Ecotoxicological consequences of climate change - unforeseen threat to planetary health

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a comprehensive synthesis of climate-ecotoxicology interactions, useful for identifying research gaps in contaminant fate under climate scenarios.

🏛政策担当者:Highlights the urgency of considering climate change in chemical risk assessment and environmental regulation.

生態毒性学的事例のいくつかの例は、文献において適切に入手可能である。これらの災害のそれぞれは、天然資源、野生生物、人間、および生態系への広範囲にわたる被害をもたらした。水俣事件-1956年、ボパールガス災害-1984年、ロンドンスモッグ-1952年、DDTの生態系への影響-1960年代、チェルノブイリ原発事故-1986年、エクソンバルディーズ号事故-1989年、および福島第一原発事故-2011年は、いくつかの事例である。さらに、地球温暖化、二酸化炭素とメタンの排出量の増加、山火事、および極地の氷の融解は、すべての主要な生物群系にとって大きな脅威である。 気候変動と、生態系の構造と機能へのその影響は、今や戦略的な管理と計画を必要としている。気候変動は、「化石燃料の燃焼などの人為活動によって引き起こされる、気温上昇、氷の融解、海面上昇、および極端な気象条件の頻度と深刻さの増加に帰着する、地球規模または地域規模の気象パターンの重大な変化」と定義することができる。温室効果ガス、すなわちCO2とCH4は、太陽熱を閉じ込めて地球の周りに毛布を形成する。NASAとIPCCによると、現在地球は前例のない速度で温暖化している。2024年はWMOによって最も暖かい年と宣言された。専門家は、気候変動が「脅威の増幅要因」として機能する生態毒性学的状況を変えつつあると主張している。それは生態系を毒性の危険に対してより脆弱にする。陸上生態系では、気候変動は、種分布の変化、フェノロジー、撹乱された食物網、生物多様性の喪失、生態系機能への損傷、および感染症と非感染性疾患の両方へのリスクの増加として顕在化する可能性がある。 このセクションでは、気温上昇、降水傾向の変化、および海洋酸性化が、環境毒物、すなわち毒性元素、農薬、残留性有機汚染物質、生物毒素、および新興汚染物質の挙動、輸送、生物学的利用能、および毒性をどのように変化させ、地球の健康への強化された、しばしば相乗的なリスクをもたらすかについて議論する。 土壌健康の有意な変化は気候変動に起因するとされている。土壌侵食、土壌有機物の喪失、永久凍土の融解、酸性化、土壌の塩類化、栄養循環の破壊、炭素損失、微生物群集と植物と土壌の関係の変化などのパラメータは、注目に値する影響を示している（Nigussie, 2024）。最も重要なことに、気候変動の影響は炭素循環で実証することができる。世界のCO2排出量は、総排出量381.1億トン（IEA Global Energy Review, 2026）と、高い値を記録している。石炭と石油の需要に牽引された化石燃料排出量の継続的な増加により、2050年までに世界の気温を1.5℃低下させるという目標を達成することは、ますます困難になっているように思われる（Crippa, 2025）。気候変動は、主に海洋酸性化、脱酸素化を誘発し、大気中の酸素レベルを低下させることにより、酸素循環を破壊する可能性がある。過去50年間で海洋の酸素レベルが2%減少したことが記録されている。これはCO2の増加よりも約10倍速い。より暖かく、酸素の少ない水と、藻類の大量発生の増加の組み合わせは、海洋の生物多様性と漁業に深刻な損害を与える（Anderson et al., 2025）。気候変動によってストレスを受けた生物は、汚染物質を解毒することが困難であると感じている。 水循環に対する気候変動の影響は、激しく不規則な降水、一部の地域でのより高い洪水リスクと他の地域での干ばつ、減少した降雪/早期の氷の融解、および不規則なモンスーンパターンをもたらす可能性がある。それは、重金属、残留性有機汚染物質（POPs）、および農薬の分布と毒性に影響を与える可能性がある（Pathak, 2022）。さらに、気候変動に対する水生生物相の適応応答は、生態毒性学的結果に影響を与える可能性がある。温暖化する水、海洋酸性化、海流の変化は、魚類個体群の減少を引き起こし、食料安全保障を脅かす可能性がある。個体群の変化は、魚の生理学、行動、繁殖、生産性、および生息地の喪失に影響を与え、生態系の不安定性、食物網の変化、および経済的困難をもたらす可能性がある（Brander, 2010）。 水俣病やイタイイタイ病のような生態毒性学的災害は、人間の健康と環境の健康に広範囲にわたる影響を及ぼした。最近の研究では、地球温暖化、降水の増加、および水の酸性化が、異なる生態系におけるHg、Cd、As、Pbなどの毒性元素の移動性と生物蓄積を変化させ、それらの毒性を悪化させることが報告されている。気温上昇と降水パターンの変化（洪水/干ばつ）は、土壌、雪、および堆積物から水生システムへと、すでに閉じ込められた元素を動員する。より高い温度は、水生種における金属の毒性影響を直接増幅し、それらの成長、繁殖力、および産卵数に影響を与える。一方、水のより低いpHはPbやCdなどの元素の生物学的利用能を増加させる可能性があり、より高い温度はヒ素や水銀などの元素のメチル化を促進する可能性がある。気候変動によって誘発された生態系の栄養構造の変化は、食物連鎖における毒性金属の生物濃縮と生物増幅を強化する可能性がある。逆に、北極地域の低温は永久凍土から金属を放出し、金属汚染の増強をもたらす可能性がある。まとめると、気候要因は、環境と人間の健康に対する毒性元素の影響をさらに増大させる可能性がある（Xiao et al. 2024）。CO2のさらなる増加は、酸性化した水中の重金属をより毒性の高い形態に変換し、それらの生物学的利用能と水生生物へのリスクを増加させ、最終的には食物網における生物蓄積を通じて人間へのリスクを増加させるだろう（Alum, 2023）。 気候要因は農薬とともに相乗関係を形成する。より高い温度は農薬の化学的分解を加速し、それらの蒸発を促進し、人間と動物への吸入リスクの増加につながる。農薬の加速された還元と解毒は、非標的個体群においてさえ死亡率の増加につながる可能性がある。逆に、より多くの降水は水域への流出をもたらす可能性があり、一方、より乾燥した条件は農薬を残留性にし、他の農薬の蒸発を加速する。気候変動による害虫圧力の増加は、頻繁な農薬散布を必要とし、作物における残留濃度の増加につながる。