Nature｜太平洋鲑鱼大洲尺度的营养物和污染物输送

生态环境科学 · 公众号 · · 2025-01-18 08:30

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研究聚焦于太平洋鲑鱼在 1976-2015 年期间对北美大陆营养物质和污染物运输的影响。随着鲑鱼种群结构变化，其运输的营养物和污染物数量增加，但营养物增长更快，使生态效益更显著，不过污染物仍对部分捕食者有风险。此研究为探究其他迁徙物种的类似现象提供了范例。

1 研究背景

迁徙动物运输营养物质和有机物质对生态系统有重要影响，但也可能带来污染物，太平洋鲑鱼是典型例子，其向内陆生态系统输送海洋物质，刺激生产力的同时也增加了污染物暴露风险。

以往对太平洋鲑鱼营养物质输送研究较多，对其携带的持久性、生物累积性和毒性（ PBT ）污染物及营养与污染物的生态权衡研究较少。

2 研究方法

2.1 数据来源

鲑鱼洄游数据 ：收集 1 976-2015年太平洋鲑鱼5种主要物种（大鳞大麻哈鱼、大麻哈鱼、银大麻哈鱼、粉红大麻哈鱼和红大麻哈鱼）在4个区域（白令海、阿拉斯加中部、阿拉斯加东南部、不列颠哥伦比亚和美国西海岸）的洄游数量和生物量数据，部分数据通过已有研究及渔业捕捞数据估算。

营养和污染物数据 ：从科学文献和报告中提取太平洋鲑鱼组织中氮（ N ）、磷（ P ）、二十碳五烯酸（ EPA ）、二十二碳六烯酸（ DHA ）、汞（ Hg ）、多氯联苯（ PCBs ）、滴滴涕（ DDTs ）和多溴联苯醚（ PBDEs ）等营养物质和污染物浓度数据，共 363 个估计值，涉及至少 6798 条鱼，但数据存在时间和区域组合的局限性。

2.2 建模方法

用广义线性混合模型估计鲑鱼物种间营养和污染物浓度，考虑物种、区域和数据源等因素，确定先验分布并通过模拟验证其合理性。

用广义相加模型模拟鲑鱼年洄游生物量，以年份为预测变量，物种和区域组合为嵌套变量，并利用部分历史数据确定先验参数。

通过蒙特卡洛采样将鲑鱼洄游生物量和化学浓度的后验分布相乘，估算营养和污染物运输量，同时进行敏感性分析确定影响运输估计精度的主要因素，并计算各物种营养与污染物运输比例及对大陆运输的相对贡献。

3 研究结果

3.1 大陆尺度运输估计

1976-2015 年，每年约 1.19 亿条太平洋鲑鱼洄游，运输数千吨营养物质（如 9000 吨氮、 1100 吨磷等）和数千克污染物（如 7 千克汞、 1.6 千克多氯联苯等）。

粉红大麻哈鱼、红大麻哈鱼和大麻哈鱼占比超 95% ，其中粉红大麻哈鱼数量和生物量占比最大，运输的营养和污染物也最多，约占 35% 。

3.2 群落变化对运输的影响

2015 年总洄游生物量比 1976 年高约 75000 吨（ 32% ），导致营养 + 污染物总体输入增加约 3400 吨（ 30% ），其中营养物质增加 23%-32% ，污染物增加 19%-25% 。主要是鲑鱼数量增加抵消了个体变小的影响。

粉红大麻哈鱼对营养和污染物运输增加的贡献最大（约 80% ），其在运输中的比例随种群增长而增加，红大麻哈鱼比例则相应下降，其他物种变化较小。不同区域受鲑鱼群落组成变化影响不同，如白令海区域输入减少，而其他区域增加。

3.3 物种特异性运输模式

大鳞大麻哈鱼个体大、营养和污染物浓度高，污染物负载潜力最大；粉红大麻哈鱼相对较小、营养和污染物浓度低，但营养与污染物比例最高。

从 1976-2015 年，大鳞大麻哈鱼相对污染物运输比例下降，银大麻哈鱼比例上升，其他物种相对稳定。各物种对营养和污染物年度输送的重要性不同，如粉红大麻哈鱼运输营养和部分污染物比例最大，而红大麻哈鱼和大麻哈鱼输送汞最多，大鳞大麻哈鱼污染物输入贡献相对其营养输入和生物量比例偏高。

3.4 生态重要性

鲑鱼介导的营养运输和污染物运输同步增加，但营养运输增长更快，在大陆尺度上使生态效益更显著，但仍需关注污染物对部分鲑鱼捕食者的风险，如秃头鹰。

对人类而言，食用太平洋鲑鱼总体有益，但不同物种风险 - 效益比不同，大鳞大麻哈鱼消费风险相对较高。

4 研究结论与展望

研究表明太平洋鲑鱼种群结构变化影响营养和污染物运输，未来需研究其对生态系统功能和野生动物种群的综合影响，以及营养和污染物在生态系统中的命运和质量平衡模式。

建议加强对太平洋鲑鱼营养和污染物浓度的长期监测，获取更多物种特异性和时间分辨率更高的数据，以改进模型和深入研究海洋 - 淡水营养和污染物运输现象。

(水平有限，敬请指正）

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