Long-term changes in mercury levels of Southern Ocean squid Moroteuthopsis longimana

Abstract

A contaminação por mercúrio (Hg) nos ecossistemas marinhos representa uma crescente preocupação ambiental devido aos seus efeitos tóxicos na vida selvagem e na saúde humana. Apesar da localização remota, a Antártica e o Oceano Austral também são afetados pela contaminação deste metal. No entanto, existe pouca informação sobre as tendências temporais da biodisponibilidade de Hg nestas regiões.Esta tese tem como objetivo fornecer informações sobre a contaminação por Hg no Oceano Austral, através da análise das concentrações de Hg nos bicos e músculo da lula Moroteuthopsis longimana. Esta espécie é importante na cadeia alimentar do Oceano Austral, sendo uma componente chave na dieta dos predadores de topo da Antártida. Mais especificamente os objetivos foram: Capítulo I) Avaliar a relação da concentração de Hg entre bico e músculo de M. longimana e Capítulo II) Avaliar as concentrações de Hg de M. longimana a longo prazo, em relação ao tamanho e nível trófico. Para o Capítulo I, massas bucais de M. longimana foram amostradas da dieta do bacalhau-da-Antártida (Dissostichus mawsoni). Concentrações totais de Hg foram medidas em seções do bico (asa do bico inferior e extremidade superior do bico superior), bicos inteiros e no músculo das massas bucais. O músculo mostrou as maiores concentrações de Hg (329,9 ± 166,4 ng.g-1), e foi encontrada uma relação linear significativa entre os níveis de Hg na asa do bico inferior e no músculo. Esta relação poderá ser uma ferramenta importante, permitindo usar da concentração de Hg nos bicos como proxy dos níveis de Hg no músculo. As seções do bico representam as partes do bico formadas mais recentemente, pelo que se relacionam com mais precisão com concentração de Hg presente no músculo da lula no momento da predação, permitindo assim a estimativa da quantidade de Hg transferida para os níveis tróficos superiores.No Capítulo II, as tendências de Hg a longo prazo foram analisadas usando bicos de M. longimana recolhidos da dieta do albatroz-errante (Diomedea exulans) entre 1976 e 2016. Os resultados indicam uma tendência decrescente nas concentrações de Hg, com um declínio acentuado após 1995. Não foram observadas evidências de bioacumulação e biomagnificação de Hg, sugerindo que os níveis de Hg nos bicos de M. longimana refletem a biodisponibilidade de Hg no ecossistema. Consequentemente, M. longimana surge como um potencial bioindicador das concentrações de Hg no Oceano Austral, fornecendo uma ferramenta valiosa para a monitorização ambiental e a avaliação dos impactos da contaminação por Hg nas cadeias alimentares da Antártida.

Mercury (Hg) contamination in marine ecosystems is a growing environmental concern due to its toxic effects on wildlife and human health. Despite the remote location, Antarctica and the Southern Ocean are also affected by Hg contamination. However, the temporal trends of Hg bioavailability in these regions remain poorly understood. This thesis aims to provide information on Hg contamination in the Southern Ocean by analysing Hg concentrations in the beaks and muscle of the giant warty squid Moroteuthopsis longimana. This species plays an important role in the Southern Ocean food web, being a key component in the diet of Antarctic top predators. More specifically the objectives were: Chapter I) Assess the relationship of Hg between beaks and muscle of M. longimana and Chapter II) Assess the long-term concentrations of Hg of M. longimana in relation to size and trophic level. In Chapter I, I used buccal masses of M. longimana sampled from the diet of the Antarctic toothfish (Dissostichus mawsoni) at the South Sandwich Islands. Total Hg concentrations were measured in beak sections (wing of the lower beak and hood tip of the upper beak), whole beaks, and muscle from the buccal mass. Muscle exhibited the highest Hg concentrations (329.9 ± 166.4 ng.g-1) of the studied tissues. A significant linear relationship was found between Hg concentrations in the wing section of the lower beak and the muscle. This relationship could represent an important tool, allowing the use of Hg concentration in beaks as proxy for Hg concentrations in muscle. The beak sections that represent the parts of the beak most recently formed relate more accurately to the Hg concentration present in the muscle at the squid’s time of predation, thereby allowing the estimation of the Hg uptake by upper trophic levels.For Chapter II, long-term Hg trends were analysed using M. longimana beaks collected from the diet of the wandering albatross (Diomedea exulans) between 1976 and 2016. The results indicate a decreasing trend in Hg concentrations, with a sharp decline after 1995. No evidence of Hg bioaccumulation and biomagnification was observed, suggesting that Hg levels in M. longimana beaks may reflect Hg concentrations in the environment. Consequently, M. longimana emerges as a potential bioindicator for Hg concentrations in the Southern Ocean, providing a valuable tool for environmental monitoring and the assessment of Hg contamination on Antarctic food webs.