Total Mercury and Stable Nitrogen and Carbon Isotope Content in Polar Bear Hair in the Russian Arctic

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The results of studies of the mercury concentrations and stable isotope ratios of nitrogen (δ15N) and carbon (δ13C) in the hair of polar bears (Ursus maritimus) inhabiting the islands of the Franz Josef Land archipelago, Novaya Zemlya archipelago, as well as the Yamal and Taymyr peninsulas are presented. It is shown that the levels of mercury accumulation in the hair of polar bears from the Franz Josef Land archipelago are characterized by values lower (about 2.0 mg/kg) than those in polar bears from the Canadian sector of the Arctic and commensurate with those of animals from Spitsbergen. A significant positive correlation was found between the mercury concentration and stable isotope (δ15N and δ13C) values. The minimum concentrations of mercury and isotope values (δ15N and δ13C) in the hair of bears from Yuzhny Island (Novaya Zemlya) may be a consequence of increased content of non-marine food in their diet rather than a result of climate change. The recorded mercury concentrations in the hair of bears indicate the absence of a threat to animal health.

Авторлар туралы

V. Gremyachikh

Papanin Institute for Biology of Inland Waters of the Russian Academy of Sciences

Borok, Russia

V. Komov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters of the Russian Academy of Sciences; Cherepovets State University

Borok, Russia; Cherepovets, Russia

E. Ivanov

A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

I. Mordvintsev

A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

S. Naidenko

A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

N. Platonov

A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

I. Mizin

N.P. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Arkhangelsk, Russia

A. Isachenko

“Arctic Research Center”

Moscow, Russia

R. Lazareva

“Arctic Research Center”

