Le mercure du permafrost, une autre menace pour notre environnement // The mercury in permafrost, another threat to our environment

On savait déjà que la fonte du permafrost dans l’Arctique libère d’importantes quantités de gaz à effet de serre. Aujourd’hui, les scientifiques révèlent qu’il recèle aussi des quantités considérables de mercure, une neurotoxine agressive qui représente une menace sérieuse pour la santé humaine.
Selon une étude menée par des scientifiques du National Snow and Ice Data Center à Boulder (Colorado) et publiée dans la revue Geophysical Research Letters, il y aurait l’équivalent de cinquante piscines olympiques de mercure piégées dans le permafrost. C’est deux fois plus que ce que contient l’ensemble des sols, l’atmosphère et les océans ailleurs dans le monde. Selon l’étude, lorsque le pergélisol (autre nom du permafrost) dégèlera dans les prochaines années, une partie de ce mercure sera libérée dans l’environnement, avec un impact non encore estimé – mais considérable – sur les gens et sur nos ressources alimentaires. Les scientifiques ont effectué leurs recherches en prélevant des carottes de pergélisol à travers l’Alaska. Ils ont mesuré les niveaux de mercure et ensuite extrapolé pour calculer la quantité de mercure dans le permafrost ailleurs dans le monde, en particulier au Canada, en Russie et dans d’autres pays nordiques.
Le mercure, un élément naturel, se lie à la matière vivante à travers la planète, mais l’Arctique est particulier. Normalement, lorsque les plantes meurent et se décomposent, le mercure est libéré dans l’atmosphère. La différence dans l’Arctique, c’est que les plantes ne se décomposent pas complètement. Au lieu de cela, leurs racines sont gelées et ensuite enterrées sous plusieurs couches de sol. Cela retient le mercure qui se trouvera libéré si le permafrost vient à fondre.
La quantité de mercure libérée dépend du dégel du permafrost qui, à son tour, dépend du volume des émissions de gaz à effet de serre et du réchauffement de la planète. Le dégel du permafrost a commencé dans certaines régions et les scientifiques prévoient qu’il se poursuivra au cours du 21ème siècle. L’étude indique que si les niveaux d’émissions de gaz à effet de serre actuels se poursuivent jusqu’en 2100, le permafrost se sera réduit de 30 à 99%.
La question est de savoir où ira le mercure dans un tel contexte, et quels seront ses effets sur la Nature et sur l’Homme. Il pourrait contaminer les rivières qui se jettent dans l’océan Arctique. Il pourrait aussi se propager dans l’atmosphère, ou dans ces deux univers. Le problème est que le mercure, bien que naturel, représente un danger pour les humains et la faune, en particulier sous certaines formes. Nous rejetons déjà du mercure en faisant brûler du charbon. Il se répand alors dans l’atmosphère où il parcourt de longues distances. Quand il pleut sur l’océan ou sur les lacs, le mercure pénètre dans la chaîne alimentaire. Il s’accumule d’abord à l’intérieur des micro-organismes, puis en concentrations de plus en plus élevées dans l’organisme des prédateurs, tels les poissons, qui se nourrissent de ces petits organismes. Lorsque les humains consomment du poisson contenant du mercure en quantités trop importantes, cela peut être dangereux, surtout pour les femmes enceintes.
Dans l’Arctique, le mercure peut également s’accumuler dans les organismes de grands mammifères comme les ours polaires ou les narvals, phénomène qui a fait l’objet de plusieurs études. Si les concentrations de mercure dans l’Arctique continuaient à augmenter, ce serait une nouvelle preuve de l’impact du changement climatique sur les communautés autochtones qui y vivent.
Les résultats de l’étude sont inquiétants car elle nous apprend que le permafrost n’est pas seulement une colossale zone de stockage de carbone susceptible de modifier le climat de la planète ; c’est aussi une importante zone de stockage de mercure qui risque d’être rejeté dans notre environnement avec le dégel du pergélisol. Cela est particulièrement préoccupant au vu de la prédominance des écosystèmes de zones humides dans l’Arctique.
Source: The Washington Post.

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We already knew that thawing Arctic permafrost would release powerful greenhouse gases. Now, scientists reveal it could also release massive amounts of mercury which is a potent neurotoxin and serious threat to human health.

