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

北極圏は地球上の他のどの地域よりも速いスピードで温暖化が進んでおり、この変化は海氷を溶かし、凍土を融解させ、海流を変えています。これらの物理的な変化は、単に景観を再形成しているだけではありません。何世紀もの間、氷や土壌の中に閉じ込められてきた古代の汚染物質を再び動員させているのです。これらの汚染物質の中で最も懸念されるものの一つが水銀です。水銀は毒性のある金属であり、食物連鎖に入り込み、動物や人間の体内に蓄積します。工場や鉱山から大気中に放出される水銀の量を減らすための世界的な取り組みは成功してきましたが、北極圏の野生動物におけるこの毒素のレベルは、期待通りには下がっていません。場所によっては、むしろ上昇しています。この不一致は科学者を困惑させています。もし空気がきれいになっているのなら、なぜ動物たちは病んでいるのでしょうか？ その答えは、水銀が環境の中でどのように移動し、どのように形態を変え、そして変化する気候がいかにしてこの毒が食物網へと入り込むための新たな扉を開いているのかを理解することにあります。

この謎を解明するために、研究者たちはユニークなツール、すなわち水銀原子が残した「化学的な指紋」に着目しました。水銀には、「同位体」と呼ばれる、わずかに異なるいくつかのバージョンが存在し、それらが独特のタグとして機能します。一部のタグは水銀が日光にさらされたときに変化し、また別のタグは植物や細菌によって処理される際に変化します。北極圏全域で見られる主要な種である環状アザラシの筋肉組織におけるこれらの微細な違いを測定することで、科学者はその水銀がどこから来たのか、そして動物に到達するまでにどのような経路を辿ったのかを正確に追跡することができます。この研究は、北極圏全域の同位体シグネチャーを比較した初めての試みであり、水銀の供給源が一様ではないことを明らかにしています。むしろ、その供給源は、そのアザラシが陸水の流出に支配された地域に住んでいるか、あるいは海流に支配された地域に住んでいるかに大きく依存しています。

研究者たちは、2014年から2024年の間にアラスカ、カナダ、グリーンランド、スヴァルバルに至る8つの地点から収集された232頭の環状アザラシの筋肉サンプルを分析しました。その結果、データに顕著な隔たりがあることが分かりました。カナダ高北極圏および北グリーンランドに生息するアザラシは、最も高い水銀レベルを保持していました。これらの動物はまた、水銀が陸上で時間を過ごしたことを示す特定の化学的シグネチャーを示していました。水銀は大気からツンドラに沈着し、植物に吸収され、永久凍土の中に凍結され、その後、永久凍土が融解するにつれて河川によって海へと洗い流されました。この水銀は陸地によって処理されており、水中で日光にさらされることが少なかったため、その化学的なタグは明確なまま維持されていました。対照的に、西スヴァルバルおよびグリーンランドの一部のアザラシは、はるかに低い水銀レベルを示していました。彼らの化学的シグネチャーは異なる物語を伝えていました。この水銀は、大西洋から北へと流れる暖かい海流によって運ばれ、海を通じて長い距離を旅してきたものでした。この海洋由来の水銀は、食物網に入る前に、より多くの日光にさらされ、異なるプロセスを経てきました。

本研究は、これらの違いがアザラシの食性に起因するという考えを明確に否定しています。食事も化学的シグネチャーに影響を与えますが、観察されたパターンはあまりに大きく、海洋の地理的条件と一致しすぎており、食性の選択だけで説明できるものではありませんでした。また、研究者たちは、高北極圏のアザラシが食物連鎖のより高い位置にいるために、単に多くの水銀を食べているわけでもないことを見出しました。彼らが摂取している水銀の源そのものが異なっているのです。カナダやグリーンランドのアザラシに見られる高レベルの水銀は、土壌に蓄えられた「レガシー水銀（過去の遺産としての水銀）」の放出によって引き起こされており、このプロセスは気候変動によって加速されています。地面が融解し、河川の流れが強まるにつれて、この蓄えられた毒素が沿岸水域へと押し流され、そこですぐに微小な生物に取り込まれ、アザラシへと受け継がれていくのです。

将来を見据え、研究者たちはコンピュータモデルを使用して、今世紀末までに北極海がどのように変化するかをシミュレーションしました。これらのシミュレーションは、状況が悪化する可能性を示唆しています。気候変動が続くと、永久凍土の融解によって陸地から河川へとさらに多くの水銀が放出される可能性が高くなります。同時に、現在一部の海域を新鮮に保っている偉大な海流の弱体化など、海洋循環の変化が、この水銀の分布方法を変える可能性があります。もし海流が変化すれば、現在は安全な地域が陸地からのより高い負荷を受け取るようになり、一方で他の地域では異なる曝露パターンが見られるようになるかもしれません。この研究は、たとえ人類が今日、すべての新規水銀排出を停止したとしても、気候変動による古い蓄積された水銀の放出は、野生動物や彼らを食料とする先住民コミュニティへの脅威を与え続けるだろうということを示唆しています。

この研究は、環境衛生に関する理解における決定的な欠落を浮き彫りにしています。それは、排出量を削減することは戦いの半分に過ぎないことを示しています。今や気候そのものが二次的な汚染源となっており、何世代にもわたって封じ込められてきた毒素の貯蔵庫を解錠しているのです。環状アザラシは、長年北極の健康状態を監視する「センチネル（番人）」としての役割を果たしてきましたが、今、変化する世界、すなわち「過去が現在に追いついてくる世界」の物語を語っています。これらの化学的な指紋を追跡することで、科学者たちは次にどの波が汚染をもたらすかを予測できるようになり、脆弱な北極のエコシステムと、そこを故郷とする人々を守るための不可欠なツールを手にしたのです。