What are the toxicological effects of mercury in Arctic biota?

This review critically evaluates the available mercury (Hg) data in Arctic marine biota and the Inuit population against toxicity threshold values. In particular marine top predators exhibit concentrations of mercury in their tissues and organs that are believed to exceed thresholds for biological effects. Species whose concentrations exceed threshold values include the polar bears (Ursus maritimus), beluga whale (Delphinapterus leucas), pilot whale (Globicephala melas), hooded seal (Cystophora cristata), a few seabird species, and landlocked Arctic char (Salvelinus alpinus). Toothed whales appear to be one of the most vulnerable groups, with high concentrations of mercury recorded in brain tissue with associated signs of neurochemical effects. Evidence of increasing concentrations in mercury in some biota in Arctic Canada and Greenland is therefore a concern with respect to ecosystem health

Study of the spatial and temporal trends of mercury in the Arctic : use of teeth and hair of the top predators as biomonitoring tissues

Les tendances spatiales et temporelles du mercure en Arctique ont été étudiées au travers de l’analyse de ce métal dans les tissus durs, i.e. dents et poils, des phoques annelés (Phoca hispida) et des ours polaires (Ursus maritimus). Aucune influence du sexe sur les concentrations n’a été détectée dans les tissus de ces deux espèces alors que l’âge est apparu comme un facteur d’influence important.Deux tendances spatiales ont été observées dans les tissus de ces deux espèces : un premier gradient d’augmentation du mercure de l’Est vers l’Ouest de l’Arctique, i.e. de Svalbard, vers le Groenland et enfin, l’Arctique canadien, et un second du Sud vers le Nord de l’Arctique canadien, résultant très probablement de la minéralogie du socle rocheux, mais aussi potentiellement de facteurs biotiques et abiotiques.Une tendance à l’augmentation des concentrations de mercure a été globalement détectée entre la période préindustrielle et la fin du XXe siècle. Cependant, les variations temporelles associées à la seconde partie du XXe siècle révèlent une augmentation continue dans l’Ouest de l’Arctique et une tendance à la diminution dans l’Est de l’Arctique, cette différence étant probablement liée à des apports distincts des masses d’air atmosphériques à ces deux régions. Par ailleurs, une composante de variabilité climatique pourrait contribuer aux variations observées ces dernières décennies en influençant les habitudes alimentaires de ces prédateurs marins arctiques. Ainsi, les isotopes stables d’azote et de carbone s’avèrent être un outil essentiel à coupler aux études sur les tendances de mercure pour permettre de déterminer la part d’un changement dans le régime alimentaire ou dans les niveaux environnementaux.Cette étude a mis en évidence l’importance des poils comme tissu de monitoring non-invasif et pertinent pour un suivi régulier voire annuel tandis que l’utilisation des dents s’avère être plus adaptée à la reconstruction de tendances sur le long-terme.The spatial and temporal trends of mercury in the Arctic have been studied through the analysis of this metal in hard tissues, i.e. teeth and hair, in ringed seals (Phoca hispida) and polar bears (Ursus maritimus). Sex had no influence on the mercury concentrations while age was a significant factor. Two distinct spatial trends were observed in the tissues of these two species: a first gradient of augmentation from the East to the West of the Arctic, i.e. from Svalbard towards Greenland and the Canadian Arctic, and a second one, from the South to the North of the Canadian Arctic, resulting probably from a combination of the global mineralogy in the Arctic with biotic and abiotic factors. An increasing trend in mercury concentrations has been detected globally between the preindustrial period and the end of the 20th century. However, the temporal trends detected in the second part of the 20th century revealed an increase in the West Arctic while a decrease was observed in the East Arctic. This difference seems to be due to a distinct input of the atmospheric air masses to the two regions. Besides, a climatic variability could contribute to the variations observed these last decennials by influencing the habitat and the feeding habits of the marine predators. Thus, the determination of the stable isotopes seems to be essential to combine to the study of the mercury trends. Finally, this study has showed the importance of hair as a non-invasive and relevant biomonitoring tissue on a regular or annual sampling base, while the use of the teeth seems to be more adequate for reconstructing long-term trends of mercury

Étude des variations spatiales et temporelles du mercure en Arctique : utilisation des dents et des poils des prédateurs supérieurs comme tissus de biomonitoring

