首次对伊比利亚淡水生态系统中的非本地美洲水貂(Neogale vison)进行的多污染物评估

时间:2026年3月28日
来源:Journal of Hazardous Materials

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美国水貂作为入侵物种在葡萄牙北部河流中的多污染物累积及同位素分析显示低污染水平,性别无差异,毛皮和肝脏是有效生物标志物,稳定同位素表明其食性类似,可能存在同位素-污染物耦合暴露机制。

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Bárbara Lages | Ronaldo Sousa | Sara C. Cunha | Juliana Souza-Kasprzyk | José O. Fernandes | Alejandro Nieto Gámez | Miguel Fernandes Nóvoa | Américo Guedes | Pedro Alves | Przemyslaw Niedzielski | Paulo Cortez | Roberto Sargo | Andreia Garcês | Filipa Loureiro | Amilcar Teixeira | Janeide Padilha
CBMA – 分子与环境生物学中心/ARNET-水生研究网络,米尼奥大学生物系,Gualtar校区,4710-057布拉加,葡萄牙

摘要

非本地捕食者既可以作为压力源,也可以作为环境质量的监测指标。本研究旨在量化多种污染物的负荷,表征组织特异性积累模式,并评估生物因素(性别和体型)和营养生态学(δ¹³C、δ¹⁵N)对污染物暴露的影响。研究对象是2023–2024年在葡萄牙北部两个淡水生态系统(Angueira河和Maçãs河)中捕获的49只美洲水貂(Neogale vison)。我们检测了肝脏中的持久性污染物(包括多溴联苯醚PBDEs和甲氧基化PBDEs MeO-BDEs),以及肾脏、肌肉和毛皮中的必需元素(EEs)、潜在有毒元素(PTEs)和新兴技术关键元素(TCEs)。通过测定13种PBDE和MeO-BDE同系物及63种元素来表征多污染物负荷和组织特异性积累模式,并利用稳定同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)来评估营养等级和污染物-饮食关系。肝脏中的总PBDE浓度(0.0712 ng/g)和总MeO-BDE浓度(0.0645 ng/g)低于其他地区或对照暴露研究的结果,表明该研究区域这些污染物的输入量有限。未发现性别相关差异。毛皮中积累了较多的必需元素和几种潜在有毒元素(如砷、锶),这表明毛皮作为一种非侵入性样本具有价值。稳定同位素显示两性之间的营养等级相似(δ¹³C ≈ –25‰;δ¹⁵N ≈ 12‰),营养生态位有中等程度的重叠(38%)。δ¹⁵N与某些PBDE同系物之间的弱至中等正相关表明可能存在通过饮食途径的污染物暴露。总体而言,美洲水貂积累的多种污染物水平相对较低,暴露主要受当地环境条件和饮食影响。鉴于美洲水貂常在管理计划中被捕杀,我们的发现支持将其作为多污染物监测指标的使用,并强调了毛皮和肝脏作为淡水监测实用样本的价值。

