Lisa Atwell, Keith A. Hobson, and Harold E. Welch, 1998

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1 Lisa Atwell, Keith A. Hobson, and Harold E. Welch, 1998
UE 39: Fluctuations et perturbations des écosystèmes marins, naturelles et anthropiques Biomagnification and bioaccumulation of mercury in an arctic marine food web Lisa Atwell, Keith A. Hobson, and Harold E. Welch, 1998 Virginie MAES Laurence MAUREL

2 Introduction Définitions:
Bioamplification: transfert et amplification biologique de polluants à l'intérieur de biocénoses contaminées Bioaccumulation: accumulation de contaminants directement depuis le milieu ambiant jusqu'à des niveaux supérieurs Objectifs : - relation entre d15N et les concentrations en mercure - bioaccumulation en fonction de l'âge? (Mya truncata et Phoca hispida )

3 Echantillonnage N Collectes entre 1988 et 1990 112 individus
27 espèces 11 sp. d'invertebrés 2 sp. de poissons 8 sp. d'oiseaux marins 2 sp. d’Odontocètes Morse Odobenus rosmarus Ours Ursus maritimus Hobson & Welch 1992

4 Résultats obtenus Les vertébrés montrent plus de variations dans leurs tissus par rapport aux invertebrés. Bioamplification vérifiée: [Hg] quand d15N

5 Concentration totale en mercure (µg.g-1)
Résultats obtenus Forte variabilité dans la concentration en mercure entre les oiseaux marins 5 0.75 ± 0.23 6 1.93 ± 1.14 4 1.79 ± 0.78 1.86 ± 0.68 1 0.33 3 0.38 ± 0.02 0.83 ± 0.21 1.57 ± 0.65 Larus hyperboreus Uria lomvia Rissa tridactyla Fulmarus glacialis Cepphus grylle Sterna paradisea Somateria mollissima Alle alle Espèce Nombre d’individus Concentration totale en mercure (µg.g-1) - d15N (‰) +

6 Résultats obtenus Ursus maritimus a un niveau de mercure moins fort que celle de sa proie principale: Phoca hispida [Hg] = 0.84 ± µg.g-1 [Hg] = 1.07 ± mg.g-1

7 Résultats obtenus Etude de bioaccumulation sur deux espèces:
Mya truncata Phoca hispida Aucune preuves de bioaccumulation en fonction de l’âge

8 Résumé de l’étude Mise en évidence de la bioamplification du Hg
Facteur de bioamplification trouvé à 0.20, dans l’équation: Log10 [Hg] (mg.g-1) = (d15N) – 3.33 Bioaccumulation du Hg non mise en évidence Augmentation de la concentration du Hg en fonction de l’âge non prouvée (dans les deux espèces étudiées). Nécessité d’études supplémentaires.

9 Discussion L’équation illustrant la relation entre la position trophique et la concentration en mercure des muscles: R² ??? réseau trophique de l’Arctique (Canada) Pente = Braune 2005

10 Discussion Les invertébrés : Log10 [Hg] invertébrés = (d15N) Différence mise en évidence dans d’autres écosystèmes (cheminée hydrothermale par exemple). Colaço 2006 Explication: métabolisme différent (assimilation de la nourriture) Wang & Fisher 1999

11 Discussion [Hg]invertébrés sont moins variables que les [Hg]vertébrés
Les oiseaux Concentration du Hg dans les plumes lors de leurs formations (Bustamante, 2006)  Mues Transfert de Hg dans les œufs (Braune 2006). Les mammifères marins : Perte possible de Hg lors de la gestation et de l’allaitement. Ages et sexes des individus ne sont pas déterminés

12 Discussion ‘Les résultats de Atwell et al. sur la bioamplification du mercure ne sont pas valides’ : [Hg]ours < [Hg]phoques. Gray 2002 Peut être lié au manque d’échantillons car, selon Dehn 2006, Hg total augmente significativement du phoque à l’ours. ‘Résultats équivoques car les phoques et les baleines sont largement plus vieux que leurs proies et beaucoup d’oiseaux vivent plus de 30 ans’ : biaisés par une probable biaccumulation. Gray 2002

13 Discussion 10 ans après, dans une aire similaire les [Hg] des mêmes espèces restent identiques. Campbell 2005 Malgré des données contestables. Origine du mercure en Arctique, naturelle selon les auteurs ici, mais depuis quelques années, la disponibilté a augmenté, mis en évidence par des suivis de [Hg]bélugas depuis la fin du XIXème siècle. Outridge 2005 Origine anthropique remise en cause?

