奥尔胡斯大学彼得·邦多著 展示单个年轮的独角鲸长牙
对独角鲸獠牙各层的分析提供了它们的食物选择和一生中接触汞的信息
荣誉:鲁恩·迪特兹
每年，一个新的生长层被添加到独角鲸螺旋状的长牙上
每一层都是一个数据档案，揭示了动物吃了什么和在哪里吃的，提供了一个在它漫长的生命周期(长达50年)中冰和环境条件是如何变化的一瞥
就像树干上的年轮一样，每年都会在独角鲸的长牙上增加一层新的生长层，这种长牙在动物的一生中会越长越厚
因为象牙通过血液与身体的其他部分相连，每一个新的生长层都记录了它形成的那一年动物生理的各个方面
一个国际研究小组现在已经研究了来自格陵兰岛西北部的十只独角鲸的每一个生长层
他们专门分析了汞以及碳和氮的稳定同位素，以提供信息，说明鲸鱼在生命的每一年都吃了什么，以及冰层和潜在有毒化合物(如汞)的影响是如何随着时间的推移而变化的
历史档案 大多数人都熟悉独角鲸令人印象深刻的独角兽状长牙(犬齿)，它从雄性动物上颚的左侧伸出
研究人员并不完全同意令人印象深刻的独角鲸长牙的用途
近年来的研究表明，独角鲸在寻找食物时可能会用到象牙
但据推测，雄性也会用长象牙来打动雌性
这的确令人印象深刻——这种螺旋状的尖牙可以长到三米
研究人员现在已经表明，象牙的每一层都为动物从出生到死亡的生活条件提供了有价值的数据
“独一无二的是，一只动物能够以这种方式贡献50年的长期系列数据
作为研究人员，我们通常是通过长时间序列来了解生物群落的发展，这样一系列不间断的数据非常罕见
丹麦奥尔胡斯大学生物科学系和北极研究中心的鲁恩·迪茨教授是这些研究的负责人
这些耸人听闻的数据刚刚发表在《当代生物学》杂志上
汞和气候变化影响食物链的顶端环节 对北极顶级捕食者如北极熊、白鲸和独角鲸的最大威胁是气候变化和动物消耗的汞量
“你在食物链中的位置越高，你一生中积累到体内的汞就越多
加拿大麦吉尔大学自然资源部博士后研究员让-皮埃尔·德斯弗吉斯解释说，他是这项研究的共同负责人
体内重金属含量升高是有毒的，会影响一个物种的认知功能、行为和繁殖能力，以及抵御感染的能力
2017年，联合国通过了《水俣公约》，试图限制全球汞污染
在北极，过去30-40年的气候变化导致海冰减少
许多物种在寻找食物时依赖冰，例如北极熊，而其他物种则利用冰作为重要的繁殖地，例如海豹
对于独角鲸来说，冰起到了抵御像虎鲸这样的敌人的保护作用
温度的变化和海冰的覆盖也导致来自温暖地区的新物种入侵
这影响了整个北极食物链，从而影响了单个物种的生活条件
对应于1968-2010年期间在各层测量的独角鲸长牙中δ13C、δ15N和汞的数据
图中还显示了同期夏季海冰的覆盖情况
学分:丹麦奥尔胡斯大学 揭示分析 “我们已经能够在独角鲸的长牙上追踪这种发展
Rune Dietz说:“在象牙的每一层，我们都测量了汞的含量，就像我们测量碳和氮的稳定同位素一样——所谓的δ13C(δ13C)和δ15N(δ15N)。”
象牙层中的碳和氮同位素的组成提供了对每只独角鲸在实际层起源的那一年的饮食的洞察
或者说，猎物在食物中的位置有多高，动物生活在海洋的哪个部分
低δ15N值表示动物在食物链中的位置有多高
高δ13C值反映出猎物与周围的海冰紧密相连，而低δ13C值反映出猎物生活在公海上
北极顶级捕食者不断变化的环境 研究人员分析的象牙长150至248厘米，包含1962年至2010年的数据
“我们在格陵兰岛西北部的独角鲸身上发现的情况与北极地区更普遍的趋势一致，那里的海冰正在减少，改变了亚北极和北极鱼类以及顶级食肉动物的空间分布
现在最大的问题是，这些变化将如何影响未来几年北极主要物种的健康和适应性。” 对象牙的分析特别揭示了三件事: 直到1990年左右，独角鲸的食物特别包括与海冰有关的猎物，如比目鱼和北极鳕鱼
在此期间，冰层覆盖范围很广，但变化很大
1990年后，格陵兰岛西北部的冰层覆盖逐年减少，独角鲸的饮食变成了像好望角鲸和极地鳕鱼这样的公海猎物的优势
从1990年到2000年，独角鲸也积累了相对少量的汞，因为新的猎物位于食物链的较低位置
然而，从2000年左右开始，在没有同时改变食物的情况下，独角鲸长牙中的汞含量显著增加
在过去的几十年里，研究人员还测量了其他北极动物体内较高的汞含量，他们将其归因于主要来自东南亚煤炭燃烧的大量汞排放
汞含量的上升也可能是由于气候变暖导致北极海冰条件的变化，从而导致北极环境汞循环的变化
一批数据 这一发展令鲁恩·迪茨和让·皮埃尔·德弗奇担忧
“独角鲸是受气候变化影响最大的北极哺乳动物
同时，鲸鱼缺乏消除环境污染物的生理特性
它们不会像北极熊、海豹和海鸟那样通过形成毛发和羽毛来去除汞，就像它们的酶系统在分解有机污染物方面效率较低一样，”鲁恩·迪茨解释道
然而，这项研究背后的研究人员认为这是一个积极的迹象，表明独角鲸比以前认为的更有能力改变其食物基础
“随着我们的新发现，我们现在知道在世界各地的博物馆中发现的独角鲸的牙齿中有一个数据库
通过对它们的分析，我们有望从多年前的不同地区和时期了解独角鲸的食物策略
这将为我们提供一个坚实的基础，来评估这个物种如何应对它在北极遇到的变化了的环境，”鲁恩·迪茨说
研究小组指出，有价值的、按年代顺序排列的信息也存在于其他类型的生物材料中，例如来自其他物种的牙齿、毛发、鲸须、鲸鱼耳屎塞、贝类的壳和树木的年轮
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