The spatial and temporal trends of mercury in the Arctic have been studied through the analysis of this metal in hard tissues, i.e. teeth and hair, in ringed seals (Phoca hispida) and polar bears (Ursus maritimus). Sex had no influence on the mercury concentrations while age was a significant factor.Two distinct spatial trends were observed in the tissues of these two species: a first gradient of augmentation from the East to the West of the Arctic, i.e. from Svalbard towards Greenland and the Canadian Arctic, and a second one, from the South to the North of the Canadian Arctic, resulting probably from a combination of the global mineralogy in the Arctic with biotic and abiotic factors.An increasing trend in mercury concentrations has been detected globally between the preindustrial period and the end of the 20th century. However, the temporal trends detected in the second part of the 20th century revealed an increase in the West Arctic while a decrease was observed in the East Arctic. This difference seems to be due to a distinct input of the atmospheric air masses to the two regions. Besides, a climatic variability could contribute to the variations observed these last decennials by influencing the habitat and the feeding habits of the marine predators. Thus, the determination of the stable isotopes seems to be essential to combine to the study of the mercury trends.Finally, this study has showed the importance of hair as a non-invasive and relevant biomonitoring tissue on a regular or annual sampling base, while the use of the teeth seems to be more adequate for reconstructing long-term trends of mercury.Les tendances spatiales et temporelles du mercure en Arctique ont été étudiées au travers de l’analyse de ce métal dans les tissus durs, i.e. dents et poils, des phoques annelés (Phoca hispida) et des ours polaires (Ursus maritimus). Aucune influence du sexe sur les concentrations n’a été détectée dans les tissus de ces deux espèces alors que l’âge est apparu comme un facteur d’influence important.Deux tendances spatiales ont été observées dans les tissus de ces deux espèces : un premier gradient d’augmentation du mercure de l’Est vers l’Ouest de l’Arctique, i.e. de Svalbard, vers le Groenland et enfin, l’Arctique canadien, et un second du Sud vers le Nord de l’Arctique canadien, résultant très probablement de la minéralogie du socle rocheux, mais aussi potentiellement de facteurs biotiques et abiotiques.Une tendance à l’augmentation des concentrations de mercure a été globalement détectée entre la période préindustrielle et la fin du XXe siècle. Cependant, les variations temporelles associées à la seconde partie du XXe siècle révèlent une augmentation continue dans l’Ouest de l’Arctique et une tendance à la diminution dans l’Est de l’Arctique, cette différence étant probablement liée à des apports distincts des masses d’air atmosphériques à ces deux régions. Par ailleurs, une composante de variabilité climatique pourrait contribuer aux variations observées ces dernières décennies en influençant les habitudes alimentaires de ces prédateurs marins arctiques. Ainsi, les isotopes stables d’azote et de carbone s’avèrent être un outil essentiel à coupler aux études sur les tendances de mercure pour permettre de déterminer la part d’un changement dans le régime alimentaire ou dans les niveaux environnementaux.Cette étude a mis en évidence l’importance des poils comme tissu de monitoring non-invasif et pertinent pour un suivi régulier voire annuel tandis que l’utilisation des dents s’avère être plus adaptée à la reconstruction de tendances sur le long-terme

Aurore Aubail

Aubail Aurore. Aurore Aubail. In: Diplômées, n°234, 2010. Echos des recherches en cours. pp. 133-134

Aurore Aubail

Aubail Aurore. Aurore Aubail. In: Diplômées, n°231, 2009. Les femmes officiers dans les armées françaises. p. 261

Plasticity of trophic interactions among sharks from the oceanic south-western Indian Ocean revealed by stable isotope and mercury analyses

International audienceSharks are a major component of the top predator guild in oceanic ecosystems, but their trophic relationships remain poorly understood. We examined chemical tracers of diet and habitat (δ15N and δ13C, respectively) and total mercury (Hg) concentrations in muscle tissue of seven pelagic sharks: blue shark (Prionace glauca), short-fin mako shark (Isurus oxyrinchus), oceanic whitetip shark (Carcharhinus longimanus), scalloped hammerhead shark (Sphyrna lewini), pelagic thresher shark (Alopias pelagicus), crocodile shark (Pseudocarcharias kamoharai) and silky shark (Carcharhinus falciformis), from the data poor south-western tropical Indian Ocean. Minimal interspecific variation in mean δ15N values and a large degree of isotopic niche overlap - driven by high intraspecific variation in δ15N values - was observed among pelagic sharks. Similarly, δ13C values of sharks overlapped considerably for all species with the exception of P. glauca, which had more 13C-depleted values indicating possibly longer residence times in purely pelagic waters. Geographic variation in δ13C, δ15N and Hg were observed for P. glauca and I. oxyrinchus. Mean Hg levels were similar among species with the exception of P. kamoharai which had significantly higher Hg concentrations likely related to mesopelagic feeding. Hg concentrations increased with body size in I. oxyrinchus, P. glauca and C. longimanus. Values of δ15N and δ13C varied with size only in P. glauca, suggesting ontogenetic shifts in diets or habitats. Together, isotopic data indicate that – with few exceptions - variance within species in trophic interactions or foraging habitats is greater than differentiation among pelagic sharks in the south-western Indian Ocean. Therefore, it is possible that this group exhibits some level of trophic redundancy, but further studies of diets and fine-scale habitat use are needed to fully test this hypothesis

Mercury content and isotopic composition of teeth, and sex and age of skulls of polar bears collected in Svalbard

We examined the use of mercury (Hg) and nitrogen and carbon stable isotopes in teeth of polar bear (Ursus maritimus) from Svalbard as biotracers of temporal changes in Hg pollution exposure between 1964 and 2003. Teeth were regarded as a good matrix of the Hg exposure, and in total 87 teeth of polar bears were analysed. Dental Hg levels ranged from 0.6 to 72.3 ng/g dry weight and increased with age during the first 10 years of life. A decreasing time trend in Hg concentrations was observed over the recent four decades while no temporal changes were found in the stable isotope ratios of nitrogen (d15N) and carbon (d13C). This suggests that the decrease of Hg concentrations over time was more likely due to a lower environmental Hg exposure in this region rather than a shift in the feeding habits of Svalbard polar bears