According to a study led by scientists with the National Snow and Ice Data Center in Boulder, Colorado and published in the journal Geophysical Research Letters, there is the equivalent of 50 Olympic swimming pools of mercury trapped in the permafrost. This is twice as much as the rest of all soils, the atmosphere, and ocean combined. According to the study, when permafrost thaws in the future, some portion of this mercury will get released into the environment, with unknown impact to people and our food supplies. The scientists performed the research by taking cores from permafrost across Alaska. They measured mercury levels and then extrapolated to calculate how much mercury there is in permafrost across the globe, where it covers large portions of Canada, Russia and other northern countries.

Mercury, a naturally occurring element, binds with living matter across the planet, but the Arctic is special. Normally, as plants die and decay, they decompose and mercury is released back to the atmosphere. But in the Arctic, plants often do not fully decompose. Instead, their roots are frozen and then become buried by layers of soil. This suspends mercury within the plants, where it can be remobilized again if permafrost thaws.

How much mercury would be released depends on how much the permafrost thaws, which in turn depends on the volume of greenhouse-gas emissions and subsequent warming of the planet. However, permafrost thaw has begun in some places and scientists project that it will continue over the course of the century. The study says that with current emissions levels through 2100, permafrost could shrink by between 30 and 99 percent.

The question is to know where this mercury will go, and what it will do. It could spread through rivers that into the Arctic Ocean. Or it could enter the atmosphere. Or both. The problem is that mercury, although naturally occurring, is damaging to humans and wildlife, especially in certain forms. We are already causing mercury to enter the atmosphere by burning coal, which lofts the element into the atmosphere where it travels long distances. When it rains out into the ocean or lakes, mercury enters the food chain, first accumulating in the bodies of microorganisms and then growing increasingly concentrated in predators – like fish – that feed off smaller organisms. When humans consume mercury-laden fish in quantities too large, it can be dangerous, especially for pregnant women.

In the Arctic, mercury can also accumulate in the bodies of major mammal predators, such as polar bears or narwhal, a phenomenon that has been documented. If the Arctic mercury burden further increases, it could be another way that climate change affects the native communities living there.

The results of the study are concerning because what we are learning is that not only is permafrost a massive storage for carbon that will feedback on global climate, but permafrost also stores a globally significant pool of mercury, which is at risk of being released into the environment when permafrost thaws. This is especially concerning, given the predominance of wetland ecosystems in the Arctic.

Source: The Washington Post.

Carte montrant l’étendue du permafrost dans l’Arctique (Source: National Snow and Ice Data Center)

Histoire de mercure et d’ours polaires // A story of mercury and polar bears

Comme je l’ai déjà écrit à plusieurs reprises, en raison du changement climatique, les ours polaires sont obligés de passer plus de temps sur terre. Pour les plantigrades contraints à cette nouvelle situation par la disparition de la glace de mer pendant l’été, il semble y avoir un avantage: le niveau de mercure diminue dans le corps des animaux qui adoptent des sources alimentaires terrestres.
Une étude publiée dans la revue Environmental Science & Technology a analysé les poils des ours polaires qui vivent dans la Mer de Beaufort méridionale, une population touchée de plein fouet par la fonte de la glace de mer. Les poils d’ours peuvent fournir un historique des contaminants comme le mercure. Les conclusions de l’étude révèlent une chute brutale des concentrations de mercure.

Selon l’étude, la baisse moyenne de la concentration de mercure pour les ours polaires adultes échantillonnés de 2004 à 2011 est de 13% par an. Cette baisse concerne principalement les mâles adultes; Les concentrations de mercure ont diminué d’environ 15% par an chez eux, contre 4,4% par an pour les femelles adultes.
L’explication logique du déclin du mercure est le changement de nourriture de nombreux ours qui ont abandonné les phoques annelés au profit d’autres aliments comme les carcasses de baleines boréales abandonnées le long des côtes par les chasseurs Inupiat. Voir ma note du 3 septembre 2016 sur ce sujet:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2016/09/03/le-nouveau-mode-de-vie-des-ours-polaires-polar-bears-new-way-of-life/

Rien n’indique que le mercure diminue dans la Mer de Beaufort ou chez les phoques annelés qui sont la proie traditionnelle des ours polaires. Les phoques annelés, en tant que mangeurs de poissons se situent assez haut sur la chaîne alimentaire et ils ont tendance à accumuler des concentrations plus élevées de mercure que les autres espèces. Les baleines boréales, en revanche, ont tendance à accumuler des concentrations de mercure beaucoup plus faibles. Les concentrations inférieures de mercure des baleines boréales expliquent probablement la différence entre les mâles et les femelles observée dans les échantillons de poils d’ours polaires, dans la mesure où les mâles ont tendance à passer beaucoup de temps sur les carcasses de baleines et ont donc une quantité plus importante de viande de baleine boréale dans leur alimentation.
Les amoncellements de carcasses de baleines qui s’accumulent sur la côte après les chasses d’automne et coïncident avec la fonte maximale de la glace de mer, sont devenus des sources de nourriture importantes pour de nombreux ours polaires. Depuis les années 1990, l’ouverture de la Mer de Beaufort méridionale à la navigation a avancé de 36 jours par an et les ours polaires passent 31 jours de plus à terre, principalement attirés par les amoncellements d’os de baleines.

