墨西哥洛斯伊斯洛特斯（Los Islotes）地区加利福尼亚海狮（Zalophus californianus）毛皮中必需元素与非必需元素浓度的决定因素：对“同一健康”（One Health）概念的启示

《Environmental Research》：Drivers of essential and non-essential element concentrations in California Sea Lion ( Zalophus californianus) lanugo at Los Islotes, Mexico: One Health Implications

元素浓度与生态因素在加州海狮幼崽胎毛中的关联研究。分析了2021-2023年Los Islotes采集的35-48份幼崽胎毛中必需（Ca,Fe,Mg,Se,Zn）和非必需（Cd,Hg,Pb,Sr）元素浓度，发现Mn-Fe和Ca-Cd-Mg-Sr两组元素间存在显著正相关。研究揭示环境变量（年份、δ13C/δ15N同位素、摄食生态）与生物变量（性别、体长）共同影响元素分布，其中Cd、Hg、Mg等元素浓度受显著影响。作为哨兵物种，加州海狮胎毛元素浓度可反映区域环境暴露，为评估人类健康风险提供依据。

　　这项研究聚焦于加利福尼亚海狮幼崽（*Zalophus californianus*）在兰瓜（lanugo）中的元素浓度，旨在评估这些元素对幼崽健康及生存的影响，并探讨其与母体（即孕期传递）之间的关系。通过分析这些数据，研究人员希望为环境中的元素浓度提供区域性基线值，从而支持未来对时间与空间变化趋势的研究。同时，由于加利福尼亚海狮被视为“哨兵物种”，它们在环境监测中具有重要价值，特别是在考虑人类健康时，因为人类也依赖于相似的生态环境和食物资源。

研究中提到的元素包括必需元素和非必需元素，其中必需元素如钙（Ca）、铁（Fe）、锰（Mn）、钠（Na）、硒（Se）、锌（Zn）等，在哺乳动物中具有重要的生理功能。然而，这些元素的缺乏或过量都可能对不同物种的生理过程产生负面影响，包括人类、家畜以及鳍足类动物。例如，硒的缺乏可能导致克山病和白肌病，影响生长和抗氧化能力；而硒的过量则可能导致硒中毒，影响代谢、生殖和中枢神经系统。类似地，铁的缺乏可能影响免疫系统、认知发展和细胞代谢，而铁的过量则可能导致铁沉积症和氧化组织损伤。

非必需元素如镉（Cd）、铅（Pb）和汞（Hg）虽然没有已知的生物功能，但它们的浓度即使在较低水平下也可能对生物体产生毒性影响。例如，镉可能引起神经毒性，并干扰生理过程，而汞则可能对神经系统产生影响。这些元素的浓度变化与海洋环境条件和人类活动密切相关，如沉积物的物理混合与侵蚀、大气沉积、潮汐混合与上升流、海底热液喷口、农业活动（包括化肥、农药的使用和径流）、旅游业（如化石燃料的燃烧、汽油泄漏等）以及工业活动等，都可能影响这些元素在海洋生态系统中的分布和浓度。

研究发现，兰瓜作为胎儿毛发，能够提供一种相对非侵入性的长期指示，反映在胚胎形成期间（即生长阶段）不同元素的循环浓度。然而，在鳍足类动物中，大多数元素的最优组织浓度和物种特异性敏感性仍不清楚，尤其是对于不同年龄和生命阶段的群体。因此，需要更多的研究来明确这些元素在不同生物体中的生理意义。

在本研究中，兰瓜样本来自墨西哥洛斯·伊洛特（Los Islotes）地区的加利福尼亚海狮幼崽，分别采集于2021年（n = 35）、2022年（n = 43）和2023年（n = 48）。研究发现，元素浓度受到多种因素的影响，包括年份、性别、长度以及生态因素（如通过碳同位素（?13C）和氮同位素（?1?N）推断的摄食生态，反映母体的饮食）。此外，年份与这些变量之间的相互作用也被评估。研究结果显示，元素浓度存在两个一致的正相关分组。第一组包括锰和铁，它们具有相似的化学性质、吸收和运输机制。第二组包括钙、镉、镁和锶，这些元素在维持心血管和肌肉骨骼健康方面起着重要作用，而镉与钙和镁之间的拮抗作用可能导致不良影响。

