Wetenschap
Stijgende kwikniveaus kunnen bijdragen aan de afnemende populaties Steller-zeeleeuwen
Een team van onderzoekers van de Texas A&M University en andere instellingen heeft een verrassende ontdekking gedaan over de stijgende kwikniveaus bij Steller-zeeleeuwenjongen, die schadelijke gevolgen kunnen hebben voor de bedreigde soort.
De tien jaar durende inspanningen van het team om kwik te bestuderen bij Steller-zeeleeuwen op de Aleoeten – de strook eilanden die zich uitstrekt tussen Rusland en Alaska en de Beringzee en de Stille Oceaan scheiden – hebben onthuld dat het aantal jongen dat wordt geboren met potentieel gevaarlijke niveaus van kwik in hun bloed en vacht is tussen 2011 en 2018 met meer dan 50% gestegen, voordat het in 2019 afvlakt.
Kwik – een ‘zwaar metaal’, een niet-essentieel element – kan bij hoge concentraties giftig zijn voor sommige dieren, waaronder mensen. Via emissies als gevolg van menselijke activiteiten kunnen verschillende vormen van kwik in het milieu terechtkomen; het kan ook op natuurlijke wijze worden geïntroduceerd door seismische activiteit (zoals vulkanen) en smeltende permafrost, waardoor het moeilijker wordt om de oorzaak van de toename ervan in het voedselweb te achterhalen.
Voordat Dr. Todd O'Hara bij de Texas A&M-faculteit kwam als hoogleraar veterinaire toxicologie aan de School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS), was hij een toxicoloog in Alaska die onderzoek deed naar de vraag of de kwikniveaus veilig waren in de oceaan en de oceanen. voedselweb.
"Hoewel onze bevindingen niet hebben aangegeven dat er sprake is van een onmiddellijke bedreiging voor de mens via wat we uit dit deel van de oceaan eten, hebben ze wel vragen opgeroepen over hoe kwik en andere elementen kunnen blijven veranderen in sommige van de vissen die we nu eten als de temperatuur van de oceaan stijgt." De trends gaan door", aldus O'Hara
De kwikniveaus die bij de pups in een grotendeels afgelegen gebied werden aangetroffen, waren voor het team aanleiding om zijn onderzoeksinspanningen uit te breiden op zoek naar de oorzaak en om veranderingen in andere elementen in de Steller-zeeleeuwenpopulaties te onderzoeken.
Het team probeert vast te stellen of er een verband bestaat tussen hogere kwikniveaus bij zeeleeuwenjongen en de afname van de populatie.
'Zware metalen' en gezondheid
Steller-zeeleeuwen werden in de jaren negentig aan de lijst met bedreigde diersoorten toegevoegd, maar hun populaties begonnen zich begin jaren 2000 in sommige delen van de Aleoeten te herstellen, waarbij de oostelijke populatie in 2013 van de lijst werd geschrapt.
Om te ontdekken waarom sommige groepen in verval bleven, werkten onderzoekers samen met de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) en de commerciële visserij via Ocean Peace Inc. om informatie te verzamelen over de verschillende populaties van kolonies waar pups en hun prooien worden bestudeerd.
"Toen we met dit onderzoek in Zuidoost-Alaska begonnen, vonden we heel weinig jongen met een alarmerend kwikgehalte", zegt dr. Lorrie Rea, onderzoeksprofessor aan de University of Alaska Fairbanks (UAF), die een belangrijke rol speelt in de Steller-zee van het team. leeuwenonderzoeksprogramma.
‘Toen we eenmaal op de West-Aleoeten waren aangekomen, vonden we jongen met een kwikconcentratie die drie tot vier keer hoger was dan de hoogste die we in andere regio’s zagen. Toen we langs de Aleoeten-eilanden richting Rusland trokken, daalden de concentraties weer, dus het lijkt bijna op een klokvormige curve."
De onderzoekers hadden langs deze eilandenketen een gebied ontdekt met hogere kwikconcentraties bij Steller-zeeleeuwenpups.
De onderzoekers ontdekten ook dat onder de populaties in de verschillende regio's van de Aleoeten de populaties met hogere kwikniveaus overlapten met de populaties die nog steeds moeite hebben om hun aantal te herstellen. Dit bracht het team ertoe de stijging van het kwik te onderzoeken als mogelijke bijdrage aan het gebrek aan herstel van de populatie bij de zeeleeuw.