Une autre source de nourriture relativement nouvelle pour les ours polaires est la viande de phoques barbus qui constitue une nourriture à plus faible teneur en mercure que la viande des phoques annelés. Le régime des phoques barbus est différent de celui des phoques annelés ; les palourdes et les autres coquillages constituent en effet une partie importante de leur nourriture, ce qui entraîne une baisse des concentrations de mercure.

Les concentrations de mercure dans l’Arctique sont depuis longtemps un sujet de préoccupation. Les courants atmosphériques et océaniques transportent la pollution par le mercure, comme celle produite par la combustion du charbon, sur de vastes distances dans le Grand Nord. La fonte du pergélisol libère également du mercure dans l’environnement. Les incendies de forêt et les éruptions volcaniques sont d’autres sources naturelles de mercure. Le changement climatique et les activités humaines envoient du mercure dans l’environnement arctique, mais en même temps, les gouvernements prennent des mesures pour réduire les émissions grâce à la Convention de Minamata sur le Mercure.
Les moindres concentrations de mercure chez l’ours blanc dans la dernière étude vont de pair avec un indice de masse corporelle plus élevé, ce qui un autre signe inquiétant pour les ours polaires qui ne viennent pas à terre pour se nourrir des carcasses de baleines. La majorité des ours polaires restent en mer, en utilisant n’importe quel type de glace, et ils passent beaucoup de temps à jeûner. Cela fait brûler graisses et masse musculaire, mais libère aussi le mercure stocké dans l’organisme et le remet dans le système circulatoire. Pour les ours femelles, il y a d’autres observations alimentaires inquiétantes. La glace de plus en plus fragile et mobile les oblige à passer plus de temps à marcher, ce qui entraîne un besoin accru de nourriture qui devient de plus en plus difficile à trouver.
L’étude a suivi les mouvements de la glace et des ours, en comparant les données de 1987 à 2013. On a constaté que la glace dérivait plus rapidement et se déplaçait vers l’ouest et le nord. Pour compenser ce phénomène, les ours polaires équipés de balises ont passé plus de temps à se déplacer ou à augmenter leur vitesse de déplacement. Cette augmentation d’activité entraîne une dépense d’énergie supplémentaire de 1,8% à 3,6% par an, soit l’équivalent d’un à trois autres phoques par an.
Adapté d’un article dans Alaska Dispatch News.

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As I put it before, because of climate change, polar bears are forced to spend more time on land. For the plantigrades pushed to shore as summer sea ice vanishes, there appears to be a side benefit: mercury levels are dropping as the animals switch to land-based food sources.

A study published in the journal Environmental Science & Technology analyzed hairs of Southern Beaufort Sea polar bears, a population group hard hit by sea-ice melt, found steep declines in mercury, a metal contaminant that in the past was found in high concentrations in that population. Hair can provide a historical record of contaminants like mercury.

According to the study, the average decline in mercury concentration for adult polar bears sampled from 2004 to 2011 was 13 percent a year. That decline was mostly among adult males; mercury concentrations fell by an average rate of 15 percent a year for them, compared to 4.4 percent a year for adult females.

The logical explanation for the mercury decline is the switch in many bears’ diets from ringed seals to other foods, mostly scraps salvaged from bowhead whale bone piles left on beaches by local Inupiat hunters. See my note of 3 September 2016 on this topic:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2016/09/03/le-nouveau-mode-de-vie-des-ours-polaires-polar-bears-new-way-of-life/

There is no evidence that mercury is declining in the Beaufort Sea environment or in the region’s ringed seals, the traditional prey for polar bears. Ringed seals, as fish eaters fairly high on the food chain, tend to accumulate higher mercury concentrations than do other species. Bowhead whales, in contrast, tend to accumulate much lower mercury concentrations. The lower mercury concentrations in bowheads probably explain the male-female split found in the polar bear hair samples as males tend to monopolize a lot of the time at the bone pile and have a larger percentage of bowhead whale in their diet.

