Voeg nog een item toe aan de steeds groter wordende lijst van de gevaarlijke gevolgen van wereldwijde klimaatverandering:opwarmende oceanen leiden tot een toename van het schadelijke neurotoxische methylkwik in populaire zeevruchten, inclusief kabeljauw, Atlantische blauwvintonijn en zwaardvis, volgens onderzoek onder leiding van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) en de Harvard T.H. Chan School of Public Health (HSPH).

Onderzoekers ontwikkelden een eerste in zijn soort, uitgebreid model dat simuleert hoe omgevingsfactoren, waaronder stijgende zeetemperaturen en overbevissing, impactniveaus van methylkwik in vissen. De onderzoekers ontdekten dat hoewel de regulering van kwikemissies met succes het methylkwikgehalte in vissen heeft verlaagd, stijgende temperaturen drijven die niveaus weer op en zullen in de toekomst een belangrijke rol spelen in de methylkwikniveaus van het zeeleven.

Het onderzoek is gepubliceerd in Natuur .

"Dit onderzoek is een belangrijke stap vooruit in het begrijpen hoe en waarom oceaanroofdieren, zoals tonijn en zwaardvis, accumuleren kwik, " zei Elsie Sunderland, de Gordon McKay Professor of Environmental Chemistry bij SEAS en HSPH, en senior auteur van het artikel.

"In staat zijn om de toekomst van kwikniveaus in vissen te voorspellen, is de heilige graal van kwikonderzoek, " zei Amina Schartup, voormalig onderzoeksmedewerker bij SEAS en HSPH en eerste auteur van het artikel. "Die vraag was zo moeilijk te beantwoorden omdat, tot nu, we begrepen niet goed waarom het methylkwikgehalte zo hoog was in grote vissen."

Het is al lang bekend dat methylkwik, een soort organisch kwik, bioaccumuleert in voedselwebben, wat betekent dat organismen aan de bovenkant van de voedselketen hogere niveaus van methylkwik hebben dan die aan de onderkant. Maar om alle factoren te begrijpen die het proces beïnvloeden, je moet begrijpen hoe vissen leven.

Als je ooit een goudvis hebt gehad, je weet dat vissen eigenlijk twee dingen doen:eten en zwemmen. Wat zij eten, hoeveel ze eten, en hoeveel ze zwemmen, heeft allemaal invloed op hoeveel methylkwikvissen zich in het wild ophopen.

Laten we beginnen met wat vissen eten.

De onderzoekers verzamelden en analyseerden 30 jaar ecosysteemgegevens uit de Golf van Maine, inclusief een uitgebreide analyse van de maaginhoud van twee mariene roofdieren, Atlantische kabeljauw en doornhaai uit de jaren 70 tot 2000.

De onderzoekers ontdekten dat het methylkwikgehalte in kabeljauw in 1970 6 tot 20 procent lager was dan in 2000. Doornhaai, echter, had niveaus 33 tot 61 procent hoger in 1970 vergeleken met 2000, ondanks het feit dat ze in hetzelfde ecosysteem leefden en een vergelijkbare plaats in het voedselweb innamen. Wat verklaart deze verschillen?

In de jaren zeventig, de Golf van Maine kende een dramatisch verlies aan haringpopulatie als gevolg van overbevissing. Zowel kabeljauw als doornhaai eten haring. Zonder het, elk wendde zich tot een andere vervanger. Kabeljauw at andere kleine vissen zoals shads en sardines, die weinig methylkwik bevatten. Doornhaai echter, gesubstitueerde haring met voedsel dat hoger is in methylkwik, zoals inktvis en andere koppotigen.

Toen de haringpopulatie in 2000 terugkeerde, kabeljauw keerde terug naar een dieet dat hoger was in methylkwik, terwijl doornhaai terugkeerde naar een dieet dat lager was in methylkwik.

Er is nog een andere factor die van invloed is op wat vissen eten:de grootte van de mond.

In tegenstelling tot mensen, vissen kunnen niet kauwen, dus de meeste vissen kunnen alleen eten wat in hun geheel in hun mond past. Echter, er zijn een paar uitzonderingen. Zwaardvis, bijvoorbeeld, gebruiken hun titulaire rekeningen om grote prooien neer te halen, zodat ze het zonder weerstand kunnen eten. Koppotigen vangen prooien met hun tentakels en gebruiken hun scherpe snavels om mondvol af te scheuren.

