandt ud af, at mens reguleringen af ​​kviksølvemissioner med held har reduceret niveauet af methylkviksølv i fisk, stigningstemperaturer driver disse niveauer op igen og vil spille en stor rolle i methylkviksølvniveauerne i havets liv i fremtiden.

Forskningen er publiceret i Natur .

"Denne forskning er et stort fremskridt i forståelsen af, hvordan og hvorfor havets rovdyr, såsom tun og sværdfisk, akkumulerer kviksølv, " sagde Elsie Sunderland, Gordon McKay professor i miljøkemi ved SEAS og HSPH, og seniorforfatter af papiret.

"At være i stand til at forudsige fremtiden for kviksølvniveauer i fisk er kviksølvforskningens hellige gral, sagde Amina Schartup, tidligere forskningsassistent ved SEAS og HSPH og førsteforfatter til papiret. "Det spørgsmål har været så svært at besvare, fordi indtil nu, vi havde ikke en god forståelse af, hvorfor methylkviksølvniveauet var så højt i store fisk."

Det har længe været forstået, at methylkviksølv, en type organisk kviksølv, bioakkumuleres i fødevæv, hvilket betyder, at organismer i toppen af ​​fødekæden har højere niveauer af methylkviksølv end dem i bunden. Men for at forstå alle de faktorer, der påvirker processen, du skal forstå, hvordan fisk lever.

Hvis du nogensinde har ejet en guldfisk, du ved, at fisk gør stort set to ting:spiser og svømmer. Hvad de spiser, hvor meget de spiser, og hvor meget de svømmer, påvirker alt sammen, hvor meget methylkviksølvfisk vil akkumulere i naturen.

Lad os starte med, hvad fisk spiser.

Forskerne indsamlede og analyserede 30 års økosystemdata fra Maine-bugten, herunder en omfattende analyse af maveindholdet i to marine rovdyr, Atlanterhavstorsk og pighaj fra 1970'erne til 2000'erne.

Forskerne fandt ud af, at niveauerne af methylkviksølv i torsk var 6 til 20 procent lavere i 1970, end de var i 2000. Piggehaj, imidlertid, havde niveauer 33 til 61 procent højere i 1970 sammenlignet med 2000 på trods af at de levede i det samme økosystem og indtog en lignende plads i fødenettet. Hvad skyldes disse forskelle?

I 1970'erne, Maine-bugten oplevede et dramatisk tab i sildebestanden på grund af overfiskning. Både torsk og pighaj spiser sild. Uden det, hver henvendte sig til en anden vikar. Torsk spiste andre små fisk som shads og sardiner, som har lavt indhold af methylkviksølv. Dogfish dog substitueret sild med højere indhold af methylkviksølvfoder såsom blæksprutter og andre blæksprutter.

Da sildebestanden steg tilbage i 2000, torsk vendte tilbage til en kost med højere indhold af methylkviksølv, mens piggehaj vendte tilbage til en kost med lavere indhold af methylkviksølv.

Der er en anden faktor, der påvirker, hvad fisk spiser:mundstørrelse.

I modsætning til mennesker, fisk kan ikke tygge - så de fleste fisk kan kun spise det, der passer i munden hele. Imidlertid, der er nogle få undtagelser. Sværdfisk, for eksempel, bruge deres titulære næb til at vælte store byttedyr, så de kan spise det uden modstand. Blæksprutter fanger bytte med deres tentakler og bruger deres skarpe næb til at rive mundfulde af.

"Der har altid været et problem med at modellere methylkviksølvniveauer i organismer som blæksprutter og sværdfisk, fordi de ikke følger typiske bioakkumulationsmønstre baseret på deres størrelse, " sagde Sunderland. "Deres unikke fodringsmønstre betyder, at de kan spise større bytte, hvilket betyder, at de spiser ting, der har bioakkumuleret mere methylkviksølv. Det var vi i stand til at repræsentere i vores model."

Men hvad fisk spiser, er ikke det eneste, der påvirker deres methylkviksølvniveauer.

Da Schartup udviklede modellen, hun havde problemer med at redegøre for methylkviksølvniveauerne i tun, som er blandt de højeste af alle havfisk. Dens plads på toppen af ​​fødenettet står for en del af dette, men forklarer ikke fuldt ud, hvor høje niveauerne er. Schartup løste det mysterium med inspiration fra en usandsynlig kilde:svømmeren Michael Phelps.

"Jeg så OL, og tv-kommentatorerne talte om, hvordan Michael Phelps indtager 12, 000 kalorier om dagen under konkurrencen, " huskede Schartup. "Jeg tænkte, det er seks gange flere kalorier, end jeg indtager. Hvis vi var fisk, han ville blive udsat for seks gange mere methylkviksølv end mig."

Det viser sig, højhastighedsjægere og trækfisk bruger meget mere energi end ådselædere og andre fisk, hvilket kræver, at de indtager flere kalorier.

"Disse fisk i Michael Phelps-stil spiser meget mere for deres størrelse, men fordi de svømmer så meget, de har ikke kompenserende vækst, der fortynder deres kropsbyrde. Så, du kan modellere det som en funktion, sagde Schartup.

En anden faktor, der spiller ind, er vandtemperaturen; efterhånden som vandet bliver varmere, fisk bruger mere energi på at svømme, som kræver flere kalorier.

Maine-bugten er et af de hurtigst opvarmende vandområder i verden. Forskerne fandt, at mellem 2012 og 2017, Methylkviksølvniveauet i atlantisk almindelig tun steg med 3,5 procent om året på trods af faldende udledning af kviksølv.

Baseret på deres model, forskerne forudsiger, at en stigning på 1 grad celsius i havvandstemperaturen i forhold til år 2000 vil føre til en stigning på 32 procent i methylkviksølvniveauet i torsk og en stigning på 70 procent i pighaj.

Modellen giver forskerne mulighed for at simulere forskellige scenarier på én gang. For eksempel:

En stigning på 1 grad i havvandstemperaturen og et fald på 20 procent i kviksølvemissioner resulterer i stigninger i niveauet af methylkviksølv på 10 procent hos torsk og 20 procent hos piggehaj.

En stigning på 1 grad i havvandstemperaturen og et kollaps i sildebestanden resulterer i et fald på 10 procent i niveauet af methylkviksølv i torsk og en stigning på 70 procent i pighaj.

Et fald på 20 procent i emissioner, uden ændringer i havvandstemperaturer, sænker niveauet af methylkviksølv i både torsk og pighaj med 20 procent.

"Denne model giver os mulighed for at se på alle disse forskellige parametre på samme tid, ligesom det sker i den virkelige verden, sagde Schartup.

"Vi har vist, at fordelene ved at reducere kviksølvemissionerne gælder, uanset hvad der ellers sker i økosystemet. Men hvis vi ønsker at fortsætte trenden med at reducere eksponeringen for methylkviksølv i fremtiden, vi har brug for en tostrenget tilgang, " sagde Sunderland. "Klimaændringer vil forværre menneskers eksponering for methylkviksølv gennem fisk og skaldyr, for at beskytte økosystemer og menneskers sundhed, vi er nødt til at regulere både kviksølvemissioner og drivhusgasser."