专栏名称: 生命的智慧

华东师范大学课程《海洋与生命》《水生生物学》《动物学》和《水生生物学原理与进展》师生们的学习感悟。

Nature | 气候变化和过度捕捞使鱼类越来越毒？

生命的智慧 · 公众号 · 科技自媒体 · 2024-09-29 00:00

主要观点总结

本文探讨了气候变化和过度捕捞对海洋捕食者神经毒性的影响，主要关注甲基汞（MeHg）在捕食性鱼类中的积累和其对人类健康的影响。文章指出，在全球政策目标制定时，尚未考虑海洋生态系统持续变化对人类食用的海洋捕食者中甲基汞生物累积的影响。实验数据和生态系统模型表明，气候变化和过度捕捞增加了海洋捕食者体内的神经毒性。文章还探讨了海水温度、过度捕捞以及海水中甲基汞浓度对不同物种甲基汞浓度的影响，并设置了五种情景进行模拟。最后，文章提出了气候变化和营养结构变化对人类健康的影响，以及我们需要对这些问题进行深入思考和做出选择的问题。

关键观点总结

关键观点1: 气候变化和过度捕捞增加了海洋捕食者体内的神经毒性。

由于环境中甲基汞（MeHg）浓度在捕食性鱼类中被放大百万倍或更多，人群暴露于甲基汞的风险增加。暴露于甲基汞所造成的长期神经认知缺陷会一直持续到成年，导致全球成本高昂。

关键观点2: 全球政策目标制定时未充分考虑海洋生态系统的变化。

尽管有全球性的公约旨在保护环境和人类健康，避免有毒重金属的排放，但在制定全球政策目标时，尚未考虑海洋生态系统持续变化对人类频繁食用的海洋捕食者中甲基汞生物累积的影响。

关键观点3: 过度捕捞和气候变化对海洋生物营养结构产生扰动。

过度捕捞导致某些鱼类种群数量波动，改变了食物网的结构和剩余物种的猎物可获得性。这种变动对海洋捕食者体内甲基汞的影响以及气候变化的持续性影响尚不完全清楚。

关键观点4: 模型预测了不同情景下甲基汞浓度的影响。

利用历史温度记录和生态系统模型进行模拟，预测了不同因素（如海水温度、过度捕捞和海水中甲基汞浓度）对不同物种甲基汞浓度的影响。这些预测为我们理解气候变化和营养结构变化对海洋生态系统的影响提供了重要依据。

关键观点5: 我们需要思考气候变化和营养结构变化对人类健康的影响。

文章最后提出了气候变化和营养结构变化对人类健康的巨大影响，并指出我们需要在这两者之间做出选择。同时，也讨论了寻找其他替代品和减少汞排放等可能的解决方案。

正文

Nature | 气候变化和过度捕捞增加了海洋捕食者的神经毒性

美味的金枪鱼罐头，营养还是毒药？图片来源：https://theconversation.com/how-much-tuna-can-i-eat-a-week-before-i-need-to-worry-about-mercury-176682

在美国，人群暴露于甲基汞的82%来自海产品的消费，近40 %来自新鲜金枪鱼和金枪鱼罐头。

在捕食性鱼类中，环境中甲基汞（MeHg）浓度被放大百万倍或更多。暴露于甲基汞所造成的儿童长期神经认知缺陷会一直持续到成年，所导致的全球成本超过200亿美元。

首个全球人为汞减排条约《关于汞的水俣公约》于2017年生效图片来源：https://www.unep.org/news-and-stories/story/minamata-convention-mercury-marks-three-years-protecting-human-health-and

2013年，在联合国环境规划署的主持下，国际社会通过了一项新的条约，即《关于汞的水俣公约》。该公约以日本水俣湾命名，以铭记上世纪五六十年代工业汞污染造成的惨痛健康损失的教训。

该条约的目的是保护环境和人类健康，避免人类排放和释放有毒重金属。它规范了汞的整个生命周期——其供应、贸易、使用、排放、释放、储存以及废物和受污染场地的管理。

但是...

在制定全球政策目标时，尚未考虑海洋生态系统的持续变化对人类(例如,金枪鱼、鳕鱼和剑鱼)频繁食用的海洋捕食者中甲基汞生物累积的影响。

过度捕捞大西洋鳕鱼图片来源： https://www.science.org/content/article/massive-collapse-atlantic-cod-didn-t-leave-evolutionary-scars

几百年来，人类对西北大西洋渔业的开发导致鲱鱼、龙虾和鳕鱼的种群数量出现了较大的波动，进而改变了食物网的结构和剩余物种的猎物可获得性。这种变动对海洋捕食者体内甲基汞会有怎样的影响？

海洋捕捞船图片来源: https://planettuna.com/en/an-ocean-without-tuna/

与此同时...

