海水温度上升,海鱼的汞含量也会上升
Mercury levels in fish are on the r
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海洋中生活的鱼类身体中的汞含量在上升,当气候变暖海水温度上升时,海洋生物受到毒性甲基水银附体的危险也在上升。
海鱼全球气候变化带来的最危险的影响之一,是变暖的海洋会导致地球上普遍享用的海产品中有害的神经毒素甲基水银含量会上升,包括鳕鱼、亚达兰大金枪鱼、和剑鱼(cod, Atlantic bluefin tuna, and swordfish)。这是根据哈佛大学最近的一项研究发现的。(according to research led by the Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) and the Harvard T.H. Chan School of Public Health (HSPH))
研究人员利用首创的综合模型(first-of-its-kind),模仿环境因素包括增加样本海水温度、海水中过度养殖,来研究样本海水中生活的鱼类身体的甲基汞含量水平。
研究人员发现,当控制和规范汞排放已经陈宫减少样本海水里鱼类的甲基汞水平,而强化海水温度上升让已经下降的鱼类体内的汞含量迅速回升,并且在未来海水生活鱼类甲基汞水平方面扮演重要的作用。
这项最新研究发表在自然杂志上。(Nature)
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这项研究的重要作用是,初步了解海洋捕食者像金枪鱼和剑鱼是如何和为什么会在身体里聚集有毒的汞。
研究人员认为,如果能够预测未来海洋鱼类身体中的汞含量,就像是汞研究中的圣杯(Holy Grail of mercury research)。一个比较难以回答的问题是,现在还不清楚为什么在体型大的海洋鱼类中甲基汞的水平会如此之高。
长久以来,研究人员普遍认为甲基汞是一种有机汞(orgnanic mercury),通过食物链的食物网在生物体内聚集,意味着食物链顶端的那些生物会比低端的生物拥有更高含量的甲基汞。(bioaccumulates in food webs, meaning organisms at the top of the food chain have higher levels of methylmercury than those at the bottom)为了了解所有影响这一聚集过程的各种因素,需要首先了解鱼类生存环境。
如果你养过金鱼,你会知道金鱼会一直做两样事情:吃东西和游泳。吃什么,吃多少,或者每天游动多少,同样会影响有多少含量的甲基汞会积聚在野生环境里的鱼类身上。
通过控制生存环境里的汞排放,可以陈工减少鱼类身体内的甲基汞含量,而强化海水温度上升则会让甲基汞含量迅速回升。
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先来看看鱼类的食物。
研究人员分析了缅因湾30年以来的海洋生物系统数据,也包括亚达兰大金枪鱼和白斑角鲨从从上世纪70年代到2000年代的胃部食物构成。
在亚达兰大金枪鱼为模型的分析中发现上世纪70年代比2000年代,体内的甲基汞含量要低6-20%;而白斑角鲨体内的甲基汞含量则要同时期高33-61%,尽管它们生活在同样的生态系统环境里,有着同样的食物网。怎么产生的这个迥然不同的结果?
