《Journal of Fish Biology》：Marine migration influences mercury accumulation in anadromous Arctic char (Salvelinus alpinus)
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汞（Hg）是一种全球分布的毒性金属，存在于北方自然环境中，在食物网中生物放大并在顶级捕食性鱼类（如北极红点鲑（Salvelinus alpinus））中生物累积——这是一种具有环极分布的多次产卵物种。北极红点鲑表现出多种生活史类型，其中洄游性的溯河产卵生活史类
汞（Hg）是一种全球分布的毒性金属，存在于北方自然环境中，在食物网中生物放大并在顶级捕食性鱼类（如北极红点鲑（Salvelinus alpinus））中生物累积——这是一种具有环极分布的多次产卵物种。北极红点鲑表现出多种生活史类型，其中洄游性的溯河产卵生活史类型支持了北极和亚北极地区的许多自给性及小规模商业渔业。尽管溯河产卵的北极红点鲑通常比非溯河产卵的同种个体具有更低的汞浓度，但导致该生活史群体内显著个体间差异的机制尚未得到充分研究。研究人员于2018年和2019年在努纳武特伊魁特附近巴芬岛的内弗罗比舍湾捕获了总共119尾溯河产卵的北极红点鲑，以调查溯河产卵生活史类型北极红点鲑在汞浓度个体间差异的原因。正如假设，汞浓度随着海洋猎物依赖性的增加而显著降低；使用δ34S比率量化的海洋猎物依赖性解释了汞变异的93%。更依赖海洋（相对于淡水）猎物的北极红点鲑具有更低的汞浓度。在评估的一组生物变量中，δ34S比率和平均体生长率（年龄体长）是汞浓度的最佳预测因子，两者在常见年龄组（即9–13龄）中均与汞浓度呈负相关。对于具有迁移数据的样本，汞浓度随着首次迁移年龄的增加而增加（R2=0.32），并随着海洋迁移次数的增加而降低（R2=0.57），表明生活史策略的可塑性影响溯河产卵北极红点鲑的汞浓度。总体而言，结果表明栖息地利用和摄食环境（即淡水与海洋）的差异在决定溯河产卵北极红点鲑的汞（Hg）生物累积中起着重要作用。
**论文解读：海洋洄游影响溯河产卵北极红点鲑（Salvelinus alpinus）的汞积累**
**研究背景与问题**
汞（Hg）是一种全球分布的神经毒性金属，通过大气和海洋运输过程在北极环境中广泛存在。由于其生物累积和食物网生物放大特性，Hg对包括人类在内的顶级捕食者构成健康风险。北极红点鲑（Salvelinus alpinus）是加拿大因纽特人最重要的自给性鱼类，具有多种生活史类型，其中溯河产卵型个体在海洋中摄食，通常比淡水定居型个体具有更低的汞浓度。然而，导致溯河产卵个体间汞浓度显著差异的机制尚未被充分研究。已有研究表明，鱼类体内汞浓度受生长速率、体脂含量、营养级和栖息地利用等因素影响，但溯河产卵北极红点鲑在海洋和淡水之间迁移，其摄食环境的可塑性可能对汞积累产生复杂影响。当前气候变化和人类干扰正威胁着北极溯河物种的分布和迁移行为，理解驱动个体间汞浓度差异的机制对于评估食物安全至关重要。因此，本研究旨在调查加拿大努纳武特地区弗罗比舍湾溯河产卵北极红点鲑个体间汞浓度变异的原因，重点探究海洋猎物依赖性和生长速率对汞积累的作用。
**研究内容与结论**
研究人员于2018年和2019年在巴芬岛内弗罗比舍湾捕获了119尾溯河产卵北极红点鲑，通过分析其肌肉组织中的总汞（THg）浓度、稳定同位素比率（δ13C、δ15N、δ34S）以及生长和迁移历史数据，揭示了影响个体间汞浓度差异的关键因素。研究发现，δ34S比率（反映海洋与淡水猎物依赖性的指标）解释了93%的THg浓度变异，且与THg浓度呈强负相关，表明海洋摄食依赖性越强的个体，汞浓度越低。此外，平均体生长率（年龄体长）和δ34S共同成为最佳预测因子，其中生长速率与汞浓度也呈负相关，支持了体生长稀释（SGD）假说。对于有迁移数据的13尾鱼，首次迁移年龄与汞浓度正相关（R2=0.32），而海洋迁移次数与汞浓度负相关（R2=0.57），表明早期和频繁的海洋迁移有助于降低汞积累。所有样本的THg浓度均低于加拿大卫生部0.5 ppm湿重的消费指南，也低于鱼类毒性阈值，表明这些个体未受到明显的汞毒性影响。
这项研究发表在《Journal of Fish Biology》上，其重要意义在于首次明确量化了δ34S比率在解释溯河产卵北极红点鲑个体间汞浓度差异中的主导作用，并揭示了迁移历史（首次迁移年龄和迁移次数）对汞积累的调控效应。研究结果强调了海洋摄食环境在降低汞生物累积中的关键角色，并为气候变化可能减少溯河现象、进而增加北极红点鲑汞浓度并威胁北方食物安全提供了警示。