Het team ontdekte een verband tussen Steller-zeeleeuwenpups met een hoog kwikgehalte en bepaalde soorten vis in het dieet van hun moeders.
O'Hara zei dat de grootste zorg de overdracht van kwik naar de foetus is, die kwetsbaar is voor nadelige effecten.
"Het is bekend dat kwik een negatieve invloed heeft op de gezondheid van het immuunsysteem bij mensen, en een van Todds studenten, Stephanie Kennedy, heeft vastgesteld dat het een soortgelijk effect heeft bij dieren als Steller-zeeleeuwen," zei Rea.
Kwikniveaus kunnen ook van invloed zijn op het vermogen van het lichaam om oxidatieve stress op te lossen, wat de algehele gezondheid schaadt door de antioxidantniveaus relatief laag te houden en na verloop van tijd weefselafbraak te veroorzaken. Daarom besloot het team veel essentiële elementen, zoals selenium, in de onderzoeksinspanningen op te nemen.
"Oxidatieve stress is vooral belangrijk voor duikende zoogdieren zoals zeeleeuwen, omdat ze lange adem inhouden als ze op zoek gaan naar vis, of jagen", zei Rea. "Het langer inhouden van de adem verbruikt veel zuurstof, dus het vermogen om de oxidatieve stress tegen te gaan is belangrijk voor hun dagelijkse foerageergedrag."
O'Hara zei dat bekend is dat veel seleniumafhankelijke processen betrokken zijn bij deze bescherming en ook een rol spelen bij de bescherming tegen kwiktoxicose of vergiftiging.
Metaaldetectoren
Nadat het team verschillen in kwikniveaus tussen de Steller-zeeleeuwenpopulaties op verschillende punten langs de Aleoeten had ontdekt, ging het team op zoek naar de vraag of andere elementen ook bij de jongen varieerden.
Het team werkte samen met Dr. Daniela "Hanny" Alejandra Murillo Cisneros, een postdoctoraal onderzoeker bij Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste in La Paz, de hoofdstad van Baja California Sur, Mexico.
Cisneros is hoofdauteur van een onlangs ingediend manuscript waarin deze elementen bij Steller-zeeleeuwen worden beschreven. Ze ontdekte verschillen in talrijke elementen in het haar en bloed van Steller-zeeleeuwenjongen tussen populaties in de regio's van de Aleoeten. In haar waren alle twaalf gemeten elementen per regio verschillend, behalve zink, gebaseerd op een duidelijk oceanografisch kenmerk, de Amchitka-pas.
Haar ontdekking toonde aan dat de geografische locaties van de populaties een belangrijke rol spelen in de blootstelling van de Steller-zeeleeuwen aan zowel niet-essentiële elementen, die potentieel giftig zijn, als essentiële elementen, die nodig zijn voor een goede gezondheid. Onderzoekers moeten dus rekening houden met de tekortkomingen van essentiële elementen en niet alleen met de elementen die schadelijk of giftig kunnen zijn.
"Je bent wat je eet, en dit onderzoek weerspiegelt dat", zei Cisneros. ‘Wat we ontdekten is dat er significante verschillen in de chemische samenstelling bestaan in de voedselbronnen die in elk van deze regio’s beschikbaar zijn, en die verschillen worden weerspiegeld in de Steller-zeeleeuwenpopulaties. We bekijken de prooien nu heel nauwkeurig, en sommige van de prooisoorten zijn belangrijk voedsel voor de mens."
De elementaire ontdekkingen van Cisneros leveren ook bewijs dat de oceanische Amchitkapas – gelegen nabij het centrum van de Aleoeten waar de eerder genoemde ‘klokvormige curve’ piekt in het kwikniveau van Steller-zeeleeuwenpups – functioneert als een barrière onder het oceaanoppervlak die lijkt de variërende chemische samenstelling van Steller-zeeleeuwen ten oosten en ten westen van de pas te drijven.
"We kunnen sommige barrières of scheidingen in de oceaan niet visueel zien omdat ze zo diep en zo ingewikkeld zijn", zei O'Hara. "Op basis van onze onderzoeken bij vissen en Steller-zeeleeuwen laten we zien dat deze eenvoudige pas de oceaan biologisch, fysisch en chemisch heeft verdeeld."
