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鸟类也需要清洁的空气

媒体:观鸟者  作者:内详
专业号:中国沿海湿地保护网络
2021/10/8 15:04:31

多少年来,鸣禽一直被用来做为有害空气的报警信号。

上个世纪,工人们会把笼子里的金丝雀带到煤矿深处,做为活生生的一氧化碳探测器。直到今天,习语“煤矿里的金丝雀”仍然意味着对人类即将面临危险的警告。

但这句格言的另一方面很少被考虑:危害人类健康的恶劣空气是否也影响鸟类?

两年前,发表在《科学》杂志上的一项里程碑式的研究表明,自1970年以来,北美繁殖鸟类数量惊人地减少了近30亿只。每一个生物群落中的鸟类数量都在下降,有300多个物种遭受种群损失。但这项研究并没有研究是什么导致了这种下降。肯·罗森博格是康奈尔大学鸟类实验室的自然保护科学家,他和他的合作者认为鸟类的损失是由许多重叠的原因造成的,其中栖息地丧失是最主要的原因。

去年夏天,罗森博格在线上参加了一场北美鸟类学视频会议,内容是探讨关于鸟类血液样本中汞含量增加的问题。他由此开始思考:空气污染在鸟类数量下降中起到了什么作用?

威斯康星大学史蒂芬斯分校野生动物生态学助理教授玛丽.珀金斯在会议上介绍了她对七种鸣禽羽毛中汞含量的研究。她发现,在她研究的七种鸟类中,有六种的汞含量随着时间的推移而增加,2000年后采集的样本显示,汞含量是历史样本的2到17倍。据珀金斯说,空气污染是汞污染的“主要来源”。血液中汞含量增长最大的是锈色黑鹂(Euphagus carolinus),这一物种自20世纪60年代以来已经减少了90%。

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原图制作: Jillian Ditner

但引起罗森博格注意的是红眼绿鹃,因为它是研究中唯一没有出现血液中汞含量增加的物种。

他说:“在我们的大规模研究中,这种鸣禽是为数不多的例外,它们的数量是在增加,而不是在减少。这确实让我们联想到,也许汞含量和物种数量整体下降有一定内在关系。”

最近发表的另一项研究在空气污染和鸟类之间找到了更直接的联系,显示旨在使人类空气更清洁的政府法规同样也帮助了鸟类。

康奈尔实验室鸟类种群研究中心高级主任阿曼达·罗德瓦尔德是去年12月公布的这项研究的合著者,该研究表明《清洁空气法》帮助拯救了15亿只鸟类的生命。他说:“重要的是这进一步表明,对鸟类有益的东西对人类有益。”

罗德瓦尔德认为,空气污染与鸟类之间的联系是一个成熟的研究领域,值得更多的关注,特别是随着新一届总统的上台,是时候收集尽可能多的证据来支持清洁空气政策了。

罗德瓦尔德说:“当我们控制空气污染时,我们实际上将获得多重收益,不仅对人类健康,而且对鸟类和自然保护也有好处。”。

作为一种神经毒素,汞会伤害大脑和神经系统。对人类来说,接触汞会导致智商下降和行为障碍问题。

汞主要通过两种方式进入水体:发电厂和工厂废水直接排放到河流和溪流,以及发电厂和采矿工业的空气排放。至于空气中的汞污染,据估计,全球每年有2220公吨的空气排放物被风吹过数千英里甚至跨过海洋,然后沉积在岩石、土壤和地表水上。这意味着,即使看似孤立的生态系统没有任何附近的污染源,也可能存在严重的汞污染。

一旦汞进入湖泊和河流,细菌就会将其转化为一种毒性更大的物质----甲基汞,这种甲基汞很难被生物处理或去除。甲基汞粘附在浮游生物上,这些浮游生物被鱼类或昆虫吃掉,然后又被更大的鱼类和昆虫吃掉,直到最后被人类或其他动物吃掉。每一个捕食者不仅吞食了它的猎物,还吞食了猎物所消耗的汞。

这种神经毒素的生物放大过程是孕妇被警告不要吃太多食肉性鱼类(如旗鱼)的原因之一。由于鱼类是人类饮食中最大的汞源,早期关于鸟类接触汞的研究也同样集中在食鱼动物或食鱼鸟类身上。研究表明,血液中汞含量高的潜鸟可能无法正常孵化它们的卵。