河口システムでは、塩分の増加が農薬の毒性を促進する可能性がある。 残留性有機汚染物質（POPs）は、環境中に何年も存在し、生物の脂肪組織に生物蓄積し、長距離を移動し、しばしば農薬、工業用化学物質、または工業副産物として使用される炭素ベースの毒性物質である。それらには、DDT、リンデン、ディルドリン、エンドスルファン、ポリ塩化ビフェニル（PCBs）、ダイオキシン類およびフラン類、防水衣類、焦げ付き防止調理器具、およびカーペット処理が含まれる。北極や南極のシステムのような脆弱な生態系は、POPsを蓄積することが知られている。氷河の融解は、融解する氷や解凍する永久凍土などの貯留層からの移動性、生物学的利用能、および放出の増加を通じて、それらの経路、挙動、および毒性を変化させる可能性がある。より高い温度とより多くの降水の両方が、土壌と水からのPOPsの揮発と輸送を強化し、大気中のそれらの濃度を高め、高緯度への輸送を強化する可能性がある。気候変動は、食物網の変化を通じてPOPsの生物学的利用能と生物蓄積を変化させる可能性がある（Borga et al., 2022）。 いくつかの細菌、真菌、植物、および動物は、生物毒素と呼ばれる有毒物質を分泌/生成することが知られている。それらは、微生物毒素、サキシトキシン、魚毒素、および天然毒素として分類される。それらの吸入、摂取、または吸収は、人間に重篤な疾患または死を引き起こす可能性がある。気候変動は生物毒素の毒性を強化する可能性がある（Berry, 2021）。ヨーロッパの水域は、テトロドトキシン（魚、タコ）、シガトキシン（渦鞭毛藻）、およびパリトキシン（サンゴ）で汚染されていることが判明し、食品の安全性の問題を引き起こしている（Estevez et al., 2019）。気候要因は、ミクロシスチン、シリンドロスペルモプシン、アナトキシン、およびサキシトキシンを含むシアノトキシンを生成するシアノバクテリアの増殖に影響を与えている（Melaram et al., 2024）。これらの毒素への人間の曝露は、汚染された水を飲むこと、藻類の大量発生で泳ぐこと、または汚染された魚を食べることを通じて発生する可能性がある。結果として生じる健康影響には、皮膚刺激、頭痛、肝臓と呼吸器系への損傷が含まれる可能性がある。医薬品、マイクロプラスチック、内分泌かく乱物質、パーソナルケア製品、ペルフルオロアルキル物質（PFASs）、および生物学的汚染物質などの新興および規制されていない汚染物質は、新興汚染物質と見なされている（Xiao, 2017）。永久凍土の融解はPFASsを放出する可能性がある。植物はこれらの化学物質を吸収し、人間に健康リスクをもたらす可能性がある（Gander, 2022）。新興汚染物質に対する生物学的安全性のための適切な分析方法と新規の処理技術が緊急に必要とされている（Tang et al., 2019）。 したがって、主要な生態系に対する気候変動の悪影響には、地球規模の気温上昇、降水パターンの変化、干ばつの頻度の増加、海面上昇、氷の融解、および自然災害のリスクの増加が含まれる。社会および環境システムは、適切な緩和または適応メカニズムを通じてこれらの脅威に応答する。これらの課題の中で最も重要なのは、人間の食料安全保障である。熱帯と温帯の両方の地域での主要作物の収量、すなわち小麦、米、トウモロコシが影響を受けているだけでなく、漁業に関する海洋および淡水生態系の生産性も低下している。気候変動は、2100年までに世界の魚類群集バイオマスを最大30%減少させる可能性がある（Carrozza et al., 2017）。海洋食物連鎖の亀裂は、世界の魚類生産の分布、生産性、および種構成を変化させる（Fabry et al., 2008）。河口、サンゴ礁、マングローブ、および海草床などの脆弱な生態系も、気候変動の悪影響を示している。要するに、人間の食料安全保障と栄養要求を確保するために、制度的な管理戦略が直ちに必要とされている。 環境災害は、生態系の安全性を目的とした規制メカニズムの発明を必要とする。気候変動は政府間レベルで大きな注目を集めており、機関によって監視されてい

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Several examples of ecotoxicological episodes are aptly available in literature. Each of these disasters have resulted in the widespread damage to natural resources, wild life, humans and ecosystems. Minamata episode-1956; Bhopal gas tragedy- 1984; London Smog-1952; DDT ecosystem impact- 1960s; Chernobyl disaster- 1986; Exxon Valdez accident-1989 and Fukushima disaster- 2011 are few incidences. In addition, global warming, increased carbon dioxide and methane emissions, wild fires and melting of polar ice are a big threat to all major biomes. Climate change and its consequences on structure and function of ecosystem(s) now warrant a strategic management and planning. Climate change can be defined as “significant shifts in global or regional weather patterns caused by anthropogenic activities like burning of fossil fuels culminating into rising temperatures, melting of ice, sea level rise and increase in the frequency and severity of extreme weather conditions”. Greenhouse gases viz. CO2 and CH4 trap solar heat forming a blanket around the Earth. According to NASA and IPCC, currently Earth is heating at an unprecedented rate. The year 2024 was