海洋污染物如何侵擾海鳥能量產生？專家深度解析

新的研究揭示，常見污染物正在干擾野生海鳥細胞層面的能量生產，可能影響其生存能力。該研究發表在《環境與健康》期刊上，重點關注在西西里海峽一個小而偏遠的火山島林諾薩繁殖的斯科波利海燕。科學家發現，像汞和某些PFAS化合物這樣的廣泛污染物會影響線粒體的功能，線粒體是細胞內的小型發電站，負責產生能量，支持從飛行到繁殖等活動。

在海洋中，汞常常被細菌轉化為高度危險的甲基汞，這種物質在生物體內積累，并在食物鏈中逐級濃縮，意味著頂級捕食者攜帶著最高水平的汞。PFAS——一種合成的“永恒化學物質”，存在于包括不粘鍋和抗污面料在內的產品中——盡管國際上已經采取措施控制其使用，但它們仍在不斷積累。

這些污染物即使在低濃度下也具有高度毒性，并通過大氣和地表徑流進入海洋。實驗室研究表明，這些污染物可能影響線粒體的能量生成，但這些研究可能無法反映當前生態系統中的污染水平，而對野生動物的影響直到現在仍然未知。

由馬克斯·普朗克生物智能研究所的科學家斯特法尼亞·卡薩格蘭德領導的國際研究團隊測量了斯科波利海鷗的污染物水平和線粒體功能。線粒體會積累電荷，從而驅動三磷酸腺苷（ATP）的生成，ATP是細胞的能量貨幣。

在汞含量較高的鳥類中，線粒體膜會通過一種叫做“質子泄漏”的過程變得更加多孔：使得更多的能量在不產生ATP的情況下散失，就像水繞過水電大壩的渦輪機。某些PFAS化合物的高含量則產生相反的效果，使膜變得更加僵硬，減少能量泄漏，但阻礙了防止有害分子積累的安全閥，可能導致另一種形式的氧化細胞損傷。

“全球關注的污染物，比如PFAS和汞，大家都知道是有毒的。不過，直到現在，細致的技術進步和微創的野外方法才讓我們能夠理解它們對生態系統中野生動物的影響，這對制定保護措施非常重要，”馬克斯·普朗克生物智能研究所的共同第一作者、研究生瓜達盧佩·洛佩斯-納瓦表示。

“我們發現汞和某些PFAS化合物會干擾野生海燕的細胞能量的產生，影響細胞能量效率。雖然細胞可能通過增加能量生產來進行補償，但這本身是有代價的，即使細胞效率的微小變化也可能悄悄影響適應性。”

將飲食與暴露和細胞損傷聯系起來

作為頂級捕食者，海燕的壽命長達數十年，隨著時間的推移，它們會積累污染物，使它們成為海洋健康的指示種。研究小組在兩個季節對52只繁殖成鳥進行了采樣，測量了所有鳥類的汞和線粒體功能狀態，并在一個季節對20只鳥進行了PFAS分析。穩定同位素——揭示飲食和覓食地點的化學指紋——將鳥類的飲食與其暴露水平和細胞影響聯系起來。

年長的雄性鳥汞含量較高（雌性通過產卵排出汞），并且隨著營養級的提升而增加，符合預期的食物鏈模式。PFAS與年齡、性別或飲食沒有這樣的關系，表明其污染途徑與汞截然不同。科學家們表示，了解這些不同的暴露途徑對保護海鳥種群和制定針對性的污染減少策略非常重要。

“化學污染是對所有級別海洋生態系統的復雜威脅之一，因為它的隱蔽性和多樣化的影響，”吉森大學的共同第一作者和研究生露西·米歇爾說。“在繁殖季節的高壓時期，成年鳥在照顧幼鳥時，既要進行長時間的自我供給，又要進行短時間的覓食，污染物暴露所帶來的能量成本可能特別顯著。

“未來的研究必須關注生存、繁殖成功和整體適應能力的影響。理解這些影響在其他威脅野生動物的背景下的重要性也非常關鍵，例如過度捕撈、塑料污染和全球變暖。長期監測對于回答這些問題至關重要，這對理解其對人類健康的影響也非常重要，因為我們面臨著類似的暴露。”

更多信息：Guadalupe Lopez-Nava等，污染物暴露如何影響野生海鳥的線粒體生物能量學，環境與健康（2025）。 DOI: 10.1021/envhealth.5c00297