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沙巴sb体育正规王海军团队发表Cell Press期刊文章:气候干暖化引起的蓝藻增加危及非洲象等大型动物

2021-02-25  点击:[]

2021年2月10日,沙巴sb体育正规高原湖泊生态与治理研究院(谢平研究员和王海军副研究员)与南京大学、中国科学院大气物理研究所、中国科学院南京地理与湖泊研究所、丹麦奥胡斯大学、美国亚利桑那州立大学和津巴布韦哈拉雷气象服务部合作,在Cell Press旗下期刊The Innovation发表题为《“非寻常嫌犯”抑或是“连环杀手”——气候干暖化引起的蓝藻增加危及非洲象等大型动物》的研究成果。2月24日,该研究被作为优选成果展示在Cell Press主页Banner引导图上上。同日,《中国环境报》http://epaper.cenews.com.cn/html/2021-02/24/content_63536.htm和《财新》https://m.science.caixin.com/red/2021-02-23/101666349.html?s=673d210ea05bad6136089d57280f331e635eba11d2358dd021c0489d8ba4aecd84d41c9bb6ff81aa&originReferrer=iOSshare也作了跟进报道。

非洲草原象Loxodonta africana)是地球环境的重要指示物种。2020年上半年,在拥有世界1/3非洲草原象的博茨瓦纳,有300多头非洲草原象离奇死亡(死亡数接近该国全年偷猎数——头号死因)(图2),引起极大关注,但一直死因不明。该研究通过剖析指出,摄入过量蓝藻毒素致死可能性最大而气候干暖化是导火索;发现非洲大陆藻毒素暴露高风险区与哺乳动物多样性热点区高度重合;警示未来气候条件下类似悲剧发生的风险还将加剧。

在一个长满蓝藻的水坑边死去的非洲象

(图片源自https://www.reuters.com/article/us-botswana-elephants-idUSKCN24N2JK

高浓度蓝藻毒素——大型动物的杀手

在非洲大陆,蓝藻毒素常常被疑为中型和大型陆生哺乳动物包括家畜(牛和羊)以及非涉水野生哺乳动物(白犀牛、蓝角马、长颈鹿、斑马和黑斑羚)大量死亡的可能原因 (图3A)。出于对捕食者的警惕,这些种类常在水域的下风处饮水,而那里也往往是蓝藻聚集地,使得它们往往较早暴露于高浓度的藻毒素(图3C)

但从文献资料综合分析发现,非洲大陆水体的微囊藻毒素(最常见和毒性最强的蓝藻毒素种类)平均浓度超过8800 μg L-1,远高于世界卫生组织WHO建议的哺乳动物和人类的暂定每日摄入耐容量指导值1.0 μg L-1。尤其是南部国家,有的水体毒素浓度甚至达到了125 mg L-1的哺乳动物急性致死剂量。虽然求证极为困难,若最终确证,这将是首例由蓝藻毒素所致的大规模大象死亡事件。结合回顾分析,可看出蓝藻毒素对哺乳动物的威胁越来越广泛(图3A),蓝藻毒素对于濒危物种非洲象也可能产生灾难性后果。

不同时期非洲大陆蓝藻毒素致死的大型动物类群与数量(A);与1986年至2005年基线气候学相比,博茨瓦纳奥卡万戈三角洲塞隆加村(大象大规模死亡发生地)2000年至2020年有效积温(℃ 天)和净降水量(降水量-蒸发量,mm)的异常性分析(B);各种温度和降雨综合条件下植被、水域范围和蓝藻浓度及其对大象中毒风险的变化(C);非洲南部被确定为当前和未来藻毒素暴露风险的热点区(D);蓝藻生长对气候变暖的响应(E)。

干热天气——突发事件的导火索

干热天气下蓝藻在水中易于占优势。在博茨瓦纳大象大规模死亡发生地区,连续多年出现了炎热和干燥情况(图3B)。在干燥的天气下,哺乳动物对饮用水的需求会增加,水域又因蒸发而大幅缩小进而导致藻毒素因浓缩而浓度上升,因此进一步加剧动物中毒的风险。通过对事件发生地相关水域进行了遥感分析,发现在2020年3-7月期间,藻类指数随着水体的萎缩而持续增加,意味着藻毒素暴露风险的增加。

气候变化——暴露风险的放大器

通过气候模型预测,在未来五十年内,南部地区变暖速度也将是整个非洲大陆最高,降水量也将低于当前条件下的降雨量。在更热更干燥的气候下,营养物质的浓缩将为蓝藻的生长创造更有利的条件(图3E),少数毒株变种成为优势,更多动物频繁地聚集在所剩的地表水周围。更严重的是,非洲大陆藻毒素高浓度区/大型哺乳动物多样性热点区/未来气候恶化热点区在空间上高度重合(图3D),意味着类似的大型动物中毒事件概率也将增加,这对于一些本已濒危的物种将会是致命的打击。

基于该研究,团队成员指出亟需对野生动物和人类藻毒素暴露风险进行更全面和系统的定量评估,以便能够有效地实施面对气候变化下的预防行动,削弱蓝藻毒素对本已脆弱的非洲社会-生态系统的胁迫。进一步研发藻毒素与动物死亡之间的定量关联模型,可为这些史前大规模死亡事件提供有力的解释,也可预测野生动物种群未来面临的风险。

原文链接:https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(21)00017-5?utm_medium=homepage

供稿:沙巴sb体育正规高原湖泊生态与治理研究院

编辑:李哲

责任编辑:王尽遥



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