在上世纪70年代,缅因湾正在经历由于过度养殖造成的大规模鲱鱼数量减少。金枪鱼和白斑角鲨同样都是把鲱鱼作为主要食物(herring),没有鲱鱼然后只好找其它替代者。金枪鱼开始吃鲥鱼和沙丁鱼(shads and sardines (small herring),小型的鲱鱼类),这些小型鱼类体内甲基汞的含量较低。白斑角鲨转向鱿鱼和其它头足类动物,(squid and other cephalopods),这些鱼类体内含有高含量的甲基汞。
当缅因湾海域内的鲱鱼数量在2000年代恢复之后,金枪鱼转而吃下的食物比之前30年来要富含高水平含量的甲基汞,又开始吃鲱鱼了;白斑角鲨开始吃鲱鱼,则是转向甲基汞含量较低的食物。
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再来看看另外一个影响鱼类吃什么食物的因素,鱼类嘴巴的大小。T
不像人类作为哺乳动物,鱼类不能咀嚼功能,所以鱼类选择食物往往是根据他们嘴型的大小。当然也有少数例外,剑鱼可以用似剑的头部毫无阻挡当地敲开大型猎物满足口腹之欲,头足类生物如乌贼和章鱼,可以用他们的触须把猎物包围,然后用锐利尖嘴扯开食物开吃。
所以,研究人员认为对于头足类海洋生物和剑鱼,不能用典型的常规生物集聚结构去分析体内的甲基汞含量,它们特殊的捕食方式它们经常猎食比它们个头大的海洋生物,也就是说它们体内更有可能集聚更高含量水平的有毒甲基汞。
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鱼类吃什么,并不是影响体内甲基汞水平的唯一因素。
当Schartup 建立研究模型的时候,她在计算金枪鱼tuna体内的甲基汞含量水平的时候遇到了麻烦,金枪鱼体内的甲基汞含量水坪是海洋鱼类中最高的,这没法解释。在观看奥利匹克游泳竞赛,观看迈克尔菲利普斯游泳的时候,她有了灵感。
当时体育节目上评论员解说,迈克尔菲利普斯(Michael Phelps)在竞赛中一天要消耗掉12000大卡热量。当时她就想,这是常人一天消耗热量的六倍。如果是金枪鱼,是不是因为速度快6倍,比别的鱼类暴露在甲基汞里面的概率也是六倍?
按照逻辑推理,高速度的捕食者和游动的鱼类,比那些固守一隅的食腐者鱼类(scavengers)和其它游动少的鱼类,会消耗掉体内更多的热量,因此需要吃更多的食物来补充体内的热量消耗。
象金枪鱼这种迈克尔菲利普斯类型的鱼,因为游得如此之快,会吃掉比它们体型大得多的食物数量。由于体型并没有因此变大,不能稀释掉体内大量消耗食物带来的甲基汞负担,因此它的甲基汞含量如此之高就可以解释通了。
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另外一个因素是关于水温。当水温变高时候,鱼类需要消耗更多能量去游泳,因此需要更多的食物。
缅因湾是地球上水温变暖最快的区域之一。研究发现,在2012到2017年,亚特兰大蓝鳍金枪鱼体内的甲基汞含量每年上升3.5%,尽管该区域的汞排放水平在下降。
基于研究人员设立的这个模型,研究人员预测相比2000年,海水温度增高一度,将会导致金枪鱼体内的甲基汞含量生生32%,白斑角鲨体内的甲基汞含量会上升70%。
这个模型也可以让研究人员可以模拟不同的情境,进行推算。
The model allows the researchers to simulate different scenarios at once. For example:
推算结果一 推算结果二 推算结果三7
通过不同的模拟推算,可以发现不同因素相互作用,对于鱼类体内甲基汞含量水平的影响。
首先,控制减少重金属汞排放,是一个非常重要的生态环境影响因素,不论其它什么因素影响,都必须坚定不移。
其次,气候变暖会恶化影响人类吃到嘴里的鱼类体内的甲基汞含量水平,最终影响人类健康。所以为了保护升天系统和人类健康,人们不仅需要控制减少往海洋里的重金属汞的排放,还需要减少温室气体排放,为减缓气候变暖做些什么。
第三,目前来看,虽然鱼类的甲基汞含量有上升的风险,但是总体来说吃海鱼还是比较健康安全的。大可不必因噎废食切换到其它食物,因为目前鱼类对于人类来说还是不可替代的。当然,可以选择甲基汞风险较小的鱼类,或者未来通过共同努力降低鱼类体内的甲基汞水平。
This study was co-authored by Colin P. Thackray and Clifton Dassuncao of SEAS and HSPH; Asif Qureshi of the Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology Hyderabad, Kandi, India; and Kyle Gillespie and Alex Hanke of Fisheries and Oceans Canada.