Published September 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Body mass, mercury exposure, biochemistry and untargeted metabolomics of incubating common eiders (Somateria mollissima) in three Baltic colonies

Creators

  • 1. Henan Agricultural University
  • 2. Universiti Malaysia Terengganu
  • 3. Aarhus University
  • 4. University of Copenhagen

Description

The Baltic/Wadden Sea Flyway of common eiders has declined over the past three decades. Multiple factors such as contaminant exposure, global warming, hunting, white-tailed eagle predation, decreased agricultural eutrophication and infectious diseases have been suggested to explain the decline. We collected information on body mass, mercury (Hg) concentration, biochemistry and untargeted metabolomics of incubating birds in two colonies in the Danish Straits (Hov Røn, n = 100; Agersø, n = 29) and in one colony in the Baltic proper (Christiansø, n = 23) to look into their metabolisms and energy balance. Body mass was available from early and late incubation for Hov Røn and Christiansø, showing a significant decline (25–30%) in both colonies with late body mass at Christiansø being the lowest. Whole blood concentrations of total mercury Hg were significantly higher in birds at Christiansø in the east compared to Hov Røn in the west. All birds in the three colonies had Hg concentrations in the range of ≤1.0 μg/g ww, which indicates that the risk of effects on reproduction is in the no to low risk category for wild birds. Among the biochemical measures, glucose, fructosamine, amylase, albumin and protein decreased significantly from early to late incubation at Hov Røn and Christiansø, reflecting long-term fastening as supported by the decline in body mass. Untargeted metabolomics performed on Christiansø eiders revealed presence of 8,433 plasma metabolites. Of these, 3,179 metabolites changed significantly (log2-fold change ≥1, p ≤ 0.05) from the early to late incubation. For example, smaller peptides and vitamin B2 (riboflavin) were significantly down-regulated while 11-deoxycorticosterone and palmitoylcarnitine were significantly upregulated. These results show that cumulative stress including fasting during incubation affect the eiders' biochemical profile and energy metabolism and that this may be most pronounced for the Christiansø colony in the Baltic proper. This amplify the events of temperature increases and food web changes caused by global warming that eventually accelerate the loss in body weight. Future studies should examine the relationship between body condition, temperature and reproductive outcomes and include mapping of food web contaminant, energy and nutrient content to better understand, manage and conserve the populations.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

انخفض مسار ذبابة بحر البلطيق/وادن للراغبين العاديين على مدى العقود الثلاثة الماضية. وقد اقترحت عوامل متعددة مثل التعرض للملوثات، والاحترار العالمي، والصيد، وافتراس النسر أبيض الذيل، وانخفاض المغذيات الزراعية والأمراض المعدية لتفسير هذا الانخفاض. جمعنا معلومات عن كتلة الجسم، وتركيز الزئبق (Hg)، والكيمياء الحيوية والأيض غير المستهدف للطيور المحتضنة في مستعمرتين في المضائق الدنماركية (Hov Røn، n = 100 ؛ Agersø، n = 29) وفي مستعمرة واحدة في بحر البلطيق (Christianø، n = 23) للنظر في الأيض وتوازن الطاقة. كانت كتلة الجسم متاحة منذ الحضانة المبكرة والمتأخرة لهوف رون وكريستيانسو، مما يدل على انخفاض كبير (25-30 ٪) في كلتا المستعمرتين حيث كانت كتلة الجسم المتأخرة في كريستيانسو هي الأدنى. كانت تركيزات الزئبق في الدم بالكامل أعلى بكثير في الطيور في كريستيانسو في الشرق مقارنة بهوف رون في الغرب. كانت جميع الطيور في المستعمرات الثلاث تحتوي على تركيزات زئبق في حدود ≤1.0 ميكروغرام/غرام من الوزن الرطب، مما يشير إلى أن خطر التأثيرات على التكاثر يقع في فئة لا إلى منخفضة الخطورة للطيور البرية. من بين التدابير البيوكيميائية، انخفض الجلوكوز والفركتوزامين والأميلاز والألبومين والبروتين بشكل كبير من الحضانة المبكرة إلى المتأخرة في هوف رون وكريستيانسو، مما يعكس التثبيت على المدى الطويل كما يدعمه انخفاض كتلة الجسم. كشفت عمليات الأيض غير المستهدفة التي أجريت على مستقلبات كريستيانسو عن وجود 8433 مستقلب بلازما. من بين هذه المستقلبات، تغير 3179 مستقلبًا بشكل كبير (تغير اللوغاريتم2 أضعاف ≥1، p ≤ 0.05) من الحضانة المبكرة إلى المتأخرة. على سبيل المثال، تم تقليل تنظيم الببتيدات الأصغر وفيتامين ب 2 (الريبوفلافين) بشكل كبير بينما تم رفع تنظيم 11 -ديوكسي كورتيكوستيرون وبالميتويل كارنيتين بشكل كبير. تظهر هذه النتائج أن الإجهاد التراكمي بما في ذلك الصيام أثناء الحضانة يؤثر على المظهر الكيميائي الحيوي للعابدين واستقلاب الطاقة وأن هذا قد يكون أكثر وضوحًا بالنسبة لمستعمرة كريستيانسو في بحر البلطيق. يؤدي هذا إلى تضخيم أحداث ارتفاع درجة الحرارة وتغيرات الشبكة الغذائية الناجمة عن الاحترار العالمي والتي تؤدي في النهاية إلى تسريع فقدان وزن الجسم. يجب أن تدرس الدراسات المستقبلية العلاقة بين حالة الجسم ودرجة الحرارة والنتائج الإنجابية وتشمل رسم خرائط لملوثات الشبكة الغذائية والطاقة والمحتوى الغذائي لفهم السكان وإدارتهم والحفاظ عليهم بشكل أفضل.