“在过去的几十年里,这一直被认为是涉及鱼类的事情,”生物多样性研究所汞研究联合主任大卫.埃弗斯说。

20年前,埃弗斯开始研究潜鸟身上的汞。他在马萨诸塞州一个被汞严重污染的地方进行环境评估时“有了一个发现”。他的团队负责在现场捕捉白腹鱼狗(Ceryle alcyon),以检测它们的血液,他们认为食鱼的鱼狗将是环境中汞污染的一个有效指标。但是,当雾网意外地捕捉到一些红翅黑鹂(Agelaius phoeniceus)时,埃弗斯的团队也决定采集它们的血液样本。

结果发现,红翅黑鹂体内的汞含量是鱼狗的5到10倍。

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红翅黑鹂(Agelaius phoeniceus)

摄影: 刘建国

从那时起,埃弗斯的研究发现,汞对食虫鸟类的影响与食鱼鸟类一样大,甚至更多。鸣禽吃以前吃过这种化合物的昆虫,因为它们的身体通常比吃鱼的鸟小,新陈代谢也比吃鱼的鸟高,所以相对于它们的体重,鸣禽倾向于吃更多的食物。

去年秋天,埃弗斯担任了一期《生态毒理学》的编辑,专门研究汞和鸟类。特刊发表了15项新的研究,其中包括珀金斯的研究,他们共同发现至少58种迁徙鸣禽物种已经证明受到了汞的影响。负面影响包括导航、飞行和耐力,所有这些反过来都可能损害鸟类的繁殖能力。

埃弗斯确信,汞对许多鸟类物种的种群水平都有影响,不仅在北美,而且在全世界。

其中一个物种是卡罗苇鹪鹩(Thryothorus ludovicianus),一项研究发现,汞对它们繁殖的各个方面都有影响,从产蛋的数量、雌鸟正确孵化的能力,到孵化出的蛋的数量,再到幼鸟从巢中成功羽化的过程。食物链是罪魁祸首,特别是卡罗苇鹪鹩通常会吃很多蜘蛛。

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卡罗苇鹪鹩(Thryothorus ludovicianus)

摄影: 刘建国

“蜘蛛吃蜘蛛,蜘蛛吃蜻蜓,蜻蜓吃其他虫子,”埃弗斯说。“只要你吃了蜘蛛,你就吃掉了蜘蛛吃的所有东西所含的汞。汞会在食物链中被生物放大。”

吃水生虫子的湿地鸣禽面临更大的风险,因为水中的汞会转化为甲基汞。水位的波动可以加速这种转换过程,因此生活在潮汐区的鸟类可能更多地暴露在污染之中。在缅因州的一个湿地进行的一项研究发现,两种正在衰退的湿地物种尖尾沙鹀(Ammodramus caudacutus)和尼尔森沙鹀(Ammodramus nelsoni)的血液中汞含量很高。

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尖尾沙鹀(Ammodramus caudacutus)

摄影: Evan Lipton

目前尖尾沙鹀的种群数量正在急剧下降,自20世纪90年代以来,其数量减少了75%。海平面上升和巢穴被洪水冲毁被认为是它们数量下降的主要原因。但缅因州的研究显示了另一个可能的驱动因素,因为尖尾沙鹀血液中的汞含量高于尼尔森沙鹀。

埃弗斯说,他认为汞可能是导致尖尾沙鹀数量下降的主要原因,并指出尖尾沙鹀也倾向于比尼尔森沙鹀吃更大的蜘蛛。

红眼绿鹃(Vireo gilvus)是另一种可能为汞和鸟类之间的联系提供线索的物种。作为一种山地物种,红眼绿鹃一般不会在汞可能转化为甲基汞的潮湿地区觅食。这可以解释为什么珀金斯分析的红眼绿鹃样本没有显示出汞含量的增加,也许还可以解释为什么这种鸟的数量没有下降。

“它们可能吃更多的植物,更少的昆虫,并且它们可能只是在食物链中不含汞的地区觅食,”她解释说。

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红眼绿鹃(Vireo gilvus)

摄影: Ryan Schain

这已经发生在北达科他州东部的凯利·斯劳国家野生动物保护区,本笃会学院生物学教授弗吉尼亚·温德对此进行了为期十年的研究。她在为博士学位进行研究时,偶然发现保护区的汞含量很高,研究的重点正是尼尔森沙鹀体内的汞浓度。

