Nella portata del Grand Canyon del fiume Colorado, due specie svolgono un ruolo smisurato nel destino del mercurio nell'ecosistema acquatico, e il loro numero è alterato da eventi alluvionali. Così riporta una nuova ricerca, pubblicato in Progressi scientifici , che è tra i primi a fondere l'ecotossicologia e l'ecologia dell'ecosistema per tracciare come il mercurio scorre attraverso le reti trofiche acquatiche e poi si diffonde sulla terraferma.

Il mercurio è un contaminante ambientale che si trova negli ecosistemi di tutto il mondo. Nella sua forma organica, è una potente neurotossina che può danneggiare le persone e la fauna selvatica. L'accumulo di mercurio negli animali e come si ingrandisce lungo le catene alimentari è ben studiato. Meno conosciuti sono i percorsi che il mercurio segue attraverso le reti trofiche per raggiungere i principali predatori, come pesci e uccelli, e come questi percorsi potrebbero cambiare dopo grandi disturbi dell'ecosistema, come le inondazioni.

Emma Rosi è un'ecologa acquatica presso il Cary Institute of Ecosystem Studies e co-autrice del documento. lei spiega, "Combinando i dati sulle concentrazioni di mercurio nella vita acquatica con reti trofiche ben studiate, siamo stati in grado di rivelare come il mercurio si muove attraverso un ecosistema. Abbiamo scoperto che le inondazioni e una specie invasiva hanno entrambe influenzato il flusso di questo contaminante di interesse globale".

I tratti degli organismi che vivono in un ecosistema:la loro fisiologia, cosa mangiano, e cosa li mangia:determina il movimento e l'esposizione dei contaminanti. Questi fattori sono stati raramente inclusi nei modelli di flusso e destino dei contaminanti. "L'abbinamento di concentrazioni di contaminanti e reti alimentari altamente dettagliate ha il potenziale per migliorare la gestione dei contaminanti negli ecosistemi, "Note di Rosi.

Per studiare questi percorsi, il team di ricerca ha sviluppato reti alimentari a base di mercurio per sei siti che si estendono per 225 miglia del fiume Colorado, che si estende a valle della diga del Glen Canyon nel Parco nazionale del Grand Canyon. Il campionamento della rete alimentare ha avuto luogo stagionalmente nell'arco di due anni. In ogni sito, hanno misurato le alghe, invertebrati, e pesce per determinare chi stava mangiando cosa e cosa significava per l'esposizione al mercurio a ogni livello della rete alimentare.

Gli insetti (mosche nere e moscerini) e le lumache di fango invasive della Nuova Zelanda erano gli invertebrati dominanti nel fiume. Questi animali svolgono un ruolo fondamentale nello spostamento di energia e contaminanti dal fondo della rete alimentare per pescare i predatori in alto. Pesce incluso Bluehead Sucker nativo, Ventosa di Flanella, Dace Maculato, e cavedano megattere, oltre a specie alloctone come la carpa comune, Pesciolini Fathead, e trota iridea.

Il contenuto dello stomaco di invertebrati e pesci è stato valutato per identificare cosa mangiavano e in che quantità. Alghe, detriti, e animali sono stati analizzati per le concentrazioni di mercurio e, combinato con i dati sulla dieta, il team ha stimato la quantità di mercurio che gli animali consumavano durante l'anno.

La complessità della rete alimentare variava tra i siti di studio. Appena sotto la diga del Glen Canyon, le reti trofiche erano semplici con poche specie e connessioni con le reti trofiche. Più a valle, le reti trofiche avevano una maggiore diversità di specie e più connessioni. Attraverso i siti di studio, indipendentemente dalla complessità della rete alimentare, relativamente poche specie hanno avuto un ruolo chiave nel movimento del mercurio.

Alghe e minuscole particelle di detriti erano la fonte dell'80% del mercurio che scorreva negli invertebrati. Nei siti più vicini alla diga, le lumache di fango invasive dominavano le reti trofiche. Le trote erano gli unici pesci in questa parte del fiume, e non sono in grado di digerire le lumache di fango. Il mercurio accumulato dalle lumache non risale la catena alimentare. Poiché le lumache sono completamente acquatiche, il mercurio è tornato indietro nella rete alimentare detritica del fiume quando sono morti.

Le larve di simulidi erano la fonte del 56-80% del mercurio che fluiva nei pesci. I simulidi sono prede preferite per i pesci, come la trota iridea, e le mosche nere avevano una maggiore contaminazione da mercurio rispetto ad altri invertebrati. Le mosche nere che sfuggono alla predazione ed emergono dal fiume mentre gli adulti volanti spostano il mercurio dal fiume alla terraferma. Questo può esporre i predatori terrestri, come uccelli e pipistrelli, al mercurio che ha avuto origine nel fiume.

La quantità di mercurio che i simulidi trasportavano a terra dipendeva dal numero di pesci affamati in qualsiasi parte del fiume. In alcuni siti, il pesce ha mangiato quasi il 100% delle larve di simulidi, lasciandone pochi ad emergere. In altri siti, c'erano molte più mosche nere di quante il pesce potesse mangiare. Quando queste mosche nere sono emerse da adulte, il mercurio al loro interno ha fatto l'autostop per le reti trofiche terrestri lungo il fiume.

Un anno dopo il campionamento, i siti di studio sono stati allagati come parte di un rilascio pianificato di una diga. Il team è stato in grado di esplorare gli effetti dell'alluvione sul movimento del mercurio nelle reti trofiche. Nei siti vicino alla diga, l'alluvione ha spazzato via un gran numero di lumache di fango della Nuova Zelanda e ha portato a un boom delle popolazioni di simulidi. Con l'aumento delle mosche nere, più mercurio scorreva verso la trota. Poiché la trota ha divorato quasi tutti i simulidi nella loro forma larvale, pochissimo del mercurio accumulato in questi abbondanti insetti veniva trasportato a terra dagli adulti volanti.

Rosi spiega, "I cambiamenti alle popolazioni animali in un ecosistema avranno un impatto sul modo in cui il mercurio si muove attraverso una rete alimentare. Ciò è stato particolarmente evidente nei siti in cui le inondazioni hanno cambiato la proporzione di mosche nere rispetto ai pesci. Le inondazioni hanno alterato drasticamente i percorsi del mercurio nella semplice rete alimentare della coda vicino alla diga , ma non nelle più complesse reti alimentari a valle".

"Le specie invasive e le dighe sono comuni nei fiumi di tutto il mondo, ed entrambi i fattori erano in gioco nella portata del Grand Canyon del fiume Colorado, " dice Rosi. "Abbiamo scoperto che le inondazioni hanno cambiato le specie presenti nei nostri siti di studio, e il flusso di mercurio è cambiato con quei cambiamenti."

"Comprendere i fattori che controllano il movimento del mercurio attraverso le reti alimentari può aiutare i gestori delle risorse a proteggere gli ecosistemi che sono suscettibili all'inquinamento da mercurio, "dice David Walters, Scienziato USGS e co-autore principale dello studio.

Conclude Rosi, "Questo studio è entusiasmante perché fa luce sulla profondità di comprensione che possiamo raggiungere quando uniamo il pensiero ecologico ed ecotossicologico. Tratti delle specie, popolazioni animali, interazioni predatore-preda, e il disturbo può influenzare il movimento dei contaminanti nell'ambiente. Comprendere la complessa interazione di questi fattori può migliorare la gestione del rischio di esposizione degli animali nell'ambiente".