declared as the warmest year by WMO. Experts argue that climate change is altering the ecotoxicological landscape serving as “threat multiplier”. It makes ecosystem(s) more vulnerable to toxic hazards. In terrestrial ecosystems, climate change may manifest into altered species distribution, phenology, disturbed food webs, loss of biodiversity, damage to ecosystem functions and increased risk to communicable and non-communicable diseases as well. In this section we discuss how rising temperatures, shifting precipitation trends and ocean acidification alter the behavior, transport, bioavailability and toxicity of environmental poisons, i.e. toxic elements, pesticides, persistent organic pollutants, biotoxins and emerging pollutants leading to enhanced, often synergistic risks to planetary health. Significant changes in soil health have been attributed to climate change. Parameters like soil erosion, loss of soil organic matter, permafrost thaw, acidification, salinization of soil, nutrient cycle disruption, carbon loss, changes in microbial communities and plant soil relationships have exhibited noteworthy effects (Nigussie, 2024). Most important the effects of climate change can be demonstrated on carbon cycle. Global CO2 emissions have recorded high, with total emissions of 38.11 billion metric tons (IEA Global Energy Review,2026). Due to continued rise in fossil fuel emissions, driven by coal and oil demand, achieving the target of 1.5OC decrease in global temperature by 2050, seems increasingly difficult to meet (Crippa, 2025). Climate change can disrupt oxygen cycle primarily by inducing ocean acidification, deoxygenation and reducing atmospheric oxygen levels. A 2% decrease in ocean oxygen levels over the past 50 years, has been registered. This is about 10 times faster than the increase in CO2. The combination of warmer, less oxygenated waters, and increased algal blooms severely damage marine biodiversity and fisheries (Anderson et al., 2025). Organisms stressed by climate change find difficult to detoxify contaminants. The effects of climate change on hydrologic cycle can lead to intense and erratic precipitation, higher flood risks in some areas and drought in others, reduced snow fall/earlier melting of ice and erratic monsoon patterns. It might affect the distribution and toxicity of heavy metals, persistent organic pollutants (POPs) and pesticides (Pathak, 2022). Moreover, the adaptive response of aquatic biota to climate change may affect eco-toxicological outcomes. Warming waters, ocean acidification, change in water currents can cause decline in the fish population and threaten food security. Shift in population may affect fish physiology, behavior, reproduction, productivity and loss of habitat leading to ecosystem instability, altered food webs and economic hardships (Brander, 2010). Ecotoxicological disasters like Minamata and Itai Itai had widespread effects on human and environmental health. Recent studies have reported that global