引言

捕食者在维持生态系统结构和功能方面起着关键作用,通过调节猎物种群和影响营养动态(Ripple et al., 2014)。然而,当捕食者是非本地的,其生态作用变得双重:除了对本地社区产生潜在生态影响外,它还可以作为环境变化的监测指标(Basu et al., 2007a, Strong and Leroux, 2014),因为与非本地捕食者相比,它们的觅食行为、猎物选择和栖息地利用方式可能改变能量、物质和污染物的局部流动。因此,非本地捕食者可以整合来自多个营养途径的信号,为入侵生态系统内的生态动态和污染物转移提供见解(Strong and Leroux, 2014)。
美洲水貂(Neogale vison)就是一个例子。20世纪为毛皮生产引入欧洲后,由于其广泛的食性、高移动性和行为可塑性,在多种淡水和沿海栖息地成功建立了野生种群(Bonesi and Palazon, 2007a, Melero et al., 2014, Skorupski et al., 2021)。这些特性使其成为有用的监测物种,因为它既在水生环境中也在陆地环境中觅食,从而反映了来自不同猎物和栖息地的污染物暴露情况(Basu et al., 2007)。
美洲水貂是一种机会主义和广食性的捕食者,以鱼类、两栖动物、小型哺乳动物、鸟类以及水生和陆地无脊椎动物为食,其饮食随栖息地、季节和猎物可用性而变化(Hammershøj et al., 2004)。在淡水生态系统中,鱼类和小龙虾通常是重要食物来源,而在河岸和农业景观中,哺乳动物和鸟类等陆地猎物的重要性可能增加(Ishikawa et al., 2013, Kohn, 2010, Yanuta et al., 2022)。这种广泛的营养生态位使美洲水貂能够整合水生和陆地污染物的路径,显著影响生物积累和营养转移模式(Basu et al., 2007a, Bonesi and Palazon, 2007a, Chibowski et al., 2019)。
欧洲的淡水生态系统,尤其是美洲水貂广泛分布的地区,不仅容易受到生物入侵的影响,还受到化学污染、水文地貌改变以及与气候变化和土地利用强度相关的多重人为压力的影响(Haase et al., 2023, Vada et al., 2023)。在这种情况下,如美洲水貂这样的捕食者可能会同时积累多种来源和环境行为各异的污染物。这些污染物包括必需元素(EEs),这些元素对生理功能至关重要,但在高浓度下可能具有毒性(Goretti et al., 2018, Vass et al., 2026);潜在有毒元素(PTEs),这些元素即使在高暴露水平下也会产生不良影响(Goretti et al., 2018, Vass et al., 2026);以及技术关键元素(TCEs),这是一类在现代技术中日益使用的金属(如稀土元素、高科技金属和铂族金属),其环境路径、生物积累模式和生态风险仍知之甚少(Gonçalves et al., 2025; Bighetti et al., 2026)。
此外,持久性有机污染物(POPs)如多溴联苯醚(PBDEs)是合成阻燃剂,在受到监管限制的情况下仍在水生生态系统中广泛存在,而甲氧基化PBDEs(MeO-BDEs)可能来源于自然生物合成或PBDEs的代谢或环境转化,由于其持久性、生物积累潜力和营养转移能力而引起日益关注(Dorta et al., 2013, Pountney et al., 2015a)。这些污染物类别之间的相互作用及其在食物网中的共同积累仍不完全清楚,特别是在非本地捕食者(如美洲水貂)同时捕食本地和非本地猎物(如Pacifastacus leniusculusProcambarus clarkii)的系统中,这可能重塑了污染物的暴露途径和营养级间的流动(Bonesi and Palazon, 2007b, Yanuta et al., 2022, Gonçalves et al., 2025)。
大多数关于欧洲淡水捕食者的生态毒理学研究集中在本地欧亚水獭(Lutra lutra)上,因为生物监测项目主要依赖于粪便等非侵入性样本,而伦理和法律限制限制了对动物的直接接触(Esposito et al., 2020, García-Muñoz et al., 2025)。然而,这些非侵入性样本往往无法提供关于组织特异性积累、代谢途径和多种污染物之间相互作用的充分信息(Jota Baptista et al., 2022)。相比之下,非本地的美洲水貂在多个欧洲国家受到控制,为获取内部器官并进行多矩阵污染物积累评估提供了独特机会(Bonesi & Palazón, 2007b)。由于这些动物在控制计划中被捕杀,使用它们可以克服对本地捕食者进行侵入性采样的伦理顾虑,并填补了关于自由活动捕食者的基于组织的污染物谱型的研究空白。作为半水生捕食者,美洲水貂适合评估跨生态系统的污染物暴露情况,并补充基于本地物种的生物监测计划(Basu et al., 2007a, Skorupski et al., 2021)。
了解Neogale vison中的污染物负荷具有双重优势:(i)增强了我们对淡水捕食者多污染物生物积累模式的了解;(ii)明确了非本地物种如何参与污染物的再分布和入侵淡水生态系统中的生态风险。本研究旨在:(i)量化葡萄牙北部美洲水貂中的持久性污染物(PBDEs和MeO-PBDEs)和新兴污染物(TCEs)以及微量元素(EEs和PTEs),并测试这种非本地捕食者是否可以作为入侵伊比利亚淡水生态系统中的可靠多污染物监测指标;(ii)表征组织特异性积累模式;(iii)评估生物因素(性别和体型)对污染物负荷的影响;(iv)结合稳定同位素数据(δ¹³C和δ¹⁵N)来评估营养生态学,检测性别相关的营养生态位差异,并探讨营养转移和生物放大趋势。
基于此框架,我们提出以下假设:(i)葡萄牙北部河流中的非本地美洲水貂将显示出可检测但相对较低的持久性和新兴污染物负荷,反映了有限的区域环境干扰和污染;(ii)有机污染物会在肝脏样本中被检测到,而微量元素会表现出组织特异性积累模式,预计毛皮和肾脏中的浓度高于肌肉,反映了吸收、储存和排泄途径的差异;(iii)污染物负荷也会根据生物因素而变化,可能存在性别相关差异,较重的(可能较老的)个体由于长期生物积累而具有更高的浓度;(iv)稳定同位素特征(δ¹³C、δ¹⁵N)将表明雄性和雌性之间的营养生态位相似,与入侵系统中的生态位重叠一致;(v)δ¹⁵N与某些污染物之间的正相关关系将表明营养转移和局部食物网中的生物放大。

