汞，這種銀白色的液態金屬，是地球上一個隱形的全球污染者。自工業革命以來，人類活動導致海洋中汞的含量增加了150%到300%。當無機汞在海洋中被微生物轉化為甲基汞（MeHg），其毒性被急劇放大。甲基汞具有極強的生物累積和生物放大特性，沿著食物鏈逐級富集，最終在位于頂端的掠食者——如金槍魚、鯊魚和鯨魚體內達到最高濃度。人類通過食用海產品接觸到這些毒素，可能引發神經損傷、認知發育缺陷等健康風險。然而，我們對汞在浩瀚海洋中的旅程仍有許多未知，尤其是在占據海洋絕大部分體積、連接著表層與深海、維系著從浮游動物到頂級捕食者能量傳遞的深海遠洋生態系統中。這個被夜幕籠罩的世界，生活著大量體型小于30厘米的生物，它們構成了地球上最豐富的脊椎動物類群之一。它們每日進行著可能是地球上規模最大的動物垂直遷徙，數十億個體夜間上浮至表層覓食，成為海洋碳泵和生態系統能量流動的關鍵一環。但與此同時，它們也扮演著關鍵“汞載體”的角色，將深海的汞傳遞給上層的大型掠食者。一個核心科學問題隨之浮現：海洋環境，特別是初級生產力的高低，如何影響深海生物體內汞的積累？這個問題對于預測污染物在全球變化背景下的命運，評估生態與健康風險至關重要。

為解答這一問題，由Leandro N. Eduardo等研究者組成的國際團隊，在大西洋西部熱帶海域選擇了兩個生態特征迥異的“天然實驗室”：一個是寡營養（生產力低）的費爾南多-迪諾羅尼亞海脊，另一個則是受亞馬遜河巨大淡水與營養鹽輸入影響的高生產力亞馬遜河口外海域。研究者假設，兩地生產力的差異會通過塑造不同的食物網結構，進而影響汞在深海生物中的累積模式。他們在2017年和2021年分別在這兩個海域進行了系統的深海生物采樣，共分析了來自67個物種的479個個體。研究團隊測量了每個樣本的總汞濃度，并分析了穩定氮同位素（δ¹⁵N）和穩定碳同位素（δ¹³C）。δ¹⁵N常被用作指示營養級和食物鏈結構的生態示蹤劑，而δ¹³C則有助于揭示碳源和棲息地利用信息。他們還根據物種的攝食習性（浮游動物食性或微浮游動物食性）、垂直遷移行為（遷移型或非遷移型）和分類學類群（魚類、頭足類、甲殼類）對物種進行了生態學分類，以探究汞積累的生態驅動因子。通過一系列統計模型，他們試圖厘清區域、體型、營養級等多種因素對汞濃度的相對貢獻。

本研究的核心是結合生態調查與地球化學分析。首先，在兩個目標海域（費爾南多-迪諾羅尼亞海脊和亞馬遜河口）利用中上層拖網對深海生物（深度范圍10-1200米）進行系統性采樣。對采集的樣本進行物種鑒定、體長測量和組織取樣。隨后，利用同位素比率質譜儀（IRMS）測定肌肉組織中的穩定碳、氮同位素比值（δ¹³C, δ¹⁵N），以解析食物網結構和碳源。同時，通過熱分解-金汞齊-原子吸收光譜法測定組織中的總汞濃度，并以此作為甲基汞的可靠指標。最后，綜合生態學分類、穩定同位素數據和汞濃度數據，運用線性混合效應模型等統計方法，分析區域差異、體型、營養級等因素對汞積累的獨立及交互影響。

穩定同位素分析清晰地揭示了兩地食物網架構的本質差異。15N范圍。">盡管兩地的δ¹³C值范圍相似，表明其基礎碳源沒有受到亞馬遜河羽流的直接影響，但δ¹⁵N的分布模式卻大相徑庭。在寡營養的費爾南多-迪諾羅尼亞海脊，深海物種的δ¹⁵N值范圍寬達約5‰，呈現出一個更“長”或垂直結構更復雜的食物網，暗示可能存在多個營養級或不同深度層面的營養基線。相反，在高產的亞馬遜河口海域，物種的δ¹⁵N值則更為集中，分布范圍更窄，指示著一條更“短”、更直接的能量傳遞途徑。這與生態學理論相符：寡營養系統通常依賴以微型浮游植物為基礎、涉及原生動物和微型浮游動物的復雜微生物食物網，導致δ¹⁵N在多次營養轉移中逐步富集；而高產系統支持被中型浮游動物高效攝食的大型浮游植物，從而形成更短的食物鏈。