Moscow, Russia

E. Ivanova

Cherepovets State University

Cherepovets, Russia

L. Eltsova

Cherepovets State University

Cherepovets, Russia

V. Rozhnov

A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Email: rozhnov-v-2015@yandex.ru
Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Goyer R.A., Clarkson T.W. Toxic effects of metals // Casarett and Doull’s Toxicology: The Basic Science of Poisons / Edit. Klaassen C.D. New York: McGraw– Hill, 2001. P. 811–868.
  2. Clarkson T.W., Magos L. The toxicology of mercury and its chemical compounds // Critical Reviews in Toxicology. 2006. V. 36. P. 609–662. https://doi.org/10.1080/10408440600845619
  3. Scheuhammer A.M., Meyer M.W., Sandheinrich M.B., Murray M.W. Effects of Environmental Methylmercury on the health of wild birds, mammals, and fish // Ambio. 2007. V. 36(1). P. 12–18. https://doi.org/10.1579/0044-7447(2007)36[12:EOEMOT]2.0.CO;2
  4. Scheuhammer A., Braune B., Chan H.M. et al. Recent progress on our understanding of the biological effects of mercury in fish and wildlife in the Canadian Arctic // Sci.Total Environ.2015. V. 509. P. 91–103. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.05.142
  5. Basu N., Stamler C.J., Loua K.M., Chan H.M. An interspecies comparison of mercury inhibition on muscarinic acetylcholine receptor binding in the cerebral cortex and cerebellum // Toxicology and Applied Pharmacology.2005. V. 205.P. 71–76.
  6. Basu N., Scheuhammer A.M., Rouvinen-Watt K. et al. Decreased N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptor levels are associated with mercury exposure in wild and captive mink // NeuroToxicology.2007. V. 28. P. 587–593. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2006.12.007
  7. Arctic Monitoring and Assessment Programme: AMAP Assessment 2002: Heavy metals in the Arctic. AMAP 2005. Oslo, Norway. http://www.amap.no
  8. Schroeder W.H., Anlauf K.G., Barrie L.A. et al. Arctic springtime depletion of mercury // Nature.1998. V. 394. P. 331–332. https://doi.org/10.1038/28530
  9. Lindberg S.E., Brooks S., Lin C.J. et al. Formation of reactive gaseous mercury in the Arctic: evidence of oxidation of Hg to gas– phase Hg– II compounds after Arctic sunrise // Water Air Soil Pollut (Focus 1). 2001. P. 295–302. https://doi.org/10.1023/A:1013171509022
  10. Macdonald R.W., Harner T., Fyfe J. Recent climate change in the Arctic and its impact on contaminant pathways and interpretation of temporal trend data // Sci. Total Environ. 2005. V. 342. P. 5–86. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.12.059
  11. Красная книга Российской Федерации. Т. «Животные». 2-е изд. М.: ФГБУ «ВНИИ Экология», 2021. 1128 с.
  12. Letcher R.J., Bustnes J.O., Dietz R. et al. Exposure and effects assessment of persistent organohalogen contaminants in arctic wildlife and fish // Sci. Total Environ. 2010.V. 408 (15). P. 2995−3043. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2009.10.038
  13. Lippold A., Bourgeon S., Aars J. et al. Temporal trends of persistent organic pollutants in Barents Sea polar bears (Ursus maritimus) in relation to changes in feeding habits and body condition // Environ. Sci. Technol. 2019.V. 53. P. 984−995. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b05416
  14. Patyk K.A.,Duncan C., Nol P. et al. Establishing a definition of polar bear (Ursus maritimus) health: A guide to research and management activities // Sci. Total Environ. 2015.V. 514.P. 371−378. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.02.007
  15. Schliebe S., Rode K., Gleason J. et al. Effects of sea ice extent and food availability on spatial and temporal distribution of polar bears during the fall open-water period in the Southern Beaufort Sea //Polar Biol.2008.V. 31. P. 999–1010. https://doi.org/10.1007/s00300-008-0439-7
  16. Derocher A.E., Wiig Ø., Bangjord G. Predation of Svalbard reindeer by polar bears // Polar Biol.2000.V. 23. P. 675–678. https://doi.org/10.1007/s003000000138
  17. Derocher A.E., Lunn N.J., Stirling I. Polar bears in a warming climate // Integr. Comp Biol. 2004. V. 44. P. 163–176. https://doi.org/10.1093/icb/44.2.163
  18. Gormezano L.J., Rockwell R.F. What to eat now? Shifts in polar bear diet during the ice-free season in western Hudson Bay // Ecol. Evol. 2013. V. 3. P. 3509–3523. https://doi.org/10.1002/ece3.740
  19. Born E.W., Renzoni A., Dietz R. Total mercury in hair of polar bears (Ursus maritimus) from Greenland and Svalbard // Polar Research. 1991.V. 9(2). P. 113–120. https://doi.org/10.3402/polar.v9i2.6784
  20. Cardona-Marek T., Knott K.K., Meyer B.E., O’Hara T.M. Mercury concentrations in Southern Beaufort Sea polar bears: variation based on stable isotopes of carbon and nitrogen // Environ. Toxicol. Chem. 2009. V. 28(7). P. 1416–24. https://doi.org/10.1897/08-557.1