warming, increased precipitation and acidification of waters alter the mobility and bio-accumulation of toxic elements viz. Hg, Cd, As, and Pb in different ecosystems and exacerbate their toxicity. Rising temperatures and altered precipitation (flood/drought) mobilize already trapped elements from soil, snow and sediments into aquatic systems. Higher temperatures directly amplify toxic effects of metals in aquatic species and affect their growth, fertility and fecundity. While, lower pH of water can increase the bioavailability of elements like Pb and Cd, higher temperatures can promote methylation of elements like arsenic and mercury. Climate change induced changes in trophic structure of ecosystems may enhance bioaccumulation and biomagnification of toxic metals in food chains. Contrarily, low temperature in Arctic regions can release metals from permafrost leading to enhanced metal pollution. Cohesively, climatic factors may further increase the impact of toxic elements on the environment and human health (Xiao et al. 2024). Further increase in CO2 would transform heavy metals in acidified waters to more toxic forms, increasing their bioavailability and risks to aquatic life, ultimately to humans through bioaccumulation in food webs (Alum, 2023). Climate factors together with pesticide form a synergistic relationship. Higher temperatures accelerate chemical degradation of pesticides and enhance their evaporation leading to increased inhalation risks for man and animals. Accelerated reduction and detoxification of pesticides may lead to increased mortality even in non-target populations. Contrarily, higher precipitation may results in runoff into water bodies, while drier conditions make pesticides persistent and accelerates evaporation of others. Increased pest pressure due to changing climates necessitates frequent pesticide application leading to enhanced residual concentration in crops. In estuarine systems, incease in salinity may promote pesticides toxicity. Persistent organic pollutants (POPs) are carbon based toxic substances that may exist in the environment for years, bioaccumulate in the fatty tissues of organisms, travel long distances and are often used as pesticides, industrial chemicals or industrial byproducts. They include DDT, lindane, dieldrin, endosulfan, polychlorinated biphenyls (PCBs), dioxins and furans, waterproof clothing, non-stick cookware and carpet treatment. Fragile ecosystems like Arctic and Antarctic systems, are known to accumulate POPs. Melting glaciers may change their course, behavior and toxicity through increased mobility, bioavailability and release from reservoirs like melting ice and thawing permafrost. Higher temperatures and increased precipitation both can enhance volatilization and transport of POPs from soil and water enhancing their concentration in atmosphere and transport to higher latitudes. Climate change may alter the bioavailability and bioaccumulation of POPs through altered food web (Borga et al., 2022). Several