研究区域和采样

美洲水貂在Angueira河和Maçãs河中被捕获(图1)。Angueira河是一条小型跨境支流,发源于西班牙的Alcañices(Zamora),在São Martinho de Angueira进入葡萄牙,向南流经主要是农村地区的景观,最终注入Maças河的左岸(Zoubir, 2024)。该地区位于Montesinho自然公园和Douro国际自然公园保护区内

PBDEs

美洲水貂肝脏中的总PBDE和总MeO-BDE浓度较低(分别为3.78 ng/g和4.51 ng/g;表S4)。广义线性模型显示性别、体型或体重对PBDE浓度没有显著影响(所有p > 0.05)。在BDE-153同系物水平上,未检测到显著效应(性别:p = 0.58;体型:p = 0.41;体重:p = 0.40)。BDE-154(所有p > 0.31)、BDE-47(所有p > 0.11)和BDE-99(所有p > 0.11)也观察到了类似的非显著模式

一般污染模式

Angueira河和Maçãs河中的美洲水貂显示出可检测但总体上较低的PBDEs和微量元素水平,这与这些系统中相对较低的人为压力一致。观察到的浓度处于鼬科动物和其他半水生捕食者的较低范围内(Evans et al., 2016, Squadrone et al., 2022),支持了区域污染有限的解释。在美洲水貂和欧亚水獭中记录到更高的PBDE负荷

结论

本研究表明,非本地的美洲水貂可以有效作为入侵淡水生态系统中多种污染物的监测指标。通过同时量化PBDEs、MeO-BDEs和63种元素(包括必需元素、潜在有毒元素和技术关键元素),我们发现该物种整合了来自环境和饮食的广泛污染物信息。总体而言,总PBDE和总MeO-BDE浓度较低

环境意义

非本地的美洲水貂(Neogale vison)在欧洲的控制计划中经常被捕杀,但其尸体仍然是环境信息的未充分利用来源。通过整合多种组织中的持久性有机污染物、必需元素和潜在有毒元素以及新兴技术关键元素,本研究表明水貂可以作为跨境淡水生态系统中污染物暴露的有效监测指标。相对较低但多样的污染物负荷

未引用的参考文献

(Xiong et al., (2022))

CRediT作者贡献声明

Pedro Alves:写作——审稿与编辑、可视化、验证、资源管理、调查、数据管理。Filipa Loureiro:写作——审稿与编辑、可视化、验证、资源管理、方法学、数据管理。Sara C. Cunha:写作——审稿与编辑、可视化、验证、软件使用、方法学、调查、数据分析。Amilcar Teixeira:写作——审稿与编辑、验证、监督、项目管理、方法学、调查、资金管理

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了葡萄牙科学技术基金会(FCT)通过国家和欧洲基金的支持,项目名为“Aqua-Impact:评估全球变化背景下入侵物种对淡水生态系统营养网的影响”(COMPETE2030–FEDER–00730200)。Janeide Padilha通过科学就业刺激计划(CEECIND)获得FCT的资助,合同编号为2023.07078.CEECIND/CP2841/CT0002。REQUIMTE的作者也获得了PT的财政支持

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