研究还指出，某些元素的浓度，如镉、汞、镁、铅、硫、硒和锌，受到生态变量的显著影响（p < 0.05），这表明环境变化和人类活动对顶级捕食者的元素浓度具有重要影响。这些元素的浓度变化可能与海洋环境条件的变化、如厄尔尼诺和拉尼娜事件，以及母体的摄食生态密切相关。因此，通过分析兰瓜中的元素浓度，可以更好地理解这些因素如何影响加利福尼亚海狮幼崽的健康，并为环境监测提供重要的参考。

此外，研究还发现，某些元素的浓度受到生物变量的显著影响，如性别和长度。例如，钙、镉、汞、镁、锰、硫、硒和锌的浓度在不同性别和不同长度的幼崽中存在差异，这可能与性别特异性的生理过程、生理需求以及元素积累模式有关。然而，这些元素浓度变化对幼崽健康和生存的具体影响仍不清楚，尤其是在其脆弱的发育阶段。因此，研究强调了在这一关键发育时期评估元素暴露的重要性。

加利福尼亚海狮作为繁殖期的物种，通常全年在同一个繁殖地活动，这使得通过分析其组织中的元素浓度，可以更有效地研究当地环境和海洋条件对元素浓度的影响。然而，在该地区，关于加利福尼亚海狮组织中元素浓度的研究仍然较少，主要集中在汞和硫上，而关于其他元素如镉、铜、铁、铅和锌的研究则相对有限。因此，本研究的发现填补了这一领域的空白，为未来更全面的元素研究提供了基础。

研究还指出，即使是小幅度的元素浓度变化，也可能对顶级捕食者产生显著影响，例如加利福尼亚海狮。这表明，了解环境中的元素浓度及其对生物体的潜在影响，对于评估区域生物的健康状况至关重要。因此，本研究的目标是确定加利福尼亚海狮幼崽兰瓜中的必需和非必需元素浓度，评估这些元素之间的潜在关系，并探讨生态和生物因素如何影响组织中的元素浓度。

研究结果显示，兰瓜中的元素浓度受到多种因素的影响，包括年份、性别、长度以及摄食生态。例如，研究发现，某些元素的浓度在不同年份之间存在显著差异，这可能反映了环境条件的变化。此外，性别对某些元素的浓度也具有显著影响，这可能与性别特异性的生理过程有关。而长度则可能与生理需求和元素积累模式相关。

研究还强调了加利福尼亚海狮作为“哨兵物种”的重要性。由于它们具有较长的寿命、较高的食物链地位、靠近污染源以及在“整体健康”视角下的价值，分析它们组织中的元素浓度可以作为评估环境元素浓度和人类潜在暴露的一个重要指标。因此，这项研究不仅有助于理解加利福尼亚海狮的健康状况，也为环境监测和人类健康研究提供了重要的参考。

通过本研究，研究人员获得了加利福尼亚海狮幼崽兰瓜中的元素浓度基线值，这将有助于未来对时间与空间变化趋势的研究。此外，研究还指出了某些元素的浓度变化可能与母体的摄食生态有关，因此，通过分析这些元素的浓度，可以更好地理解母体与幼崽之间的元素传递过程。这种传递过程可能受到多种因素的影响，包括母体的健康状况、孕期活动以及环境条件的变化。

研究还提到，兰瓜中的元素浓度可能受到母体孕期传递的影响，因此，分析这些浓度可以为理解母体与幼崽之间的元素传递提供重要信息。然而，由于这些元素在不同物种中的生理意义和影响机制仍不明确，因此，需要更多的研究来探索这些元素在不同生命阶段和不同环境条件下的变化。

总的来说，这项研究为理解加利福尼亚海狮幼崽的健康状况以及环境元素浓度提供了重要的科学依据。通过分析兰瓜中的元素浓度，研究人员能够评估这些元素对幼崽健康的影响，并为未来的研究提供基线数据。这些数据不仅有助于监测环境变化对海洋生物的影响，也为人类健康研究提供了重要的参考，特别是在考虑人类与海洋生物共享的生态环境和食物资源时。