REPORTAGE Klimatförändringar förväntas leda till ökat inflödet av organiskt material från land till kustnära hav som Östersjön. En studie från Umeå universitet visar att detta påverkar ansamlingen av det skadliga nervgiftet metylkvicksilver i näringsväven genom två motsatta processer. Studien ger viktig kunskap för att kunna förutsäga framtida risker för både miljö och människa.
Metylkvicksilver är en av de mest hälsofarliga formerna av kvicksilver. Det bildas naturligt i miljön och ackumuleras i fisk, vilket är den främsta källan till att människor får i sig giftet. Forskare vid Umeå universitet kan visa hur avrinning från land – en process som ökar i ett varmare och fuktigare klimat – kan leda till både ökade och minskade halter av gift i havens näringsväv.
– Det viktigaste resultatet i studien är att organiskt material som tillförs kustområden med landavrinning påverkar anrikning av giftigt metylkvicksilver i födoväven på två motsatta sätt samtidigt. När mer material sköljs ut i kustvattnen kan det leda till att metylkvicksilver blir svårare för organismer att ta upp. Samtidigt kan samma material göra att metylkvicksilver anrikas mer effektivt mellan trofiska nivåer i födosväven. Det är därför inte mängden organiskt material från land som på ett enkelt sätt avgör risken, utan hur biologiska och kemiska processer samspelar i ekosystemet, säger Erik Björn, professor vid Kemiska institutionen vid Umeå universitet.
Erik Björn vid mesokosmanläggningen på Umeå marina forskningscentrum, UMF /Erik Björn at the mesocosm facility, Umeå Marine Sciences Centre
BildMattias Pettersson
I studien, som har publicerats i tidskriften Communications Earth & Environment, använde forskarna storskaliga experimentanläggningar vid Umeå marina forskningscentrum. Genom att simulera olika nivåer av landbaserad avrinning i stora tankar, så kallade mesokosmer, kunde de studera under kontrollerade former hur kvicksilver ackumuleras i plankton.
Resultaten visar att när mängden organiskt material från land ökar, skiftar näringsväven från att vara baserad på växtplankton till att domineras av bakterier. En sådan "heterotrof" näringsväv är mer komplex och involverar fler steg, vilket genom en process som kallas biomagnifiering leder till betydligt högre koncentrationer av metylkvicksilver.
– I experimenten såg vi att våra modellekosystem var starkt bakteriedominerade. Ju mer organiskt material från land som tillfördes desto större dominans av bakterier jämfört med växtplankton. Det leder till längre och mer komplexa näringsvävar, där energin, och metylkvicksilvret, passeras fler steg innan det når zooplankton. Sådana bakteriedominerade födovävar är därför särskilt effektiva på att föra metylkvicksilver uppåt i näringskedjan, förklarar Erik Björn.
Samtidigt som de biologiska processerna driver på ackumuleringen, fungerar de kemiska egenskaperna hos det landbaserade materialet som en sorts broms. Materialet är rikt på svavelföreningar, så kallade tioler, som har en stark förmåga att binda metylkvicksilver.
– Tioler är svavelhaltiga kemiska föreningar som förekommer i höga halter i organiskt material från landavrinning. Metylkvicksilver binder mycket starkt till dessa tioler. När bindningen sker ”låses” metylkvicksilvret därför fast i större kemiska komplex som plankton och bakterier har svårt att ta upp. På så sätt kan tioler fungera som en kemisk ”bromskloss”: även om det finns metylkvicksilver i vattnet, blir det mindre tillgängligt för organismerna längst ner i näringsväven, säger Erik Björn.
Resultaten från studien visar att nettoresultatet – om gifthalterna i fisk kommer att öka eller minska i framtiden – beror på den exakta balansen mellan näringsvävens struktur och vattnets kemiska sammansättning.
Studien är ett resultat av ett samarbete mellan forskare vid Umeå universitet, Naturhistoriska riksmuseet och Klaipėda universitet i Litauen. Resultaten är särskilt relevanta för kustområden i norra Europa där avrinningen från land förväntas öka under de kommande decennierna.
– I ett varmare klimat med ökad nederbörd väntas allt mer organiskt material transporteras ut från land till sjöar och kustområden. Våra resultat visar att detta kan få komplexa effekter på kvicksilver i ekosystemen. För att kunna förutse hur halterna av kvicksilver i fisk kommer att förändras i ett förändrat klimat räcker det inte att mäta hur brunt vattnet är. Man måste förstå både näringsvävens uppbyggnad och kemin som styr tillgängligheten av metylkvicksilver. Detta har stor betydelse för framtida miljöriskbedömningar och för att skydda både ekosystem och människors hälsa, säger Erik Björn.