  21. Bechshoft T., Dyck M., Pierre K.A.S. et al. The use of hair as a proxy for total and methylmercury burdens in polar bear muscle tissue // Science of the Total Environment. 2019. V. 686. P. 1120-1128. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.087
  22. Hobson K.A., Welch H.E. Determination of trophic relationships within a high Arctic marine food web using δ13C and δ15N analysis // Mar. Ecol. Progr. Ser. 1992. V. 84. P. 9–18. https://doi.org/10.3354/meps084009
  23. McKinney M.A., Peacock E., Letcher R.J. Sea ice-associated diet change increases the levels of chlorinated and brominated contaminants in polar bears // Environ. Sci. Technol. 2009. V. 43. P. 4334–4339. https://doi.org/10.1021/es900471g
  24. Иванов Е.А., Мордвинцев И.Н., Платонов Н.Г. и др. Изотопный состав крови белого медведя Ursus maritimus карско-баренцевоморской популяции // Доклады РАН. 2018. Т. 480. № 2.С. 247–249. [Ivanov E.A., Mordvintsev I.N., Platonov N.G.et al.Isotopic composition of blood of polar bears (Ursus maritimus) of the Kara-Barents Sea Population // Doklady Biological Sciences. 2018. V. 480. P. 93–96. doi: 10.1134/S0012496618030055]
  25. O’Connell T.C., Hedges R.E.M. Investigations into the effect of diet on modern human hair isotopic values // American Journal of Physical Anthropology. 1999. V. 108. P. 409–425.
  26. Tartu S., Aars J., Andersen M. et al. Choose your poison – space-use strategy influences pollutant exposure in Barents Sea polar bears // Environ. Sci. Technol. 2018. V. 52 (5). P. 3211–3221. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b06137
  27. Routti H., Atwood T.C., Bechshoft T. et al. State of knowledge on current exposure, fate and potential health effects of contaminants in polar bears from the circumpolar Arctic // Sci. Total Environ. 2019.V. 664. P. 1063−1083. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.030
  28. Lippold A., Aars J., Andersen M. et al. Two decades of mercury concentrations in Barents Sea polar bears (Ursus maritimus) in relation to dietary carbon, sulfur, and nitrogen // Environ. Sci. Technol. 2020. V. 54 (12). P. 7388–7397. https://dx.doi.org/10.1021/acs.est.0c01848
  29. Lippold A., Boltunov A., Aars J. et al. Spatial variationin mercury concentrations in polar bear (Ursus maritimus) hair from the Norwegian and Russian Arctic // Sci. Total Environ. 2022.V. 822.Art. 153572. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153572
  30. Dietz R., Riget F., Born E.W. et al. Trends in mercury in hair of Greenlandic polar bears (Ursus maritimus) during 1892–2001 // Environ.Sci. Technol.2006. V. 40 (4). P. 1120–1125. https://doi.org/10.1021/es051636z
  31. Lentfer J.W., Galster A. Mercury in polar bears from Alaska // Journal of Wildlife Diseases. 1987. V. 23 (2). P. 338– 341.
  32. St Louis V.L., Derocher A.E., Stirling I. et al. Differences in mercury bioaccumulation between polar bears (Ursus maritimus) from the Canadian high- and sub-Arctic // Environ. Sci. Technol. 2011. V. 45 (14). P. 5922–5928. https://doi.org/10.1021/es2000672
  33. Blévin P., Aars J., Andersen M.et al. Pelagic vs coastal key drivers of pollutant levels in Barents Sea polar bears with Contrasted Space-Use Strategies // Environ. Sci. Technol.2020.V. 54. P. 985–995.
  34. Bentzen T.W., Follmann E.H., Amstrup S.C. et al. Variation in winter diet of southern Beaufort Sea polar bears inferred from stable isotope analysis // Can. J. Zool.2007.V. 85.P. 596–608. https://doi.org/10.1139/Z07-036
  35. Rogers M.C., Peacock E., Simac K. et al. Diet of female polar bears in the southern Beaufort Sea of Alaska: evidence for an emerging alternative foraging strategy in response to environmental change // Polar Biol. 2015. V. 38.P. 1035–1047. https://doi.org/10.1007/s00300-015-1665-4
  36. Kelly B.C., Ikonomou M.G., Blair J.D. et al. Food Web-Specific Biomagnification of Persistent Organic Pollutants // Science. 2007. V. 317. P. 236−239. https://doi.org/10.1126/science.1138275
  37. Sonne C., Dietz R., Leifsson P.S. et al. Are liver and renal lesions in East Greenland polar bears (Ursus maritimus) associated with high mercury levels? // Environmental Health. 2007. V. 6. Art. 11. https://doi.org/10.1186/1476-069X-6-11
  38. Feng D., Gleason C.J., Lin P. et al. Recent changes to Arctic River discharge // Nature Communications. 2021. V. 12. Art. 6917. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27228-1
  39. Dietz R., Sonne C., Basu N.et al. What are the toxicological effects of mercury in Arctic biota? // Sci.Total Environ. 2013. V. 443. P. 775–790. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.11.046

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».