海水受气候变化的影响正持续性升温。目前，实验数据和实测数据都表明，温度升高将导致淡水鱼体内甲基浓度升高，然而由于海洋鱼类的温度生态位较窄，目前对野生海洋鱼类的影响却知之甚少。

海水持续性升温图片来源： https://www.newyorker.com/news/daily-comment/why-is-the-sea-so-hot

因此...

科学家们利用30多年的数据和生态系统模型来揭示其中的奥秘。

结果表明，在 20 世纪 70 年代，由于过度捕捞和鲱鱼的减少，大西洋鳕鱼(Atlantic cod)消耗了比 21 世纪多 8 % 的小型集群。而 21 世纪初大西洋鳕鱼更依赖较大的鲱鱼、龙虾和其他大型无脊椎动物作为食物来源。

20世纪70年代大西洋鳕鱼(大于10kg)的模拟组织甲基汞浓度比 21 世纪初低 6 - 20 % 。

20世纪70年代，当鲱鱼被限制时，多刺狗鱼(Spiny dogfish)的食物来源包括较高比例(约20 %)的鱿鱼和其他头足类。这些头足类相较于其他被捕食的鱼类，体内具有更高的MeHg浓度。21世纪初多刺狗鱼食用更多的鲱鱼和其他鳕鱼。

20世纪70年代多刺狗鱼体内模拟的甲基汞浓度比21世纪初高33 - 61 %。

这些结果表明，过度捕捞对海洋生物营养结构的扰动可能会对不同物种的MeHg浓度产生不同的影响

为了进一步探究海水升温、过度捕捞以及海水中甲基汞浓度对大西洋鳕鱼和多刺狗鱼组织甲基汞浓度的影响，设置了五种情景进行模拟。

○ 对 15 公斤的大西洋鳕鱼，模型预测海水温度相对于2000年增加1℃将导致模拟的组织甲基汞浓度增加32 %。过度捕捞鲱鱼所造成的营养结构改变将导致鱼类甲基汞浓度下降12 %。在没有生态系统变化的情况下，模拟的鱼类甲基汞浓度与海水甲基汞浓度成正比。如果假设海水中的甲基汞浓度因汞负荷的降低而下降约20 %，那么这3个因素的共同作用将导致大西洋鳕鱼组织中的甲基汞浓度下降10 %。

○ 对于 5 公斤的多刺狗鱼，模型估计温度升高1 ° C会导致组织甲基汞浓度增加70 %，而改用以低鲱鱼丰度为特征的饲料会导致鱼类甲基汞增加50 %。当结合假设的海水甲基汞浓度下降20 %时，模型预测狗鱼组织中甲基汞浓度将增加70 % 。

利用历史温度记录进一步考察了近期温度变化对另一种重要海洋捕食者大西洋蓝鳍金枪鱼( ABFT)中甲基汞生物富集的影响。

○ 在不考虑温度影响的情况下，大西洋蓝鳍金枪鱼中甲基汞浓度的变化滞后于海水甲基汞浓度峰值5年，且峰值的幅度相对于海水(图2c ,虚线)有所衰减。

○ 历史温度振荡导致大西洋蓝鳍金枪鱼(图2c ,实线)中最大甲基汞浓度增加6年的滞后，并将大西洋蓝鳍金枪中模拟的组织甲基汞浓度相对于观测值(图2c ,符号)的标准误差从120 ng g-1 (图2c ,虚线)降低到95 ng g-1 (图2c ,实线)。

○ 来自缅因湾的14年大西洋蓝鳍金枪鱼的实测浓度在1990年至2012年间下降了31 %。模型结果进一步表明，20世纪90年代25 - 40 %的组织甲基汞下降归因于这10年间的温度降低(图2d )。

○ 而模拟结果也显示，缅因湾持续变暖使得此前的下降趋势将发生了逆转，预计2015年将增加近30 %，并持续到2030年(图2d )。

这些结果说明了气候驱动的海洋生态系统变化对海洋食物网中生物累积毒物的巨大影响。

最后...

如果气候变化和营养结构的改变，人类不对此加以思考，我们最终还是要做选择题，是“健康”还是“营养”？是寻找其他替代品还是进一步减少汞排放为后代谋福祉？

参考文献：Schartup, A. T., Thackray, C. P., Qureshi, A., Dassuncao, C., Gillespie, K., Hanke, A., & Sunderland, E. M. (2019). Climate change and overfishing increase neurotoxicant in marine predators. Nature, 572(7771), Article 7771. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1468-9

创作人：燕冉天津大学