Mercurul descărcat în părul de focă de elefant din nord afectează apa de mare de coastă care înconjoară coloana PNAS
Editat de François M. M. Morel, Universitatea Princeton, Princeton, NJ și aprobat pe 4 august 2015 (primit pentru revizuire 2 aprilie 2015)
Semnificaţie
Mercurul este o neurotoxină puternică care se acumulează în rețelele alimentare, reprezentând o amenințare globală pentru sănătatea mediului. Mamiferele marine sunt specii santinelă obișnuite pentru studierea poluării marine; cu toate acestea, rolul lor potențial ca vectori de contaminanți pentru ecosistemele locale a fost rar abordat. Cuantificând concentrația și forma chimică a mercurului în apa de mare afectată de colonizarea elefantului nordic (Mirounga angustirostris), am demonstrat aici că ecologia comportamentală a mamiferelor marine poate influența în mod substanțial ciclul mercurului de pe litoral. Nivelurile ridicate de metilmercur (MeHg) în apa de mare adiacentă la rookery în timpul sezonului de mutare pot deveni biodisponibile la niveluri trofice mai mici, indicând faptul că ansamblurile mari de mamifere marine reprezintă o sursă importantă de MeHg pentru lanțurile alimentare din apropierea țărmului și pentru pescuitul marin de coastă, amenințând astfel sănătatea ecosistemului.
Abstract
Metilmercurul (MeHg) este o neurotoxină puternică care este biomagnificată de aproximativ 1-10 milioane de ori în carnivorele acvatice, cum ar fi elefantul nordic (Mirounga angustirostris), ale cărui excreții și pelajul mutat, la rândul lor, constituie o sursă de contaminare a MeHg de mediu la nivelul baza lanțurilor alimentare marine. Potențialul acestei contaminări de sus în jos este cel mai mare în zonele de coastă, cu ecosisteme marine productive, care oferă habitate ideale pentru coloniile mari de mamifere marine, care se pot număra în mii. Această reciclare a MeHg a fost evidentă prin compararea concentrațiilor totale de mercur (HgT) și MeHg în apa de mare și HgT în pelajul năpădit de M. angustirostris, la coloana pinipedă din Rezervația de Stat Año Nuevo cu concentrații în siturile de coastă învecinate din California centrală. Concentrațiile de apă de mare de MeHg în jurul turnării (medie = 2,5 pM) au fost semnificativ mai mari decât cele de la siturile de coastă de comparație (medie = 0,30 pM) și au fost la fel de mari ca 9,5 pM în timpul sezonului de mutare a M. angustirostris. În consecință, excrementele și mușchii din această colonie de mamifere marine și, probabil, din alte populații de prădători marini, constituie o sursă majoră de MeHg la baza lanțului alimentar marin local.
Emisiile antropice au crescut depunerile globale de mercur atmosferic (Hg) în oceane de trei până la cinci ori de la preindustriale (1, 2). Deși mai mult de 95% din intrările industriale și naturale sunt forme anorganice de Hg [de exemplu, Hg (0) și Hg (II)], o mică fracțiune de Hg anorganic este convertită prin activitate microbiană în metilmercur (MeHg), o neurotoxină organică care se bioacumulează ușor în organismele marine și se biomagnifică în lanțurile alimentare (3 ⇓ –5). Ca rezultat, concentrațiile de MeHg la prădătorii cu nivel înalt de trofie (de exemplu, pești piscivori, păsări și mamifere marine) pot atinge niveluri care le sunt dăunătoare fiziologic și care constituie o amenințare pentru sănătatea umană (6, 7).
Locații de prelevare a probelor de apă de mare. (A) Locațiile Año Nuevo și site-urile de comparație de-a lungul coastei centrale din California. (B) Harta detaliată care prezintă stațiile de prelevare de la capătul sudic al recoltei de reproducție continentală Año Nuevo în timpul sezonului de mutare a elefantului nordic 2012 (M1 - M6) și sezonului de reproducere 2013 (B1 - B6), precum și a plajei Cove Año Situl de prelevare a rezervei de stat Nuevo.
Obiectivul acestui studiu a fost de a testa ipoteza fundamentală a contaminării cu Hg de sus în jos prin compararea concentrațiilor totale de Hg (HgT) și MeHg în apa de mare din apropierea mării de la coloana de focă a elefanților de nord din Año Nuevo South Beach cu cele ale apei de mare de pe site-urile de comparație afectate de populațiile mari de mamifere marine (Fig. 1). În plus, pelajul de mormânt al elefantului nordic a fost analizat pentru HgT pentru a determina dacă tegumentul sloughed-off a reprezentat o sursă potențială de Hg pentru ecosistemul local.
Rezultate
Nu am găsit concentrații de apă de mare HgT măsurate la Año Nuevo (eșantionat în mai 2012 și februarie 2013) comparativ cu siturile de coastă din apropiere care nu aveau populații mari de mamifere marine (eșantionat în aprilie 2012; Tabelul 1 și Fig. 2B). Concentrațiile totale de Hg în apa de mare de suprafață colectate de la capătul sonor al recoltei de reproducție continentală Año Nuevo, unde majoritatea elefantelor de nord au fost scoase, au variat între 3,1 și 34,0 pM și au fost comparabile în timpul sezoanelor de reproducere și de mutare (Fig. 2B) . Acest interval a fost similar cu concentrațiile observate la locurile de comparație (9,2-41,7 pM), unde cea mai mare valoare HgT a fost de la râul San Lorenzo, care trece prin orașul Santa Cruz.
Concentrațiile de HgT și MeHg în apa de mare nefiltrată în apropierea țărmului și în elefantul nordic de focă au născut în pelaj