Translated Description (French)

La voie de migration Baltique/Mer des Wadden des eiders à duvet a décliné au cours des trois dernières décennies. Plusieurs facteurs tels que l'exposition aux contaminants, le réchauffement climatique, la chasse, la prédation par le pygargue à queue blanche, la diminution de l'eutrophisation agricole et les maladies infectieuses ont été suggérés pour expliquer le déclin. Nous avons recueilli des informations sur la masse corporelle, la concentration de mercure (Hg), la biochimie et la métabolomique non ciblée des oiseaux en incubation dans deux colonies du détroit danois (Hov Røn, n = 100 ; Agersø, n = 29) et dans une colonie de la Baltique proprement dite (Christiansø, n = 23) pour examiner leurs métabolismes et leur bilan énergétique. La masse corporelle était disponible dès l'incubation précoce et tardive pour Hov Røn et Christiansø, montrant une baisse significative (25–30%) dans les deux colonies, la masse corporelle tardive à Christiansø étant la plus faible. Les concentrations sanguines totales de mercure total étaient significativement plus élevées chez les oiseaux à Christiansø à l'est par rapport à Hov Røn à l'ouest. Tous les oiseaux des trois colonies avaient des concentrations de Hg de l'ordre de ≤1,0 μg/g p.c., ce qui indique que le risque d'effets sur la reproduction se situe dans la catégorie de risque non à faible pour les oiseaux sauvages. Parmi les mesures biochimiques, le glucose, la fructosamine, l'amylase, l'albumine et les protéines ont diminué de manière significative du début à la fin de l'incubation à Hov Røn et Christiansø, reflétant une fixation à long terme soutenue par la diminution de la masse corporelle. La métabolomique non ciblée réalisée sur les eiders de Christiansø a révélé la présence de 8 433 métabolites plasmatiques. Parmi ceux-ci, 3 179 métabolites ont changé de manière significative (changement log2 fois ≥1, p ≤ 0,05) de l'incubation précoce à l'incubation tardive. Par exemple, les peptides plus petits et la vitamine B2 (riboflavine) étaient significativement régulés à la baisse tandis que la 11-désoxycorticostérone et la palmitoylcarnitine étaient significativement régulées à la hausse. Ces résultats montrent que le stress cumulatif, y compris le jeûne pendant l'incubation, affecte le profil biochimique et le métabolisme énergétique des eiders et que cela peut être plus prononcé pour la colonie de Christiansø dans la Baltique proprement dite. Cela amplifie les événements d'augmentation de la température et les changements du réseau alimentaire causés par le réchauffement climatique qui finissent par accélérer la perte de poids corporel. Les futures études devraient examiner la relation entre la condition corporelle, la température et les résultats en matière de reproduction et inclure une cartographie des contaminants, de l'énergie et de la teneur en nutriments du réseau alimentaire afin de mieux comprendre, gérer et conserver les populations.

Translated Description (Spanish)

