湖泊裡的汞電梯

生活在部分內陸草原湖泊的魚類，體內累積有異常高濃度的汞，科學家們一直無法釐清箇中緣由。近來，新的研究指出，在湖泊中，汞可以搭上神秘的夜班車，從湖底升至湖的中上水層，進而使湖中的魚類暴露在較高濃度的汞環境下。

環境中的汞污染，主要來自人類的冶金及燃煤發電等活動。釋放到大氣中的汞，會透雨水、雪進入水資源。在缺氧的濕地或河床環境，無機汞容易透過硫酸鹽還原菌及鐵還原菌等微生物，轉化為甲基汞。

甲基汞是已知的神經毒素，因高度親脂及易於與蛋白質結合的特性，使其能輕易的累積於生物體內。透過食物鏈傳遞後，高階的掠食者如鮪魚、鯊魚，因生物放大效應，體內會累積高濃度的汞。因此，各國往往會制定相關的魚貝汞食用須知或建議書。

在優養化的湖泊中，由於藻類、浮游生物的種類及數量繁多，複雜的食物網及大量的低層供應者，會稀釋生態系中的汞，使最終累積在魚體內的汞濃度較低。有趣的是，在部份北美大草原的湖泊裡，雖然擁有豐富的藻類及浮游生物，魚類體內仍累積異常高濃度的汞。

1997年，里賈納大學（University of Regina）的生態學家Peter Leavitt觀察到，在Katepwa湖（位於加拿大薩斯喀徹溫省），夜晚捕食的黃鱸魚（Yellow Perch）體內的汞含量，相較在白天覓食的黃鱸魚來的高。除此之外，湖內的藻類及浮游動物的汞含量，也會因為種類不同而改變。科學家們始終無法找到合理的方式，解釋觀察到的現象。這個謎團一直困擾著科學家們，直到今年六月，科學家才終於找到一切的關鍵。

謎團的主角是學名為Leptodora kindtii（中文名透明薄皮蚤）的浮游動物，因為軀體呈現半透明，又被稱為幽靈蚤（Ghost fleas）。成年的Leptodora長約1.5公分，以細菌及其他浮游生物為食，是一種掠食性的無脊椎動物。研究團隊發現，成年Leptodora的單位汞含量，是其他浮游生物的兩倍。最特殊的是，成年的Leptodora會表現出晝夜垂直遷徙（DVM, diel vertical migration）的特性。

白天Leptodora會聚集在缺氧的底層，以躲避利用視覺進行捕食的魚類。到了夜晚，Leptodora會浮到湖泊的中上水層活動。Leptodora就像是湖泊裡的汞電梯，在晚上將大量的汞從湖底帶到水的上層，使中上水層的魚群暴露在汞濃度較高的環境下。

在優養化且能見度低的水體中，部分魚類會利用力學感受器（mechanoreceptors）^[註一]捕食體型較大的浮游動物。在Katepwa湖，黃鱸魚體內汞含量較高的原因，可能就是因為攝入較多成年的Leptodora。這也解釋了為什麼在夜晚捕食的黃鱸魚子群體，汞濃度會是白天沿岸覓食子群的兩倍。

現今許多汞相關的檢測，是通過分析水體中生物的毒素含量。如果研究的取樣時間都集中在白天，就可能沒取樣到汞含量較高的生物體。這項研究指出，未來在進行相似的環境研究與分析時，生態系的食物網及生物的生活型態，或許會是獲得正確資料的重要指標。此外，科學家們也正在研究Leptodora是否會攜帶甲烷進行垂直遷徙。如果是，那麼這台汞電梯或許還會將其他有害物質，從湖底帶到水面。

原文出處：Science: July 1, 2020, ‘Ghost fleas’ bring toxic mercury up from the depths of prairie lakes

參考資料：Mercury Elevator in Lakes: A Novel Vector of Methylmercury Transfer to Fish via Migratory Invertebrates. Environ. Sci. Technol. Lett. 2020 doi: doi.org/10.1021/acs.estlett.0c00446

註釋：

[註一]圖片為Daphnia magna並非內文提及的Leptodora kindtii但兩種蚤類都是屬於枝角目（Cladocera）。
[註二] 力學感受器是生物感受壓力、變形等力學刺激的受體（詳見維基），魚類可透過力學感受器感受水流的強弱及變化，甚至用以捕食。