“同一健康”框架下加利福尼亚湾中部和南部加利福尼亚海狮 (Zalophus californianus) 幼崽血液和胎毛中汞 (Hg)、硒 (Se) 及 Se:Hg 摩尔比的空间分布模式

《Chemosphere》：Spatial patterns of mercury (Hg), selenium (Se), and Se:Hg molar ratios in blood and lanugo in California sea lion ( Zalophus californianus) pups from the central and southern Gulf of California within a One Health framework

　　

摘要
环境和生物因素影响顶级捕食者的元素生物积累，可能影响野生动物健康。本研究评估了来自加利福尼亚湾中部（Granito, Partido/Rasito）和南部（Los Islotes）繁殖地的加利福尼亚海狮（Zalophus californianus）幼崽的全血（n = 60）和胎毛（n = 61）总汞浓度（[Hg]）、总硒浓度（[Se]）以及全血硒：汞摩尔比。评估了位置、性别和背标准长（DSL）的影响。观察到显著的空间差异，中部繁殖地的胎毛 [Hg] 高于南部地区（p < 0.05）。总体而言，11.5% 的幼崽超过了胎毛 [Hg] 的毒理学阈值（20 mg kg?1 干重），Partido/Rasito (15%) 和 Granito (14.3%) 的患病率高于 Los Islotes (5%)。对于所有个体，检测到胎毛和血液 [Hg] 之间存在强相关性（r = 0.78, p < 0.05），但对于 [Se] 则不然；因此，胎毛不能可靠地反映循环 [Se]，这可能是由于稳态调节所致。生物驱动因素影响全血中的元素动态，但不影响胎毛。观察到生长效应，随着 DSL 增加，[Hg] 降低（p = 0.01）；[Se] 和硒：汞摩尔比随 DSL 增加而增加（p < 0.001）。雄性的 [Hg] 更高（p = 0.01）；雌性显示出更高的 [Se] 和硒：汞摩尔比（p < 0.01）。这些结果强调了繁殖地特异性暴露，并表明性别和生长对元素积累有影响。加州海狮可作为化学污染的哨兵，这可能影响加利福尼亚湾的海洋生物多样性以及依赖共享资源的人类社区。

引言
加州海狮（Zalophus californianus）是东北太平洋最丰富的鳍足类物种之一，其繁殖地分布于加利福尼亚湾各地（Hernández-Camacho 等，2021）。作为一种寿命长、处于营养级顶端的捕食者，主要以鱼类和头足类为食，并对特定繁殖地具有强烈的场地保真性，该物种在沿海生态系统中发挥着关键的生态作用（Laake 等，2018；Rayas-Estrada 和 Hernández-Camacho，2019；Lowry 等，2022）。由于这些生态特征，加州海狮在时间和空间尺度上整合环境信号，使其成为生态系统状况和人为压力的有效哨兵物种（Bossart，2011；Dietz 等，2019）。因此，其健康状况和种群动态的变化可以提供关于“同一健康”框架内更广泛生态系统扰动的见解（Fossi 和 Panti，2017）。

虽然加州海狮的全球种群数量总体呈上升趋势，但其分布范围内的区域趋势表现出显著的异质性（Laake 等，2018；Pelayo-González 等，2021）。在加利福尼亚湾内，北部和中部地区的人口分别经历了每年约 4% 和 1% 的下降，而最南端的 Los Islotes 繁殖地自 1978 年以来保持了 3% 的稳定增长率（Adame 等，2020；Pelayo-González 等，2021）。这些分歧模式可能是由环境异质性和猎物可用性的波动驱动的（Pelayo-González 等，2021；Mejía-Guarnizo 等，2025）。然而，其他潜在的压力源，如疾病病原体、兼捕、猎物质量下降和污染，可能会影响这些动态（Beckmen 等，2002；Holmes 等，2008）。在这些因素中，环境污染物，如汞（Hg），已引起越来越多的关注（Dietz 等，2021）。有机汞，尤其是甲基汞（MeHg+; CH3Hg+），是最具毒性和生物可利用性的形式，由于其全球分布和在海洋食物网中生物放大的能力，是海洋环境中令人担忧的痕量污染物之一（Wagemann 等，1998；Dietz 等，2011, 2021）。汞可以通过自然来源（如火山排放和岩石风化）和人类活动（包括化石燃料燃烧、采矿和工业排放）进入海洋生态系统（Dietz 等，2009；Driscoll 等，2013）。一旦沉积到水生生态系统中，无机汞可以通过微生物过程转化为 MeHg+，后者很容易在生物组织中积累，并在更高营养级中浓度增加（Boening，2000；Lavoie 等，2013；Peterson 等，2015a）。由于它们的营养生态和寿命，鳍足类动物，包括加州海狮，特别容易在其组织中积累高水平的 MeHg+。毛发和全血（以下简称血液）已被广泛用作评估海洋哺乳动物 MeHg+ 暴露的合适基质。毛发在组织生长过程中整合污染物，而血液反映更近期的饮食摄入和循环 MeHg+。这些组织中的大部分总汞浓度（[Hg]）以 MeHg+ 形式存在（通常 >80%；Rea 等，2013；Peterson 等，2015b；Lieske 等，2016）。