La ruta migratoria del mar Báltico/Wadden de los eiders comunes ha disminuido en las últimas tres décadas. Se han sugerido múltiples factores como la exposición a contaminantes, el calentamiento global, la caza, la depredación del águila de cola blanca, la disminución de la eutrofización agrícola y las enfermedades infecciosas para explicar la disminución. Recopilamos información sobre la masa corporal, la concentración de mercurio (Hg), la bioquímica y la metabolómica no dirigida de las aves en incubación en dos colonias en el estrecho danés (Hov Røn, n = 100; Agersø, n = 29) y en una colonia en el Báltico propiamente dicho (Christiansø, n = 23) para analizar su metabolismo y equilibrio energético. La masa corporal estaba disponible desde la incubación temprana y tardía para Hov Røn y Christiansø, mostrando una disminución significativa (25–30%) en ambas colonias, siendo la masa corporal tardía en Christiansø la más baja. Las concentraciones en sangre entera de mercurio total Hg fueron significativamente más altas en aves en Christiansø en el este en comparación con Hov Røn en el oeste. Todas las aves de las tres colonias tenían concentraciones de Hg en el rango de ≤1.0 μg/g ww, lo que indica que el riesgo de efectos sobre la reproducción se encuentra en la categoría de riesgo bajo a bajo para las aves silvestres. Entre las medidas bioquímicas, la glucosa, la fructosamina, la amilasa, la albúmina y la proteína disminuyeron significativamente desde la incubación temprana hasta la tardía en Hov Røn y Christiansø, lo que refleja una fijación a largo plazo respaldada por la disminución de la masa corporal. La metabolómica no dirigida realizada en Christiansø eiders reveló la presencia de 8.433 metabolitos plasmáticos. De estos, 3,179 metabolitos cambiaron significativamente (cambio log2 veces ≥1, p ≤ 0.05) desde la incubación temprana hasta la tardía. Por ejemplo, los péptidos más pequeños y la vitamina B2 (riboflavina) estaban significativamente regulados a la baja, mientras que la 11-desoxicorticosterona y la palmitoilcarnitina estaban significativamente reguladas al alza. Estos resultados muestran que el estrés acumulativo, incluido el ayuno durante la incubación, afecta el perfil bioquímico y el metabolismo energético de los eiders y que esto puede ser más pronunciado para la colonia Christiansø en el Báltico propiamente dicho. Esto amplifica los eventos de aumentos de temperatura y cambios en la red alimentaria causados por el calentamiento global que eventualmente aceleran la pérdida de peso corporal. Los estudios futuros deben examinar la relación entre la condición corporal, la temperatura y los resultados reproductivos e incluir el mapeo del contenido de contaminantes, energía y nutrientes de la red alimentaria para comprender, gestionar y conservar mejor las poblaciones.

Files

1_s2.0_S0160412020318213_main.pdf.pdf

Files (4.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8d8e91ad7b787ba40f8a47793b6ff78e
4.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كتلة الجسم، والتعرض للزئبق، والكيمياء الحيوية، والأيض غير المستهدف لحضانة العناكب الشائعة (Somateria mollissima) في ثلاث مستعمرات في بحر البلطيق
Translated title (French)
Masse corporelle, exposition au mercure, biochimie et métabolomique non ciblée de l'eider à duvet (Somateria mollissima) en incubation dans trois colonies baltes
Translated title (Spanish)
Masa corporal, exposición al mercurio, bioquímica y metabolómica no dirigida de eideros comunes en incubación (Somateria mollissima) en tres colonias bálticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3037156950
DOI
10.1016/j.envint.2020.105866

Is supplement to
https://openalex.org/W2534329175 (Other)
https://openalex.org/W2430824616 (Other)
https://openalex.org/W2419161276 (Other)
https://openalex.org/W2417093383 (Other)
https://openalex.org/W2411115944 (Other)
https://openalex.org/W2154076327 (Other)
https://openalex.org/W2054136873 (Other)
https://openalex.org/W2043801853 (Other)
https://openalex.org/W203466383 (Other)
https://openalex.org/W1883752985 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1500338378
  • https://openalex.org/W1969914247
  • https://openalex.org/W1971486195
  • https://openalex.org/W1980182503
  • https://openalex.org/W1984243860
  • https://openalex.org/W1985051677
  • https://openalex.org/W1992135689
  • https://openalex.org/W1994242030
  • https://openalex.org/W2032425080
  • https://openalex.org/W2049768900
  • https://openalex.org/W2050834877
  • https://openalex.org/W2053950446
  • https://openalex.org/W2069274081
  • https://openalex.org/W2070929958
  • https://openalex.org/W2074177081
  • https://openalex.org/W2123012683
  • https://openalex.org/W2166773499
  • https://openalex.org/W2315476153
  • https://openalex.org/W2341775751
  • https://openalex.org/W2386005351
  • https://openalex.org/W2500361594
  • https://openalex.org/W2538669096
  • https://openalex.org/W2567503517
  • https://openalex.org/W2765706523
  • https://openalex.org/W2793013440
  • https://openalex.org/W2807607572
  • https://openalex.org/W2887794344
  • https://openalex.org/W2902454325
  • https://openalex.org/W2943609454
  • https://openalex.org/W2944268524
  • https://openalex.org/W2946387262
  • https://openalex.org/W2957251338
  • https://openalex.org/W2967738632
  • https://openalex.org/W2971389349
  • https://openalex.org/W2995595178
  • https://openalex.org/W3008985391
  • https://openalex.org/W3021103876