每年，数百万条太平洋鲑鱼在完成其生命周期时，从海洋开始一段令人惊叹的旅程，返回到其淡水产卵地点。这种迁徙对沿途的食物网和生态系统产生了重大影响。无论它们是自然死亡还是被其他物种捕食，鲑鱼都带来了它们在海洋中生活时收集的混合营养素和有害污染物。来自康涅狄格大学、南达科他州大学、美国地质调查局、自然资源顾问公司、萨斯喀彻温大学、密苏里大学和瑞吉斯大学的研究人员合作调查了这些营养素和污染物的运动，并在鲑鱼种群演变的40年中考察了趋势。他们的研究结果已发表于《自然》杂志。
Jess Brandt，康涅狄格大学农业、健康与自然资源学院的助理教授，主导了这项研究。该研究重点关注五种主要的太平洋鲑鱼物种的迁徙模式：帝王鲑、鲑鳟、银鲑、粉红鲑和红鲑。研究团队结合了1976年至2015年期间的鱼类生物量估计与多项科学研究中的营养素和污染物水平。
在系统之间转移时产生有益影响的能量和营养素被称为生态补贴。相比之下，随着这些营养素移动的有害物质被称为“补贴的黑暗面”，Brandt说。
“这项研究探讨了太平洋鲑鱼贡献的‘光明和黑暗面’。我们通常将它们作为与动物运输相关的单独主题进行研究，但营养素和污染物是相互关联的，”Brandt补充道。
最初，研究人员将物种生物量估算与营养素和污染物数据合并，以确定由鲑鱼迁徙引起的物质运动。Brandt提到，这些运动在如此广泛的大陆规模上尚未量化，由太平洋鲑鱼搬运的物质数量令人印象深刻。
“在40年的研究期间，平均每年约有1.19亿条太平洋鲑鱼返回北美，搬运数千吨的营养素和千克的污染物。归因于太平洋鲑鱼的营养素通量在任何集群迁徙或死亡的大型动物群体中都是报告中最大的之一，”Brandt解释道。
研究人员还探讨了近年来太平洋鲑鱼群体的变化如何影响营养素和污染物的运输。
他们发现，在这四十年间，太平洋鲑鱼群体在总生物量和鱼类数量方面都有显著增长。根据Brandt的说法，2015年运输的营养素和污染物的数量比1976年增加了30%，其中粉红鲑贡献了近80%的增加。
“我们对太平洋鲑鱼群落结构的变化如何影响营养素和污染物的运输感到非常感兴趣，”Brandt说。
为了理解这些发现的重要性，考察不同太平洋鲑鱼物种的生活特征是有益的。Brandt指出，物种在食物链中的位置（或营养水平）、在海洋中的停留时间和产卵时的大小是影响污染物积累的关键因素。环境污染物可以在食物网中浓缩，通过生物放大效应从猎物转移到捕食者。这意味着较高级的消费者负担更多的污染物。
Brandt强调，总体而言，太平洋鲑鱼的污染物水平与许多其他鱼类相比都较低。然而，不同鲑鱼类型之间存在差异。例如，粉红鲑的食物链消费水平较低，海洋停留时间较短，返回时体型较小，而帝王鲑则食用较高层次的食物，留在海洋中的时间更长，并且是五种物种中最大的，从而影响其污染物负荷。
“这促使我们调查每种物种携带多少化学物质——其负载潜力——以及这些营养和污染负荷的比较。我们发现较高营养级的鲑鱼，特别是帝王鲑，污染物与营养素的比例更高，而粉红鲑则相对于污染物而言与更多的营养素相关，”Brandt表示。
尽管物种之间存在差异，粉红鲑因其庞大的种群数量而运输的污染物总量最高。Brandt解释说：“我们还评估了在太平洋鲑鱼群体中，哪些物种对营养素和污染物的运输做出了最显著的贡献。尽管粉红鲑的污染物浓度较低，但它们在群体中的主导地位意味着它们运输了最大的污染物比例。它们数量的上升意味着，即使污染物水平不变，鱼的数量增加也导致总体污染物转移增大。”
最后，研究人员检查了食用鲑鱼的动物（包括人类）在营养益处和污染物暴露之间的平衡。他们评估了鲑鱼中omega-3脂肪酸的好处与已识别污染物可能带来的健康风险。根据Brandt的说法：“对每种物种的发现表明，食用鲑鱼对人类提供了净收益，这可能也延伸到整体生态系统健康。”
通过将营养素和污染物一起分析，这项研究揭示了像鲑鱼这样的迁徙物种对环境的影响。
“当我们将营养素与污染物的研究分开时，我们会错过整体图景中的重要方面。我们希望这项研究能够鼓励进一步调查迁徙物种作为营养素和污染物运输者的重要性，并探索这些输入在更广泛生态背景中的权衡关系，”Brandt总结道。