**关键技术与方法**
研究人员在加拿大努纳武特伊魁特附近的内弗罗比舍湾（Frobisher Bay）于2018年和2019年夏季使用多丝刺网采集了119尾溯河产卵北极红点鲑样本。主要技术方法包括：（1）稳定同位素分析：使用元素分析仪-同位素比率质谱仪测定肌肉组织的δ13C、δ15N和δ34S比率，以评估摄食生态（底栖vs.浮游、淡水vs.海洋）；（2）总汞分析：采用热分解原子吸收分光光度法（DMA-80）测定THg浓度，并验证甲基汞（MeHg）占比超过90%；（3）耳石微化学分析：对29尾鱼的耳石进行激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICPMS）分析，以确定锶（Sr）浓度时间序列，从而推断首次迁移年龄和海洋迁移次数；（4）统计建模：使用Akaike信息准则（AICC）对27个候选模型进行排序，选择最优预测变量组合，并评估变量重要性权重。
**研究结果**
**3.1 描述性统计**
119尾溯河产卵北极红点鲑的THg平均浓度为222.26 ng/g干重，所有个体低于0.5 ppm湿重消费指南。鱼体叉长、重量、年龄、生长率、体况因子、C:N、δ13C、δ15N、δ34S、THg浓度、首次迁移年龄和迁移次数的均值、标准差和范围见表1。δ34S范围最广（-3.51‰至17.03‰），反映了个体间淡水至海洋摄食依赖性的巨大差异。δ15N和δ34S与叉长呈正相关，但存在因首次迁移年龄差异导致的数据分叉。
**3.2 汞与硫的关系**
AICC分析显示，27个候选模型中置信集（AIC权重在10%以内）包含5个模型，所有模型均包含δ34S和年龄体长，且两者重要性权重均为1。δ34S和年龄体长均与THg浓度呈负相关。在常见年龄组（9–13龄）中，δ34S解释了81%–98%的THg变异，每增加1‰ δ34S，THg浓度降低16.60–20.07 ng/g干重。δ34S也解释了78%–93%的年龄体长变异，呈正相关。年龄体长解释了59%–81%的THg变异，呈负相关。对于所有样本，δ34S解释了93%的THg变异（F1,110=1380, p<0.001），THg浓度每‰ δ34S降低19.59 ng/g干重。
**3.3 迁移结果**
13尾通过质量控制的鱼中，仅进行≤1次海洋迁移的个体平均THg浓度为294.90 ng/g干重，是>1次迁移个体（128.82 ng/g）的2.29倍（Welch t检验，p<0.05）。THg浓度与首次迁移年龄呈正相关（R2=0.32, p<0.05），与迁移次数呈负相关（R2=0.57, p<0.01）。δ34S与首次迁移年龄呈负相关（r=-0.59, p<0.05）。AICC分析包含δ34S和迁移次数的模型为最佳模型（AIC权重0.54），δ34S重要性权重0.86，迁移次数0.54，年龄体长0.32。
**讨论与结论**
讨论部分指出，δ34S在解释溯河产卵北极红点鲑个体间汞浓度差异中起主导作用，这与海洋猎物含有较低的基础汞浓度有关。海洋环境中的甲基汞（MeHg）比例较低（约5% vs. 淡水30%），且海洋食物网更富生产力，导致快速生长和体生长稀释效应。迁移历史分析表明，早期和频繁的海洋迁移能降低汞积累，因为延缓迁移会增加淡水停留时间，从而增加汞暴露。研究还提出，气候变化可能影响北极红点鲑的迁移通道，减少溯河现象将导致汞浓度升高，威胁北方食物安全。
**结论翻译**
本研究进一步理解了营养生态和摄食栖息地如何影响北方溯河鱼类中的汞浓度。具体发现如下：（1）δ34S解释了THg浓度个体间变异的93%；（2）δ34S、平均体生长率和迁移次数是THg浓度的最佳预测因子，且均与THg呈负相关；（3）海洋摄食与更快的生长和更低的THg浓度相关；（4）平均体生长率与THg浓度负相关，解释了常见年龄组59%–81%的变异；（5）有证据表明THg浓度与海洋迁移的时机和频率相关。研究结果证明了在涉及洄游鱼类的研究中纳入δ34S测量对于正确解释捕食者-猎物动态以及THg暴露和同化的重要性。本研究为影响易受气候变化影响的北方溯河鱼类（支持北极和亚北极地区重要的自给性和小规模商业渔业）的汞生物累积因素提供了新见解。总体而言，结果表明摄食环境的差异，包括海洋与淡水猎物消费的宏观尺度差异，在决定溯河产卵北极红点鲑的THg积累中起着重要作用。研究结果增添了旨在理解自给性鱼类物种中THg浓度个体间变异的研究文献。
