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鳥(niǎo)類(lèi)也需要清潔的空氣
多少年來(lái)，鳴禽一直被用來(lái)做為有害空氣的報(bào)警信號(hào)。
上個(gè)世紀(jì)，工人們會(huì)把籠子里的金絲雀帶到煤礦深處，做為活生生的一氧化碳探測(cè)器。直到今天，習(xí)語(yǔ)“煤礦里的金絲雀”仍然意味著對(duì)人類(lèi)即將面臨危險(xiǎn)的警告。
但這句格言的另一方面很少被考慮：危害人類(lèi)健康的惡劣空氣是否也影響鳥(niǎo)類(lèi)？
兩年前，發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)里程碑式的研究表明，自1970年以來(lái)，北美繁殖鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量驚人地減少了近30億只。每一個(gè)生物群落中的鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量都在下降，有300多個(gè)物種遭受種群損失。但這項(xiàng)研究并沒(méi)有研究是什么導(dǎo)致了這種下降?？?middot;羅森博格是康奈爾大學(xué)鳥(niǎo)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的自然保護(hù)科學(xué)家，他和他的合作者認(rèn)為鳥(niǎo)類(lèi)的損失是由許多重疊的原因造成的，其中棲息地喪失是最主要的原因。
去年夏天，羅森博格在線上參加了一場(chǎng)北美鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)視頻會(huì)議，內(nèi)容是探討關(guān)于鳥(niǎo)類(lèi)血液樣本中汞含量增加的問(wèn)題。他由此開(kāi)始思考：空氣污染在鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量下降中起到了什么作用？
威斯康星大學(xué)史蒂芬斯分校野生動(dòng)物生態(tài)學(xué)助理教授瑪麗.珀金斯在會(huì)議上介紹了她對(duì)七種鳴禽羽毛中汞含量的研究。她發(fā)現(xiàn)，在她研究的七種鳥(niǎo)類(lèi)中，有六種的汞含量隨著時(shí)間的推移而增加，2000年后采集的樣本顯示，汞含量是歷史樣本的2到17倍。據(jù)珀金斯說(shuō)，空氣污染是汞污染的“主要來(lái)源”。血液中汞含量增長(zhǎng)最大的是銹色黑鸝(Euphagus carolinus)，這一物種自20世紀(jì)60年代以來(lái)已經(jīng)減少了90%。
原圖制作: Jillian Ditner
但引起羅森博格注意的是紅眼綠鵑，因?yàn)樗茄芯恐形ㄒ粵](méi)有出現(xiàn)血液中汞含量增加的物種。
他說(shuō)：“在我們的大規(guī)模研究中，這種鳴禽是為數(shù)不多的例外，它們的數(shù)量是在增加，而不是在減少。這確實(shí)讓我們聯(lián)想到，也許汞含量和物種數(shù)量整體下降有一定內(nèi)在關(guān)系。”
最近發(fā)表的另一項(xiàng)研究在空氣污染和鳥(niǎo)類(lèi)之間找到了更直接的聯(lián)系，顯示旨在使人類(lèi)空氣更清潔的政府法規(guī)同樣也幫助了鳥(niǎo)類(lèi)。
康奈爾實(shí)驗(yàn)室鳥(niǎo)類(lèi)種群研究中心高級(jí)主任阿曼達(dá)·羅德瓦爾德是去年12月公布的這項(xiàng)研究的合著者，該研究表明《清潔空氣法》幫助拯救了15億只鳥(niǎo)類(lèi)的生命。他說(shuō)：“重要的是這進(jìn)一步表明，對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)有益的東西對(duì)人類(lèi)有益。”
羅德瓦爾德認(rèn)為，空氣污染與鳥(niǎo)類(lèi)之間的聯(lián)系是一個(gè)成熟的研究領(lǐng)域，值得更多的關(guān)注，特別是隨著新一屆總統(tǒng)的上臺(tái)，是時(shí)候收集盡可能多的證據(jù)來(lái)支持清潔空氣政策了。
羅德瓦爾德說(shuō)：“當(dāng)我們控制空氣污染時(shí)，我們實(shí)際上將獲得多重收益，不僅對(duì)人類(lèi)健康，而且對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)和自然保護(hù)也有好處。”。
作為一種神經(jīng)毒素，汞會(huì)傷害大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，接觸汞會(huì)導(dǎo)致智商下降和行為障礙問(wèn)題。