在鳍足类幼崽中，胎毛（出生时毛发）在子宫内发育，因此反映了妊娠期母体污染物的转移，提供了早期生命暴露的指标（Castellini 等，2012；Rea 等，2013）。暴露于高浓度 MeHg+ 已与海洋哺乳动物中的多种不良生理效应相关，包括神经毒性、免疫抑制、内分泌干扰、氧化应激和生殖损害（Das 等，2008；No?l 等，2014；Desforges 等，2016；Lian 等，2020）。以前在鳍足类中的研究检测到体外免疫反应的破坏（Pillet 等，2000；Lalancette 等，2003；Das 等，2008；Kakuschke 等，2009；Levin 等，2020）、循环结合珠蛋白水平的变化（Kennedy 等，2019）、氧化应激（Lian 等，2020）、肝肾功能不全（Ronald 等，1977）以及触觉敏感性和运动活动降低（Lian 等，2021）。在加利福尼亚湾，加州海狮幼崽的毛发和胎毛中检测到 [Hg] 的北南梯度（Fernández-Robledo 等，2022；Symon 等，2023），北部繁殖地的浓度超过了与食肉陆地哺乳动物（20 mg kg?1 干重 (dw)）和鼬科动物（30 mg kg?1 dw）汞暴露的亚致死和临床效应相关的毒理学阈值（Basu 等，2007；Evers 等，2007；Dietz 等，2011）。这种模式表明与汞相关的中毒风险向北增加。重要的是，在下加利福尼亚州南部（位于加利福尼亚湾南部地区）妇女中进行的研究也引发了通过鱼类消费进行汞暴露的担忧（Bentzen 等，2014；Gaxiola-Robles 等，2014；Harley 等，2019）。综合来看，这些发现强调了汞暴露对加州海狮个体和种群水平以及共享类似资源的人类潜在的健康影响，强调需要进一步研究以更好地理解可能减轻该地区该物种汞毒性的机制。

硒（Se）是一种必需微量元素，是许多生理过程所需的，包括抗氧化防御、甲状腺激素代谢、免疫功能和细胞氧化还原调节（Schrauzer，2000；Rayman，2012）。在哺乳动物中，硒被纳入约 25 种硒蛋白中，如谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还蛋白还原酶，它们保护细胞免受氧化损伤并维持生理稳态（Mariotti 等，2012；Roman 等，2014）。此外，硒可以结合汞并形成生物惰性的汞 - 硒复合物，降低脊椎动物中汞的生物利用度和毒性（Ganther 等，1972；Khan 和 Wang，2009）。由于这种拮抗相互作用，硒：汞摩尔比已被广泛用作暴露于汞的野生动物的毒理学风险评估指标，值高于 1 表明解毒能力更强（Ralston 等，2008；O'Hara 和 Leslie，2018）。尽管如此，关于加利福尼亚湾加州海狮幼崽体内汞和硒的综合动态的信息仍然有限。

评估加利福尼亚湾内加州海狮繁殖地之间 [Hg] 和总硒浓度（[Se]）的空间模式，可以提供关于污染物暴露地理差异的信息，识别变异的生物驱动因素，并支持生态系统健康和野生动物保护评估。此外，考虑到汞和硒之间的拮抗相互作用，评估这两种元素允许更全面地评估毒理学风险。因此，本研究旨在 (1) 将胎毛 [Hg] 与既定的食肉哺乳动物毒理学阈值进行比较，以识别加利福尼亚湾中潜在有汞中毒风险的个体和地区，(2) 评估胎毛是否可以作为硒和汞状态评估的可靠基质，以及 (3) 比较繁殖地之间胎毛和血液 [Hg]、[Se] 和血液硒：汞摩尔比的空间变化，以及一些影响其浓度的驱动因素（性别和体型）在加州海狮幼崽中。通过包括多个种群，本研究能够评估污染物暴露的地理变异性，超越特定地点的评估。重要的是，通过比较具有相反种群趋势的种群，包括那些正在衰退的种群，本研究扩展了我们对汞和硒动态空间变性的当前认识。此外，本研究评估了胎毛和血液作为汞和硒基质的吻合度，为胎毛作为监测鳍足类幼崽污染物暴露的非侵入性工具的适用性提供了新的见解。总体而言，本研究的结果建立了一个区域基线，这对于在加利福尼亚湾环境变异性背景下促进动物、环境和人类健康，特别是在“同一健康”框架内，具有特别的未来监测意义。