The bone piles, which accumulate after the autumn hunts and coincide with the maximum sea-ice melt, have become important and dependable food sources for many polar bears. Since the 1990s, the open-water season in the Southern Beaufort Sea has expanded by 36 days a year and polar bears there have been spending 31 more days on shore, mostly attracted to the bone pile, according to a previous study.

Another relatively new food source for polar bears is bearded-seal meat, and it is also a lower-mercury food than ringed-seal meat. Bearded seals’ diet is different from that of ringed seals, with clams and other shellfish making up an important part, resulting in lower mercury concentrations.

Mercury is an issue of longstanding concern in the Arctic. Atmospheric and ocean currents carry mercury pollution, such as that produced by coal burning, over vast distances into the far north. Thawing permafrost also releases mercury into the environment. Wildfires and volcanic eruptions are natural sources of mercury. Climate change and human activities put mercury into the Arctic environment, but at the same time governments are taking steps to reduce emissions through the Minamata Convention on Mercury.

The reduced polar bear mercury concentrations found in the new study are associated with higher body-mass index, and that is another trouble sign for polar bears that are not coming to shore to eat at the bowhead bone pile. The majority of polar bears stay out at sea, using whatever ice is there, and they spend a lot of time fasting. That causes them to burn body fat and muscle, releasing stored mercury and putting it back into the circulatory system. For female polar bears, there is other ominous dietary news. Increasingly fragile and mobile ice has forced them to spend more time and energy walking, resulting in greater need for food that is becoming more difficult to find.

The study tracked ice and bear movements, comparing data from 1987 to 2013. It found that ice is drifting faster and moving west and north. To compensate, the radio-collared polar bears have been spending more time active or increasing their travel speed. That boost in activity uses up 1.8 percent to 3.6 percent more energy each year, the equivalent of one to three more seals a year.

Adapted from an article in Alaska Dispatch News.

Ours blancs dans le Manitoba (Canada)  [Photo: C. Grandpey]

 

Le nouveau mode de vie des ours polaires // Polar bears’ new way of life

drapeau francaisSelon une étude présentée à la 24ème Conférence Internationale sur la Recherche et la Gestion des Ours qui s’est tenue à Anchorage, avec le recul de la banquise dans l’Arctique, les ours polaires au large des côtes nord de l’Alaska et de la Norvège ont largement abandonné leur nourriture traditionnelle à base de phoque. Cela confirme une étude récente des scientifiques du Fish and Wildlife Service, publiée dans le Journal of Mammalogy ; ces chercheurs ont constaté que les ours polaires sont attirés par les os de baleines entassés sur le rivage par les chasseurs Inupiat de Kaktovik, petit port dans le district de North Pole, sur la côte nord de l’Alaska. (Voir ma note du 12 décembre 2015).
Les colliers GPS de suivi et l’analyse des isotopes montrent que les ours en Mer de Beaufort méridionale, au large des côtes nord de l’Alaska et des côtes nord-ouest du Canada, se nourrissent des restes de baleines boréales tandis que leurs homologues autour de l’archipel du Svalbard ont recours à une variété de sources alimentaires allant des d’oeufs d’oiseaux – les oies polaires, par exemple (voir ma note du 26 Novembre 2014) – jusqu’aux rennes.
Tout cela montre que les ours polaires tentent d’adapter leur alimentation à de nouvelles conditions de vie. Les échantillons de poils, de sang et de tissus prélevés sur des animaux vivant des deux côtés de l’Arctique sont révélateurs de ces nouvelles sources de nourriture. Dans le secteur du Svalbard, où les conditions de glace varient considérablement d’une année à l’autre et d’une localité à l’autre, les ours vivant dans les zones où il y a peu de glace se sont tournés vers les œufs, les oiseaux, les baleines, les morses et même les rennes. Cependant, la tendance n’est pas uniforme. Par exemple, dans le Svalbard, les femelles adultes sans petits sont plus susceptibles de s’en tenir à l’alimentation traditionnelle à base de phoques.
Selon d’autres recherches présentées à la conférence, la viande restée sur les os des baleines boréales offre probablement un autre avantage pour les ours polaires du sud de la Mer de Beaufort: le niveau de mercure observé dans leur organisme est plus faible qu’avec un régime alimentaire fait uniquement de phoques. Le mercure est un polluant qui présente de gros risques pour l’Arctique. Les émissions provenant de la combustion du charbon et d’autres activités industrielles du sud sont transportées vers le nord par les courants atmosphériques et océaniques, et on a observé que le réchauffement climatique dans l’extrême nord apporte davantage de mercure dans l’écosystème.
Les échantillons de poils d’ours polaires dans le sud de la mer de Beaufort montrent une réelle baisse du niveau de mercure. En 2011, le taux de mercure était inférieur de moitié à celui mesuré en 2004 et 2005. Une explication possible est la diversification du régime alimentaire et l’absorption d’autres aliments que la viande de phoque. Les chercheurs ont également constaté que les mâles adultes montraient une baisse de mercure plus importante que les femelles adultes.