在发现北达科他州红河流域的沙鹀比其他地方的沙鹀汞含量更高后,温德来到保护区进行调查。她发现了一个污染热点,那里繁殖的沙鹀血液中的汞含量是加拿大安大略省和北达科他州其他地方繁殖的沙鹀的四到五倍。

温德回忆道:“我不知道自己怎么会跌跌撞撞地进入到了汞含量高的地区。”她在一篇论文中发表了她的发现,最终引起了保护区野生动物生物学家马克·费舍尔的注意,他想知道保护区的水资源管理制度是否发挥到了作用。

凯利·斯劳保护区位于北达科他州格兰德福克斯西北几英里处,有数千英亩的湿地,并有一条小溪从中穿过。自20世纪90年代以来,保护区工作人员在春季、夏季和秋季堵住了这条溪流,为雀鸟和水禽创造了繁殖栖息地。这些池塘最多可容纳两米深的水长达数月。

费舍尔说:“但从来没有人想过汞的含量会是这样,竟然可能是我们导致了甲基汞的暴增,而这是任何人都没有注意到的。”当然,也不应该责怪保护区的工作人员:没有人直接将汞沉积到保护区或保护区的上游。相反,汞是从遥远的烟囱进入大气层的。但是保护区的水管理方式为厌氧细菌创造了最佳条件(死水池塘),而厌氧细菌将汞转化成为毒性更强的甲基汞。

保护区的工作人员被温德的研究结果吓坏了。他们决定看看让更多的水流过这个系统是否有助于防止从天上掉下来的汞在筑坝的水池里的积水中甲基化。

“我们不想提供有毒的栖息地,”费舍尔说。

实验成功了,2017年保护区永久性地改变了水管理制度。现在,工作人员只需将溪流堵上足够长的时间,就可以形成6到12英寸深的浅水池,在流出之前,这些水池只能停留几周。这种做法大大降低了湿地中的甲基汞水平和鸟类血液中的汞水平。

温德的最新研究发现,与水流受限的湿地鸟类相比,生活在水流自由的湿地中的鸣禽和鸭子样本的汞浓度分别低67%和49%。这些发现对费舍尔来说是一个值得欢迎的变化。

不幸的是,鸟类中的汞污染并不总是那么简单。

纽约州立大学普赖斯学院环境研究助理教授奥尔森.杰克逊一直在研究缅因州阿卡迪亚国家公园的鸣禽如何通过食物接触到汞。

她说:“这对公园来说很难,因为他们在境内尽一切努力阻止汞进入,但他们无法阻止汞从空中进入。”

杰克逊一直在研究国家公园不同湿地和溪流中新出现的水生昆虫(如蜉蝣和石蝇)的汞含量。尽管她尚未发表研究报告,杰克逊认为,昆虫栖息地质量的差异可能会影响鸣禽的汞暴露水平。

她说:“一个良好的环境能够产生新出现的水生昆虫,这与有多少昆虫能从水中出来供鸟类食用有关,而这反过来又会影响它们的汞暴露量。”换言之,阿卡迪亚的湿地栖息地能够产生大量昆虫供鸟类食用,但这反过来可能会导致鸟类中汞中毒水平更高。

这个发现将带来一个棘手的难题,因为产生大量昆虫的湿地通常被认为是健康的栖息地。正如杰克逊所说:“你不能告诉人们,你想要的是一个不会产生新的昆虫的水体,这太疯狂了。”

相反,她希望她的工作能够为寻求监管和限制汞污染的决策者提供帮助:“我们能提供的信息越多,我们就越能更好地解释为什么我们应该保护环境,应该如何保护环境,保护空气的清洁,水体的清洁。

根据华盛顿大学定量生态学家奥利维亚·桑德福的说法,保持空气净化的多个政策渠道将以多种方式为所有生物提供回报。

桑德福说:“我们知道人类健康受到这些污染物的影响,所以如果我们能够提高空气质量,这将是一个双赢的结果,因为我们将改善所有呼吸空气的动物的空气质量。”

“让我们更安全的政策也让鸟类更加安全。”

编译整理自Cornell Lab网站

原文作者: Ariel Wittenberg


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