部分章节片段
样本收集与处理
胎毛（n = 61）和血液（n = 60）样本是在 2025 年繁殖季节从加利福尼亚湾中部（granito, partido, 和 rasito）和南部（los islotes）繁殖地的加州海狮幼崽（<8 周龄）中收集的（表 s1；图 1），使用动物处理采样许可 (sbra>

结果
从 3 至 4 周大的加州海狮幼崽（36 只雌性，25 只雄性）中共收集了 61 份胎毛样本和 60 份血液样本。幼崽体重为 11.20 ± 2.75 kg（范围：6.40–21.0 kg），DSL 为 81.80 ± 5.94 cm（范围：68–97 cm）。总体而言，胎毛中 [Hg] 的中位数为 11.10 mg kg?1 dw（范围：5.19–37.10 mg kg?1 dw），血液中为 0.06 mg kg?1 ww（0.02–0.17 mg kg?1 ww）。按繁殖地划分，胎毛中 [Hg] 的中位数在 Granito 为 14.79 mg kg?1 dw，在 Partido/Rasito 为 13.95 mg kg?1 dw，以及

胎毛和血液中的总汞和总硒浓度：区域模式
生态和生物因素，如母体觅食行为、母体转移、区域海洋条件、幼崽生长动态和性别，被广泛认为是海洋哺乳动物中汞和硒积累的驱动因素（Becker 等，1995；Dehn 等，2006；Brookens 等，2007；Lian 等，2020；Murillo-Cisneros 等，2024；O'Hara 等，2024）。一般来说，[Hg] 倾向于在个体和地区之间表现出相当大的变异性，主要由母体差异驱动

结论
我们的研究强调了加利福尼亚湾内的地理位置对加州海狮幼崽汞和硒暴露的影响，揭示了 [Hg] 的显著纬度梯度，区分了中部繁殖地和南部繁殖地。除了地区之外，我们的研究结果表明，生物驱动因素，特别是性别和 DSL，是解释元素浓度及其摩尔比变异的关键因素，突出了汞的生长稀释效应和特定性别

CRediT 作者贡献声明
María J. Pedrin-Canales：写作 – 初稿，验证，方法论，调查，形式分析，概念化。Daniela A. Murillo-Cisneros：写作 – 审阅与编辑，监督，方法论，调查，资金获取，形式分析，数据管理。Claudia J. Hernández-Camacho：写作 – 审阅与编辑，监督，资源，调查。Stepanie G. Crawford：写作 – 审阅与编辑，形式分析。Brian P. Jackson：写作 – 审阅与编辑，形式

数据声明
所有关于当前研究的数据和材料的请求都可以向通讯作者提出。

利益冲突声明
作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在的利益冲突：Tania Zenteno-Savin 报告财务支持由 Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación 提供。如果有其他作者，他们声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系可能出现在影响本论文报告工作的情况。

致谢
我们感谢 IBQ O. Lugo Lugo（氧化应激实验室）的技术协助。我们感谢 M. F. Ramírez Echenique 和 O. Vásquez Cortés（Cabo Dolphins）、L. D. Huerta Fonseca（Vallarta Adventures）和 Dr. O. R. Martínez González（Africam Safari）在样本收集期间的兽医支持；CONANP 的所有成员、鳍足类生态实验室（CICIMAR）和 Dr. M. P. Rosas Hernández（Veracruzana 大学）的现场协助，以及 J. P. Vázquez-Medina 和 E. Piotrowski

María J. Pedrin-Canales|Daniela A. Murillo-Cisneros|Claudia J. Hernández-Camacho|Stephanie G. Crawford|Brian P. Jackson|Taryn E. Symon|Rosalía Avalos-Téllez|Tania Zenteno-Savín
西北生物研究中心，S.C，环境规划与保护，国立理工学院 195 号，Playa Palo de Santa Rita Sur，下加利福尼亚州南部拉巴斯，邮编 23096，墨西哥