Накопление метилртути у лесных лягушек и пятнистых саламандр в вернальных водоёмах Вермонта
Ртуть (Hg) и её более биодоступная форма — метилртуть (MeHg) — являются мощными нейротоксинами, влияющими на развитие и функцию центральной нервной системы. Северо-восток США считается «горячей точкой» по ртути, в основном из-за выбросов ртути в атмосферу с промышленных предприятий Среднего Запада. Лишь немногие исследования изучали ртуть в вернальных водоёмах северо-востока, хотя эти временные водно-болотные угодья служат критически важной средой размножения для нескольких видов амфибий и разнообразных сообществ беспозвоночных. Недавняя статья в журнале Ecotoxicology описывает новаторское исследование уровней ртути в пищевых сетях вернальных водоёмов в хвойных и лиственных лесах и показывает, что биота из этих водоёмов может быть переносчиком MeHg в наземные экосистемы.
Исследователи из Vermont Center for Ecostudies и Dartmouth College при поддержке Northeastern States Research Cooperative и National Institute of Environmental Health Sciences интенсивно изучали шесть вернальных водоёмов в районе Upper Valley штата Вермонт, чтобы задокументировать уровни Hg как в водоёмах, так и в популяциях амфибий. Для определения концентраций MeHg у амфибий учёные собрали образцы икры и личинок лесной лягушки (Wood Frog) и пятнистой саламандры (Spotted Salamander), а также образцы крови и тканей взрослых особей обоих видов. Кроме того, они ежемесячно собирали пробы воды, почвы и лесной подстилки для анализа на Hg.
Ртуть — природный элемент земной коры, обычно инертный. Проблемы возникают, когда она попадает в атмосферу (в основном с угольных электростанций и промышленных мусоросжигательных заводов) и широко рассеивается, прежде чем выпасть обратно на землю с осадками. При определённых условиях анаэробные бактерии преобразуют эту повторно осаждённую неорганическую Hg в её органическую и более токсичную форму — MeHg, которая затем попадает в пищевую сеть.
«Поскольку вернальные водоёмы временные — пересыхают летом и вновь заполняются осенью — и имеют низкий уровень кислорода, они создают идеальные условия для процветания сульфатредуцирующих бактерий, ответственных за метилирование Hg», — отмечает ведущий автор статьи Стив Фаччо.
Результаты исследования показали, что концентрации MeHg в воде водоёмов значительно различались из-за ряда факторов, включая параметры химического состава воды, такие как pH, растворённый кислород и растворённый органический углерод, температуру воды и тип леса вокруг каждого водоёма. В целом, уровни MeHg в воде имели тенденцию к увеличению с весны до лета, что совпадало с повышением температуры воды и снижением содержания растворённого кислорода по мере пересыхания водоёмов.
Уровни ртути в икре амфибий были относительно низкими — аналогичными уровню в окружающей воде, — что позволяет предположить, что самки не сбрасывали нагрузку ртутью при откладке яиц. Однако команда обнаружила, что MeHg быстро биоаккумулировалась у хищных личинок пятнистой саламандры (~ в 50–100 раз больше, чем в их икре) и умеренно — у всеядных головастиков лесной лягушки (~ в 10–20 раз больше, чем в их икре). Это имеет серьёзные последствия для любой дикой природы, питающейся личинками амфибий, включая разнообразных беспозвоночных вернальных водоёмов (плавунцы, гладыши, личинки стрекоз и др.), а также восточных тритонов, змей и птиц.
У взрослых лягушек и саламандр уровни MeHg составляли примерно от одной трети до половины от уровня, обнаруженного на личиночных стадиях, вероятно, потому, что наземные взрослые особи подвергаются воздействию более низких концентраций Hg, чем водные личинки. У взрослых пятнистых саламандр было значительно больше MeHg по сравнению с лесными лягушками, что, вероятно, связано с их более долгой продолжительностью жизни (20–30 лет) по сравнению с лесными лягушками (3–5 года). Эти результаты являются первыми, в которых сообщается об уровнях Hg у пятнистых саламандр и взрослых лесных лягушек.
Эта работа демонстрирует, что вернальные водоёмы являются важными «горячими точками» биоаккумуляции ртути, и амфибии из этих водоёмов могут представлять собой значительный источник ртути для наземных хищников. В последние годы правила EPA привели к заметному снижению выбросов Hg благодаря Закону о чистом воздухе (Clean Air Act), но, к сожалению, недавний откат от многих этих достижений создаёт неопределённость в отношении будущего присутствия этого опасного токсина в нашей среде.