14 Discussion Le mercure gazeux atmospherique montre peu de changements, il semblerait que les facteurs physiques soient plus importants que l’activité humaine.  Stockage de mercure dans les glaces  Relarguage MacDonald 2005 Il est aujourd’hui clair que le mercure qui s’accumule est le méthylmercure, mercure organique, transformé par des bactéries dans le sédiment. Par expérience: quand [Hg]atmosphérique , [MeHg]sédiment Orihel 2008

15 Conclusion  Une bioamplification du mercure au sein de ce réseau trophique est observée.  La bioaccumulation au cours de la vie des individus de la Mya truncata et de Phoca hispida n’est pas observée → discutable Le manque d’echantillon est sûrement en cause. Car pas de doutes que le mercure s’accumule en fonction de l’âge des individus.

16 Bibliographie Braune BM et al., Persistent organic pollutants and mercury in marine biota of the Canadian Arctic: an overview of spatial and temporal trends. Sci. Total Environ. 351e352, 4e56. Bustamante P, Caurant F, Fowler SW, Miramand P, Cephalopods as a vector of the transfer of cadmium to top marine predators in the North-East Atlantic Ocean. Sci. Total Environ. 1998;220: 71–80. Campbell LM et al., Mercury and other trace elements in a pelagic Arctic marine food web (Northwater Polynya, Baffin Bay). Sci. Total Environ. 351e352, 247e263. Colaço A, Bustamante P, Fouquet Y, Sarradin PM, Serrao-Santos R, Bioaccumulation of Hg, Cu, and Zn in the Azores triple junction hydrothermal vent fields food web. Chemosphere 65, 2260–2267. Dehn Larissa-A., et al., Stable isotope and trace element status of subsistence-hunted bowhead and beluga whales in Alaska and gray whales in Chukotka. Mar. Pollut. Bull. 52 (2006) 301–319. Gray JS, Biomagnification in marine systems: the perspective of an ecologist. Mar Pollut Bull 45, 46–52. Hobson KA, and Welch HE Determination of trophic relationships within a high Arctic marine food web using d13C and d15N analysis. Mar. Ecol. Prog. Ser. 4: 9–18. Orihel DM et al., Temporal changes in the distribution, methylation, and bioaccumulation of newly deposited mercury in an aquatic ecosystem. Environ. Pollut. 1e12. Outridge PM, Hobson KA, Savellec JM, Changes in mercury and cadmium concentrations and the feeding behaviour of beluga (Delphinapterus leucas) near Somerset Island, Canada, during the 20th century. Sci. Total Environ. 350, 106– 118. Wang, W.-X., Fisher, N.S., Assimilation efficiencies of chemical contaminants in aquatic invertebrates: a synthesis. Environ. Toxicol. Chem. 18 (9), 2034–2045. Braune B, Mallory M, Gilchrist HG, Elevated mercury levels in a declining population of ivory gulls in the Canadian Arctic. Mar. Pollut. Bull. 52, 969–987. Das K, Beans C, Holsbeek L, Mauger G, Berrow SD, Rogand E, Bouquegneau JM, Marine mammals from northeast atlantic: relationship between their trophic status as determined by d13C and d15N measurements and their trace metal concentrations. Mar. Environ. Research 56, 349–365. Brookens T, Harvey J, O'Hara T, Trace element concentrations in the Pacific harbor seal (Phoca vitulina richardii) in central and northern California. Sci. Total Environ. 372, 676–692. Macdonald R, Harner T, Fyfe J, Review: Recent climate change in the Arctic and its impact on contaminant pathways and interpretation of temporal trend data. Sci. Total Environ. 342, 5– 86.

17 Annexes

18 Résultats de d15N (‰) et de [THg] (µg.g-1) des organismes considérés

19 Problème: Les points sont les moyennes de [Hg] et de d15N par espèces, les données individuelles n’étant pas détaillées dans la publication. Les écarts types sont ceux donnés par Atwell et al..

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22 Cycle du mercure en Arctique

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