Une autre question abordée lors de la conférence a été de savoir combien de temps les ours polaires peuvent rester sans se nourrir. Les plantigrades détenus par les responsables du Département d’Environnement du Manitoba entre 2009 à 2014 ont été contrôlés au moment de leur capture et au moment de leur libération afin de voir comment leur organisme avait évolué au cours d’une période où on leur a donné de l’eau, mais pas de nourriture. La période moyenne de détention était de 17 jours, ce qui a correspondu à une perte moyenne de 1 kilogramme par jour, soit 0,5% de la masse corporelle. Les scientifiques canadiens ont calculé que, après 180 jours, 56% à 63% des jeunes adultes et 18% à 24% des ours adultes allaient mourir de faim. Les ours de Bay James dans la partie sud de la baie d’Hudson, le plus méridional des habitats pour les ours polaires de la planète, se sont adaptés pour survivre à de longues périodes de jeûne. Mais eux aussi courent un risque de plus en plus grand de mourir de faim si la glace continue à se faire de plus en plus rare.
Source: Alaska Dispatch News

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drapeau anglaisAccording to research presented at the 24th International Conference of Bear Research and Management that was held in Anchorage, with the retreat of the icefield in the Arctic, polar bears off the northern coasts of Alaska and Norway are breaking away from their traditional seal-based diets. This confirms a recent study by U.S. Fish and Wildlife Service scientists, published in the Journal of Mammalogy, which found that polar bears are attracted by the bone pile left on the beach by Inupiat whalers from Kaktovik, a small port in the North Pole district, on the northern coast of Alaska. (See my note of December 12th 2015).

GPS tracking collars and isotope analysis are documenting how animals from the southern Beaufort Sea population off northern Alaska and northwestern Canada are eating bowhead-whale scraps and how bears around the Svalbard Archipelago are dining on a variety of non-traditional food sources, from bird eggs (see my note of November 26th 2014)  to reindeer.

All this shows that polar bears are trying to adapt their diets to new living conditions. Hair, blood and tissue samples from bears on both sides of the Arctic are revealing chemical fingerprints of those alternative food sources. Around Svalbard, where ice conditions vary widely from year to year and from locality to locality, bears in low-ice areas have turned to eggs, birds, whales, walruses and even reindeer. However, the trends are not uniform. For instance, Svalbard adult females without cubs are more likely to stick to the traditional seal diet.

Meat at the bowhead bone piles might provide another benefit to southern Beaufort Sea polar bears, according to other research presented at the conference: lower mercury levels than would be ingested from a seal-only diet. Mercury is a contaminant of special concern in the Arctic. Emissions from coal burning and other industrial operations to the south are carried northward on atmospheric and oceanic currents, and there are signs that warming in the far north is releasing additional mercury into the ecosystem.

Hair samples from polar bears in the southern Beaufort Sea population show a real decline in mercury levels. By 2011, average mercury readings from sampled bears were less than half the levels measured in 2004 and 2005. One possible factor is the diversification of diet and the use of something other than seal meat. The research also found that adult males showed more of a decline in mercury than adult females.

Another question tackled during the conference was : How long can polar bears go without food? Bears detained by Manitoba environmental officials from 2009 to 2014 were monitored at the time of capture and the time of release to see how their bodies changed during a period when they were given water but no food. Median time of detainment was 17 days, and the median loss was 1 kilogram per day, or 0.5% of body mass. Canadian scientists calculated that after 180 days 56% to 63% of subadults and 18% to 24% of adult males would die of starvation. The bears of James Bay in the southernmost part of Hudson Bay, the world’s southernmost habitat for polar bears, have evolved to survive long periods of fasting. But even they are at increased risk of starvation if current low-ice trends continue.

Source: Alaska Dispatch News.

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Photo: C. Grandpey