太平洋鲑鱼生物运输的光明与黑暗研究追踪了40年来鲑鱼的迁徙趋势

每年，数百万条太平洋鲑鱼在生命周期结束时从海洋迁徙到淡水产卵地。这一迁徙对沿途的食物网和生态系统产生了连锁反应。

无论这些鲑鱼是否会腐烂或被其他动物食用，它们都会释放出它们一生大部分时间在海中生长后在体内积累的营养物质和污染物。

来自康涅狄格大学、南达科他大学、美国地质调查局、自然资源顾问公司、萨斯喀彻温大学、密苏里大学和瑞吉斯大学的一组研究人员着手研究这些营养物质和污染物的运输以及40年来鲑鱼群落变化过程中的趋势。

康涅狄格大学农业、健康与自然资源学院自然资源与环境系和环境科学与工程中心的助理教授杰斯·布兰特(JessBrandt)领导了该项目。

该研究考虑了五种主要太平洋鲑鱼物种(包括奇努克鲑、大马哈鱼、银鲑、粉红鲑和红鲑)向北美的产卵洄游情况。研究小组结合了1976年至2015年40年间洄游鱼类生物量的估计值以及来自科学研究和报告的太平洋鲑鱼营养物和污染物组织浓度。

从一个系统转移到另一个系统并产生积极影响的能量和营养物质被称为生态补贴。布兰特说，与营养物质一起移动并可能产生有害影响的污染物被称为“补贴的阴暗面”。

“这项研究是关于太平洋鲑鱼补贴的‘光明面和黑暗面’。我们通常在动物运输的背景下分别研究它们，但营养物质和污染物是相辅相成的。”

首先，研究人员将每种物种的生物量估计值与营养物和污染物浓度结合起来，以估计鲑鱼携带这些物质的移动情况。Brandt表示，之前从未在大陆范围内估计过这些移动情况，而太平洋鲑鱼携带的物质数量令人信服。

“在这项研究的40年期间，平均每年有1.19亿条太平洋鲑鱼返回北美。这涉及数千吨营养物质和数公斤污染物的移动。我们报告的太平洋鲑鱼营养通量是迄今为止估计的大型动物群中最大的通量之一，这些动物在大量出现、迁移或死亡时会移动物质。”

他们讨论的第二个问题是太平洋鲑鱼群落随时间的变化如何影响营养物和污染物的运输。

他们发现，在这40年里，太平洋鲑鱼群落无论是生物量还是鱼的数量都大幅增长。布兰特说，2015年运输的营养物和污染物的估计数量比1976年高出30%，而这一时期粉红鲑鱼生物量的增加占他们观察到的增长的近80%。

布兰特说：“我们很好奇太平洋鲑鱼群落结构的变化如何导致营养物质和污染物运输随时间的变化。”

要理解这些问题的重要性，了解不同太平洋鲑鱼物种生活的某些方面会有所帮助。布兰特说，考虑污染物浓度时，物种在食物链中的位置(称为营养级)、在海洋中停留的时间以及其体型大小都很重要。

本研究涉及的环境污染物在食物网中积累，浓度从猎物到捕食者不断增加，这一过程称为生物放大。这意味着食物网中处于较高位置的动物会积累更高浓度的污染物。

布兰特指出，太平洋鲑鱼体内的污染物浓度总体上低于许多其他鱼类。即便如此，不同太平洋鲑鱼物种体内的污染物水平仍存在明显差异。粉红鲑鱼在食物链中处于较低位置，在海上停留的时间较短，返回产卵地时体型较小。

相比之下，奇努克鲑鱼在更远的水域觅食，在海洋中生活多年，是太平洋鲑鱼中最大的一种。这些差异影响了每种鲑鱼携带的污染物量。

“从那时起，我们开始思考每个物种的负荷潜力——换句话说，一条鱼携带的每种化学物质的含量——以及营养物质和污染物的负荷如何比较。我们发现，营养级较高的鱼，特别是奇努克鲑鱼，携带的污染物与营养物质的比例相对较高。另一方面，粉红鲑鱼每单位污染物携带的营养物质更多。”

尽管存在这些差异，但粉红鲑鱼携带的污染物总量最大，而这完全取决于数量，布兰特说。“我们还询问了哪些物种对太平洋鲑鱼群落的营养物和污染物运输贡献最大。

“尽管粉红鲑鱼的组织污染物浓度最低，但整个粉红鲑鱼群对输送到北美的污染物贡献最大，因为它们在群落中占主导地位。它们的数量增加了，即使污染物的浓度没有变化，如果携带污染物的鱼越来越多，那么转移的污染物就更多了。”

最后，研究人员考虑了食用鲑鱼的动物(包括人类)在营养和污染物共同暴露方面的权衡。他们比较了人类食用鲑鱼所获得的omega-3脂肪酸的益处与研究中涉及的污染物带来的健康风险。

“每种鲑鱼的调查结果都表明，食用鲑鱼给人类带来了净收益，”布兰特说。“我们认为这意味着生态系统也获得了净收益。”

同时研究营养物质和污染物可以深入了解鲑鱼等迁徙物种对环境的影响。

“当我们分别研究营养物质和污染物时，我们错过了部分故事。我们希望这项研究能引导未来的研究重点关注迁徙物种作为营养物质和污染物的运输者，以及两种类型的输入在大空间尺度上对接收系统之间的权衡。”