"Er is altijd een probleem geweest met het modelleren van methylkwikniveaus in organismen zoals koppotigen en zwaardvissen, omdat ze geen typische bioaccumulatiepatronen volgen op basis van hun grootte, " zei Sunderland. "Door hun unieke voedingspatroon kunnen ze grotere prooien eten, wat betekent dat ze dingen eten die meer methylkwik hebben verzameld. Dat hebben we in ons model kunnen weergeven."

Maar wat vissen eten is niet het enige dat hun methylkwikniveaus beïnvloedt.

Toen Schartup het model aan het ontwikkelen was, ze had problemen met het verklaren van de methylkwikgehaltes in tonijn, die tot de hoogste van alle zeevissen behoren. Zijn plaats aan de top van het voedselweb verklaart hier een deel van, maar verklaart niet volledig hoe hoog de niveaus zijn. Schartup loste dat mysterie op met inspiratie uit een onwaarschijnlijke bron:zwemmer Michael Phelps.

"Ik keek naar de Olympische Spelen en de tv-commentatoren hadden het over hoe Michael Phelps 12 consumeert, 000 calorieën per dag tijdens de wedstrijd, " herinnerde Schartup zich. "Ik dacht, dat is zes keer meer calorieën dan ik consumeer. Als we vissen waren, hij zou worden blootgesteld aan zes keer meer methylkwik dan ik."

Zoals het blijkt, snelle jagers en trekvissen verbruiken veel meer energie dan aaseters en andere vissen, wat vereist dat ze meer calorieën consumeren.

"Deze vissen in Michael Phelps-stijl eten veel meer voor hun grootte, maar, omdat ze zo veel zwemmen, ze hebben geen compenserende groei die hun lichaamsbelasting verdunt. Dus, je kunt dat modelleren als een functie, ’ zei Schartup.

Een andere factor die een rol speelt, is de watertemperatuur; als het water warmer wordt, vissen gebruiken meer energie om te zwemmen, waarvoor meer calorieën nodig zijn.

De Golf van Maine is een van de snelst opwarmende watermassa's ter wereld. De onderzoekers ontdekten dat tussen 2012 en 2017, Het methylkwikgehalte in de Atlantische blauwvintonijn is met 3,5 procent per jaar gestegen, ondanks de afnemende uitstoot van kwik.

Op basis van hun model, de onderzoekers voorspellen dat een stijging van de zeewatertemperatuur met 1 graad Celsius ten opzichte van het jaar 2000 zou leiden tot 32 procent meer methylkwik in kabeljauw en 70 procent meer doornhaai.

Met het model kunnen de onderzoekers verschillende scenario's tegelijk simuleren. Bijvoorbeeld:

Een stijging van de zeewatertemperatuur met 1 graad en een afname van 20 procent van de kwikemissies resulteren in een toename van het methylkwikgehalte van 10 procent in kabeljauw en 20 procent in doornhaai.

Een stijging van de zeewatertemperatuur met 1 graad en een ineenstorting van de haringpopulatie resulteren in een afname van 10 procent van het methylkwikgehalte in kabeljauw en een toename van 70 procent in doornhaai.

20 procent minder uitstoot, zonder verandering in zeewatertemperaturen, verlaagt het methylkwikgehalte in zowel kabeljauw als doornhaai met 20 procent.

"Met dit model kunnen we al deze verschillende parameters tegelijkertijd bekijken, net zoals het in de echte wereld gebeurt, ’ zei Schartup.

"We hebben aangetoond dat de voordelen van het verminderen van de uitstoot van kwik bestaan, ongeacht wat er verder in het ecosysteem gebeurt. Maar als we de trend van vermindering van de blootstelling aan methylkwik in de toekomst willen voortzetten, we hebben een tweeledige aanpak nodig, " zei Sunderland. "Klimaatverandering zal de menselijke blootstelling aan methylkwik via zeevruchten verergeren, om ecosystemen en de menselijke gezondheid te beschermen, we moeten zowel de uitstoot van kwik als de broeikasgassen reguleren."