bacteria, fungi, plants and animals are known to secrete/produce poisonous substances called biotoxins. They are classified as microbial toxins, saxitoxins, fish toxins and natural toxins. Their inhalation, ingestion or absorption may cause severe illness or death in humans. Climate change may enhance the toxicity of biotoxins (Berry, 2021). European waters were found to be contaminated with tetrodotoxin (fish, Octopus), ciguatoxin (Dianoflagellates) and palytoxin (corals) raising issues of food safety (Estevez et al., 2019). Climate factors are affecting the growth of cyanobacteria that produce cyanotoxins including microcystins, cylindrospermopsin, anatoxins and saxitoxins (Melaram et al., 2024). Human exposure to these toxins may occur through drinking contaminated water, swimming in algal blooms or eating contaminated fish. Consequent health effects may include skin irritation, headache, damage to liver and respiratory system. Emerging and unregulated pollutants viz. pharmaceuticals, microplastics, endocrine disruptors, personal care products, perfluoroalkyl substances (PFASs), and biological pollutants are considered as emerging pollutants (Xiao, 2017). Melting of permafrost can release PFASs. Plants can absorb these chemicals and pose health risks to humans (Gander, 2022). There’s an urgent need for suitable analytical methods and novel treatment technologies for biosafety against emerging pollutants (Tang et al., 2019). Negative effects of climate change on major ecosystems thus include elevated global temperatures, altered precipitation patterns, increased frequency of droughts, sea level rise, melting of ice and an increased risk of natural disasters. Societal and environmental systems respond to these threats through suitable mitigation or adaptation mechanisms. Most important amongst these challenges is the food security for humans. Not only the staple crop yields i.e. wheat, rice and maize in both tropical and temperate regions are being affected, the productivity of marine and fresh water ecosystems in terms of fisheries is also decreasing. Climate change may decease the global fish community biomass by as much as 30% by 2100 (Carrozza et al., 2017 ). The cracks in marine food chain alter the distribution, productivity and species composition of global fish production (Fabry et al., 2008). Fragile ecosystems viz. estuaries, coral reefs, mangroves and sea grass beds too have exhibited negative effects of climate change. In brief, institutional management strategies are immediately required to ensure human food security and nutritional demands. Environmental disasters necessiate invention of regulatory mechanisms aimed at ecosafety. Climate change has attracted significant attention at inter-government level and is being monitored by agenc

• semanticscholar https://doi.org/10.22438/jeb/47/4/editorialfirst seen 2026-06-29 07:58:11 · last seen 2026-08-10 05:24:58
• openalex https://doi.org/10.22438/jeb/47/4/editorialfirst seen 2026-07-04 04:41:57