Implicaties voor de menselijke gezondheid
De vissen in supermarkten over de hele wereld komen uit dezelfde wateren waarin Steller-zeeleeuwen foerageren, waardoor het voor mensen belangrijk is om goed te letten op kwik en andere elementen in het dieet van Steller-zeeleeuwen. Het team beschouwt de zeeleeuw als een schildwacht voor het milieu.
Gelukkig helpt de visserijsector onderzoeksteams bij het bestuderen van de kwikniveaus door vis te doneren aan academisch onderzoek en financiële steun te verlenen voor de analyse van sporenelementen die bij de VMBS wordt uitgevoerd. Tot nu toe heeft de commerciële visserij ongeveer 1.500 vissen uit de regio van de Aleoeten gedoneerd.
"Iedereen die werkt aan het vinden van deze antwoorden, van de onderzoeker tot NOAA tot de vissers die vis doneren, we willen allemaal op wetenschap gebaseerde besluitvorming", zei O'Hara.
Dankzij de steun van de visserijsector hebben de onderzoekers de gedoneerde vissen kunnen testen op dieetmarkers, kwik en sporenelementen zoals selenium.
"Het goede voor de menselijke gezondheid is dat we van de 1.500 vissen er slechts ongeveer 13 hebben gevonden met een kwikconcentratie die boven de aanbevolen niveaus voor menselijke consumptie lag, en de meeste van de 13 waren gele Ierse heer, een stekelige vis die niet typisch is voor menselijke consumptie." opgenomen in vis die aan mensen wordt verkocht,' zei Rea.
Vissen naar antwoorden
De onderzoekers benadrukken dat ze niet voorbarig conclusies trekken over de oorzaak van de stijgende kwikniveaus of het vastgelopen herstel van de zeeleeuwenpopulatie op sommige eilanden.
"Het is belangrijk op te merken dat deze bevindingen tot nu toe een correlatie bewijzen, of dat deze dingen op hetzelfde moment gebeurden, en niet een oorzakelijk verband, wat zou betekenen dat de ene gebeurtenis de andere veroorzaakte", zei O'Hara.
Terwijl het onderzoeksteam zijn werk op de Aleoeten voortzet, zeiden O'Hara, Rea en Cisneros dat ze dankbaar zijn voor het collaboratieve karakter van hun werk als toxicologen.
"Voor dit soort ontdekkingen en de voortdurende zoektocht naar antwoorden is echt een dorp nodig", zei Rea. "Dit onderzoek brengt academici van over de hele wereld samen die meerdere perspectieven bijdragen, evenals steun van verschillende industrieën en instanties met gevestigde belangen in wat we vinden."
De teams leren over de grens van elkaar om te bepalen wat de beste aanpak is om sporenelementen in de Stille Oceaan en veranderingen in de oceaantemperatuur en pH te begrijpen.
O'Hara zei dat dit werk het feit benadrukt dat de manier waarop mensen de oceaan beïnvloeden veel potentiële effecten heeft die niet intuïtief voor de hand liggen, en dat veranderingen in het kwikniveau in het oceaanleven door veel factoren kunnen worden veroorzaakt.
"We vinden antwoorden in individuele projecten, maar ze vallen als puzzelstukjes samen om een groter geheel te bouwen", zei Rea. "We zullen pas volledig begrijpen wat er met Steller-zeeleeuwen gebeurt als we begrijpen wat er met hun omgeving gebeurt, dus er is nog veel meer werk aan de winkel met andere instanties en het voortzetten van onze academische en industriële samenwerking is de sleutel tot ons succes." P>
Andere onderzoekers die betrokken zijn bij het ontdekken van de regionale verschillen zijn onder meer die van het Trace Elements Research Laboratory (TERL) van het Department of Veterinary Integrative Biosciences (VIBS). Hun artikel is gepubliceerd in Science of The Total Environment .
Het gerelateerde en relevante werk in Mexico (onder leiding van Cisneros), gepubliceerd in Marine Pollution Bulletin , omvat bevindingen over kwik- en seleniumconcentraties bij vrij rondlopende Californische zeeleeuwen in de Golf van Californië, Mexico. Bijdragers aan het internationale onderzoek in Mexico en Alaska zijn onder meer Dr. Robert Taylor, directeur van TERL; Dr. Jill Hiney van VIBS; Dr. Carlos A. Rosado Berrios van VIBS; Dr. Ben Barst van UAF; en afstudeerder Michelle Trifari van UAF; onder vele anderen.