在所有物種中，汞濃度與個體體長呈顯著正相關，符合生物體隨生長時間累積汞的規律。生態習性對汞濃度有明確影響：非遷移型（常年停留在深海的）物種的汞濃度顯著高于進行晝夜垂直遷移的物種；以小型游泳動物為食的物種（微浮游動物食性）的汞濃度也高于以浮游動物為食的物種（浮游動物食性）。這些非遷移、高營養級的物種通常生命周期更長、體型更大，并且更依賴于由懸浮顆粒有機物支撐的碎屑食物鏈，而這些顆粒物是深海微生物活動和甲基化過程的熱點區域，從而導致更高的汞暴露風險。

最關鍵的發現在于區域間的對比。在19個同時出現在兩個海域的物種中，有7個物種在兩地的汞濃度存在顯著差異，且無一例外，所有這些差異都表現為費爾南多-迪諾羅尼亞海脊的個體汞濃度高于亞馬遜河口的個體。線性混合效應模型進一步證實，即使在統計上控制了物種體型、δ¹⁵N值（反映營養級和基線）和物種自身差異后，這種“區域效應”依然強烈且顯著。來自寡營養海脊的個體，其汞濃度平均比來自高產河口的同類高出數倍。模型還發現，在亞馬遜河口，汞濃度與δ¹⁵N值的關聯更強，表明那里的汞積累與經典的食物鏈生物放大過程耦合更緊密；而在費爾南多-迪諾羅尼亞海脊，兩者關聯較弱，暗示該區域汞的生物可利用性可能受到食物網基礎過程（如微生物食物鏈和碎屑途徑）的更復雜調控。

本研究證實了最初的假設：海洋初級生產力是調控深海遠洋生物汞積累的關鍵驅動力。 在寡營養的費爾南多-迪諾羅尼亞海脊，更長的食物鏈、深海生物對碎屑食物鏈的更高依賴性，以及與低生產力相關的協同效應，共同導致了該區域深海生物群落承受了更重的汞負擔。相反，盡管亞馬遜河口地區本身是著名的汞污染熱點，但巨大的淡水稀釋作用、廣闊的陸架沉積物截留以及沿岸紅樹林的過濾效應，可能共同構成了有效的“生物地球化學屏障”，限制了陸源汞向遠海深海生態系統的輸出，使得該區域深海生物的汞暴露水平相對較低。

這項發表于《整體環境科學》的研究具有多重重要意義。首先，在科學認知層面， 它首次在熱帶大西洋區域系統揭示了生產力梯度如何通過重塑食物網結構來主導深海汞的累積模式，將宏觀的海洋學過程與微觀的污染物生物地球化學循環緊密聯系起來。其次，在生態與健康風險預警層面， 研究發出了重要警示：通常被認為“原始”的寡營養遠洋海域，其深海食物網可能對汞積累更為脆弱。這意味著，以這些高汞含量的深海生物為關鍵餌料的頂級捕食者（如金槍魚、劍魚、抹香鯨）可能面臨更高的汞暴露風險，進而通過海產品消費鏈威脅人類健康。最后，在全球變化與污染協同治理層面， 研究提供了前瞻性視角。未來氣候變化預計將導致海洋寡營養化區域擴大、最低含氧層擴張，這可能會加劇微生物介導的汞甲基化過程，并強化深海食物網對碎屑途徑的依賴，從而可能進一步放大類似費爾南多-迪諾羅尼亞海脊所觀察到的“高汞積累模式”。這凸顯了污染控制（如履行《關于汞的水俁公約》）與氣候變化 mitigation（減緩）是保護海洋生態系統功能、保障海產品安全不可分割的雙重議題。研究也呼吁未來的監測與研究應覆蓋更廣泛的深海區域和更多樣的生態類群，特別是在面臨快速氣候變化的南半球海域，以建立全球性的基準并制定有效的保護策略。