菲利普·桑塔格(Philip Sontag)第一次去南极时,带回了一份不同寻常的纪念品——一大袋企鹅羽毛。如今,桑塔格和他的同事开发出了一些方法,可以利用这些羽毛绘制一幅关于汞污染的“活地图”,这种污染正日益威胁着南半球的野生动物。
金矿开采是南半球多个国家正快速发展的产业,而汞是金矿开采过程中常见的副产物。这种有毒金属会在食物链中逐渐积累,通过与动物体内的氨基酸结合,进入它们的中枢神经系统,进而扰乱神经系统功能。追踪汞的暴露情况对于监测生态系统至关重要——但单纯通过对岩石、冰或土壤的采样分析,其实是无法准确了解汞是如何进入食物链的。
包括企鹅在内的许多捕食者,已经演化出排出汞的方式。汞会在企鹅的羽毛中积累,而企鹅会定期脱落大量羽毛。桑塔格和同事希望通过分析脱落的羽毛,确定企鹅是如何接触到汞的。他们惊讶地发现,羽毛中汞的含量与碳-13同位素之间存在明显的相关性。这种碳同位素的含量会因地理位置而变化,因此可以作为“企鹅的觅食地点或繁殖地”的指示数据,桑塔格说道。研究结果发表在《整体环境科学》(Science of the Total Environment)期刊上,确认了这种关联存在于南大洋的七种企鹅中。这一模式表明,南大洋较温暖的北部地区碳-13的含量更高,这些区域的企鹅也面临更多的汞暴露。
该研究的主要作者、美国罗格斯大学的海洋生物学家约翰·雷因费尔德(John Reinfelder)表示,这些发现表明,企鹅可能成为汞的生物指示物——也就是作为环境污染物的“活追踪器”。与其在特定时间和地点测量汞的化学含量,不如通过检测企鹅羽毛中汞的水平来追踪这种物质在海洋食物链中的流动。例如,栖息在相邻区域的企鹅物种,其羽毛中的汞和碳-13含量不同,因为它们的迁徙和觅食模式各不相同。这些数据可以被建模为一个类似地图的数据库,以指导未来的保护项目和极地科学研究。
西班牙国家研究委员会的博士生、海洋科学家米里娅姆·希梅诺-卡斯特利斯(Miriam Gimeno-Castells,未参与该研究)表示,科学家认为企鹅是评估环境中污染物存在的理想指示物种。企鹅处于食物链的中层,它们以群体的形式繁殖,研究人员可以轻松从许多不同个体身上收集羽毛。此外,每个繁殖季节,它们都会大规模脱毛;这些脱落的羽毛“会含有在非繁殖季节中积累的汞”,希梅诺-卡斯特利斯说。
桑塔格的下一步计划是收集新的羽毛样本,进行不同物种的实验,并测量企鹅血液以及它们捕食的猎物中的汞含量,以便与羽毛中的汞水平进行对比。
那么,在目前的汞暴露水平下,企鹅的情况如何呢?“我们认为企鹅目前尚未暴露在致命的汞水平中,”雷因费尔德表示,“是的,企鹅会没事的。”