Mercury isotopes uncover climate-driven exposure pathways in Arctic food webs

Die Arktis erwärmt sich schneller als anderswo auf der Erde, eine Verschiebung, die das Meereis schmelzen lässt, den gefrorenen Boden auftauen und die Meeresströmungen verändert. Diese physischen Veränderungen gestalten nicht nur die Landschaft um; sie mobilisieren auch uralte Schadstoffe, die seit Jahrhunderten im Eis und im Boden eingeschlossen sind. Einer der besorgniserregendsten dieser Schadstoffe ist Quecksilber, ein giftiges Metall, das in die Nahrungskette gelangt und sich in den Körpern von Tieren und Menschen anreichert. Während globale Bemühungen erfolgreich die Menge des Quecksilbers reduziert haben, das aus Fabriken und Minen in die Atmosphäre gelangt, sinken die Werte dieses Toxins in der arktischen Tierwelt nicht wie erwartet. In einigen Gebieten steigen sie sogar an. Diese Diskrepanz hat Wissenschaftler rätselhaft zurückgelassen: Wenn die Luft sauberer wird, warum werden die Tiere dann kränker? Die Antwort liegt im Verständnis darüber, wie sich Quecksilber in der Umwelt bewegt, wie es seine Form verändert und wie der Klimawandel neue Türen öffnet, durch die dieses Gift in das Nahrungsnetz gelangen kann.

Um dieses Rätsel zu lösen, wandten sich Forscher einem einzigartigen Werkzeug zu: den chemischen Fingerabdrücken, die Quecksilberatome hinterlassen. Quecksilber existiert in mehreren leicht unterschiedlichen Versionen, sogenannten Isotopen, die wie markante Etiketten wirken. Einige dieser Etiketten werden verändert, wenn Quecksilber Sonnenlicht ausgesetzt ist, während andere sich ändern, wenn es von Pflanzen oder Bakterien verarbeitet wird. Durch die Messung dieser subtilen Unterschiede im Muskelgewebe von Ringelrobben, einer in der gesamten Arktis vorkommenden Schlüsselart, können Wissenschaftler genau zurückverfolgen, woher das Quecksilber kam und welchen Weg es nahm, bevor es das Tier erreichte. Diese Studie, die erste ihrer Art, die diese isotopischen Signaturen über die gesamte Arktisregion hinweg vergleicht, zeigt, dass die Quelle des Quecksilbers nicht einheitlich ist. Stattdessen hängt es stark davon ab, ob die Robbe in einem Gebiet lebt, das von Landabflüssen oder Meeresströmungen dominiert wird.

Die Forscher analysierten Muskelproben von 232 Ringelrobben, die zwischen 2014 und 2024 an acht verschiedenen Standorten gesammelt wurden, die von Alaska und Kanada bis Grönland und Svalbard reichen. Sie fanden eine markante Spaltung in den Daten. Robben, die in der kanadischen Hocharktis und im Norden Grönlands leben, trugen die höchsten Queckselberwerte. Diese Tiere wiesen zudem eine spezifische chemische Signatur auf, die darauf hindeutete, dass das Quecksilber Zeit auf dem Land verbracht hatte. Es war aus der Luft auf die Tundra deponiert worden, von Pflanzen absorbiert und in den Boden eingefroren worden, um dann durch das Auftauen des Permafrosts durch Flüsse in den Ozean gespült zu werden. Da dieses Quecksilber durch das Land verarbeitet worden war und nicht viel Sonnenlicht im Wasser ausgesetzt war, blieben seine chemischen Etiketten deutlich unterscheidbar. Im Gegensatz dazu hatten Robben von West-Svalbard und Teilen Grönlands viel niedrigere Quecksilberwerte. Ihre chemischen Signaturen erzählten eine andere Geschichte: Dieses Quecksilber war über weite Strecken durch den Ozean gereist, getragen von warmen Strömungen, die aus dem Atlantik nach Norden fließen. Dieses ozeanische Quecksilber war mehr Sonnenlicht ausgesetzt gewesen und wurde anders verarbeitet, bevor es in das Nahrungsnetz gelangte.

Die Studie schließt die Vorstellung explizit aus, dass diese Unterschiede durch die Nahrung der Robben verursacht werden. Obwohl die Ernährung die chemischen Signaturen beeinflussen kann, waren die beobachteten Muster zu groß und zu konsistent mit der Ozeangeografie, um allein durch Fressgewohnheiten erklärt zu werden. Die Forscher fanden auch heraus, dass die Robben in der Hocharktis nicht einfach mehr Quecksilber aufnahmen, weil sie höher in der Nahrungskette standen; die Quelle des Quecksilbers selbst war unterschiedlich. Die hohen Mengen bei den kanadischen und grönländischen Robben werden durch die Freisetzung von historischem Quecksilber, das im Boden gespeichert ist – ein Prozess, der durch den Klimawandel beschleunigt wird. Während der Boden auftaut und Flüsse stärker fließen, wird dieses gespeicherte Gift in die Küstengewässer gespült, wo es schnell von winzigen Organismen aufgenommen und an die Robben weitergegeben wird.

Mit Blick auf die Zukunft nutzten die Forscher Computermodelle, um zu simulieren, wie sich der Arktische Ozean bis zum Ende des Jahrhunderts verändern könnte. Diese Simulationen deuten darauf hin, dass sich die Situation verschlimmern könnte. Wenn das Klima weiter erwärmt, wird das Auftauen des Permafrosts wahrscheinlich noch mehr Quecksilber aus dem Land in die Flüsse freisetzen. Gleichzeitig könnten Veränderungen in der Ozeanzirkulation, wie etwa eine Abschwächung der großen Strömungen, die derzeit einige Gebiete frisch halten, die Verteilung dieses Quecksilbers verändern. Wenn sich die Meeresströmungen verschieben, könnten Gebiete, die derzeit sicher sind, höhere Quecksilberlasten vom Land erhalten, während andere Regionen andere Expositionsmuster sehen könnten. Die Studie legt nahe, dass selbst wenn die Menschheit heute alle neuen Quecksilberemissionen stoppen würde, die klimabedingte Freisetzung von altem, gespeichertem Quecksilber weiterhin Wildtiere und die indigene Bevölkerung, die von ihnen lebt, bedrohen wird.

Diese Forschung hebt eine kritische Lücke in unserem Verständnis der Umweltgesundheit auf. Sie zeigt, dass die Reduzierung von Emissionen nur die halbe Miete ist; das Klima selbst fungt nun als sekundäre Quelle der Verschmutzung, die Reservoire von Toxinen freischaltet, die über Generationen hinweg weggeschlossen waren. Die Ringelrobbe, eine Art, die seit langem als Wächter für die Gesundheit der Arktis dient, erzählt nun eine Geschichte einer sich verändernden Welt, in der die Vergangenheit die Gegenwart einholt. Durch das Verfolgen dieser chemischen Fingerabdrücke können Wissenschaftler nun vorhersagen, wo die nächsten Wellen der Kontamination einschlagen könnten, was ein wichtiges Werkzeug zum Schutz sowohl des fragilen arktischen Ökosystems als auch der Menschen ist, die dort zu Hause sind.