Dietary biomagnification of organochlorine contaminants in Alaskan polar bears

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Abstract:

Concentrations of organochlorine contaminants in the adipose tissue of polar bears (Ursus maritimus Phipps, 1774) vary throughout the Arctic. The range in concentrations has not been explained fully by bear age, sex, condition, location, or reproductive status. Dietary pathways expose polar bears to a variety of contaminant profiles and concentrations. Prey range from lower trophic level bowhead whales (Balaena mysticetus L., 1758), one of the least contaminated marine mammals, to highly contaminated upper trophic level ringed seals (Phoca hispida (Schreber, 1775)). We used 15N and 13C signatures to estimate the trophic status of 42 polar bears sampled along Alaska’s Beaufort Sea coast to determine the relationship between organochlorine concentration and trophic level. The 15N values in the cellular portions of blood ranged from 18.2‰ to 20.7‰. We found strong positive relationships between concentrations of the most recalcitrant polychlorinated biphenyls (PCBs) and 15N values in models incorporating age, lipid content, and 13C value. Specifically these models accounted for 67% and 76% of the variation in PCB153 and oxychlordane concentration in male polar bears and 85% and 93% in females, respectively. These results are strong indicators of variation in diet and biomagnification of organochlorines among polar bears related to their sex, age, and trophic position.

Les concentrations de contaminants organochlorés dans les tissus adipeux des ours polaires (Ursus maritimus Phipps, 1774) varient d’un bout à l’autre de l’Arctique. L’étendue des concentrations n’a pu être complètement expliquée par l’âge des ours, leur sexe, leur condition, leur lieu d’habitation ou leur statut reproductif. Les voies alimentaires exposent les ours polaires à une variété de profils et de concentrations de contaminants. Leurs proies s’échelonnent des baleines franches boréales (Balaena mysticetus L., 1758) de niveau trophique bas, un des mammifères marins les moins contaminés, aux phoques marbrés (Phoca hispida (Schreber, 1775)) de haut niveau trophique et fortement contaminés. Les signatures de 15N et de 13C nous ont permis d’estimer le statut trophique de 42 ours polaires échantillonnés le long de la côte de la mer de Beaufort en Alaska afin de déterminer la relation entre les concentrations d’organochlorés et le niveau trophique. Les valeurs de 15N dans la fraction cellulaire du sang varient de 18,2 ‰ à 20,7 ‰. Il existe de fortes relations positives entre les concentrations des biphényls polychlorés (BPCs) les plus récalcitrants et les valeurs de 15N dans les modèles qui tiennent compte de l’âge, du contenu lipidique et des valeurs de 13C. En particulier, ces modèles expliquent respectivement 67 % et 76 % de la variation des concentrations de BPC153 et d’oxychlordane chez les ours polaires mâles de même que 85 % et 93 % chez les femelles. Ces résultats indiquent de façon claire que la variation du régime alimentaire et la bioamplification des organochlorés chez les ours polaires sont reliées au sexe, à l’âge et à la position trophique.

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2008

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