汞主要通過(guò)兩種方式進(jìn)入水體：發(fā)電廠和工廠廢水直接排放到河流和溪流，以及發(fā)電廠和采礦工業(yè)的空氣排放。至于空氣中的汞污染，據(jù)估計(jì)，全球每年有2220公噸的空氣排放物被風(fēng)吹過(guò)數(shù)千英里甚至跨過(guò)海洋，然后沉積在巖石、土壤和地表水上。這意味著，即使看似孤立的生態(tài)系統(tǒng)沒(méi)有任何附近的污染源，也可能存在嚴(yán)重的汞污染。
一旦汞進(jìn)入湖泊和河流，細(xì)菌就會(huì)將其轉(zhuǎn)化為一種毒性更大的物質(zhì)----甲基汞，這種甲基汞很難被生物處理或去除。甲基汞粘附在浮游生物上，這些浮游生物被魚(yú)類(lèi)或昆蟲(chóng)吃掉，然后又被更大的魚(yú)類(lèi)和昆蟲(chóng)吃掉，直到最后被人類(lèi)或其他動(dòng)物吃掉。每一個(gè)捕食者不僅吞食了它的獵物，還吞食了獵物所消耗的汞。
這種神經(jīng)毒素的生物放大過(guò)程是孕婦被警告不要吃太多食肉性魚(yú)類(lèi)（如旗魚(yú)）的原因之一。由于魚(yú)類(lèi)是人類(lèi)飲食中最大的汞源，早期關(guān)于鳥(niǎo)類(lèi)接觸汞的研究也同樣集中在食魚(yú)動(dòng)物或食魚(yú)鳥(niǎo)類(lèi)身上。研究表明，血液中汞含量高的潛鳥(niǎo)可能無(wú)法正常孵化它們的卵。
“在過(guò)去的幾十年里，這一直被認(rèn)為是涉及魚(yú)類(lèi)的事情，”生物多樣性研究所汞研究聯(lián)合主任大衛(wèi).埃弗斯說(shuō)。
20年前，埃弗斯開(kāi)始研究潛鳥(niǎo)身上的汞。他在馬薩諸塞州一個(gè)被汞嚴(yán)重污染的地方進(jìn)行環(huán)境評(píng)估時(shí)“有了一個(gè)發(fā)現(xiàn)”。他的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)在現(xiàn)場(chǎng)捕捉白腹魚(yú)狗(Ceryle alcyon)，以檢測(cè)它們的血液，他們認(rèn)為食魚(yú)的魚(yú)狗將是環(huán)境中汞污染的一個(gè)有效指標(biāo)。但是，當(dāng)霧網(wǎng)意外地捕捉到一些紅翅黑鸝(Agelaius phoeniceus)時(shí)，埃弗斯的團(tuán)隊(duì)也決定采集它們的血液樣本。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紅翅黑鸝體內(nèi)的汞含量是魚(yú)狗的5到10倍。
紅翅黑鸝(Agelaius phoeniceus)
攝影: 劉建國(guó)
從那時(shí)起，埃弗斯的研究發(fā)現(xiàn)，汞對(duì)食蟲(chóng)鳥(niǎo)類(lèi)的影響與食魚(yú)鳥(niǎo)類(lèi)一樣大，甚至更多。鳴禽吃以前吃過(guò)這種化合物的昆蟲(chóng)，因?yàn)樗鼈兊纳眢w通常比吃魚(yú)的鳥(niǎo)小，新陳代謝也比吃魚(yú)的鳥(niǎo)高，所以相對(duì)于它們的體重，鳴禽傾向于吃更多的食物。
去年秋天，埃弗斯擔(dān)任了一期《生態(tài)毒理學(xué)》的編輯，專(zhuān)門(mén)研究汞和鳥(niǎo)類(lèi)。特刊發(fā)表了15項(xiàng)新的研究，其中包括珀金斯的研究，他們共同發(fā)現(xiàn)至少58種遷徙鳴禽物種已經(jīng)證明受到了汞的影響。負(fù)面影響包括導(dǎo)航、飛行和耐力，所有這些反過(guò)來(lái)都可能損害鳥(niǎo)類(lèi)的繁殖能力。
埃弗斯確信，汞對(duì)許多鳥(niǎo)類(lèi)物種的種群水平都有影響，不僅在北美，而且在全世界。
其中一個(gè)物種是卡羅葦鷦鷯(Thryothorus ludovicianus)，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，汞對(duì)它們繁殖的各個(gè)方面都有影響，從產(chǎn)蛋的數(shù)量、雌鳥(niǎo)正確孵化的能力，到孵化出的蛋的數(shù)量，再到幼鳥(niǎo)從巢中成功羽化的過(guò)程。食物鏈?zhǔn)亲锟準(zhǔn)?，特別是卡羅葦鷦鷯通常會(huì)吃很多蜘蛛。
卡羅葦鷦鷯(Thryothorus ludovicianus)
攝影: 劉建國(guó)
“蜘蛛吃蜘蛛，蜘蛛吃蜻蜓，蜻蜓吃其他蟲(chóng)子，”埃弗斯說(shuō)。“只要你吃了蜘蛛，你就吃掉了蜘蛛吃的所有東西所含的汞。汞會(huì)在食物鏈中被生物放大。”
吃水生蟲(chóng)子的濕地鳴禽面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗械墓瘯?huì)轉(zhuǎn)化為甲基汞。水位的波動(dòng)可以加速這種轉(zhuǎn)換過(guò)程，因此生活在潮汐區(qū)的鳥(niǎo)類(lèi)可能更多地暴露在污染之中。在緬因州的一個(gè)濕地進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，兩種正在衰退的濕地物種尖尾沙鹀(Ammodramus caudacutus)和尼爾森沙鹀(Ammodramus nelsoni)的血液中汞含量很高。
尖尾沙鹀(Ammodramus caudacutus)
攝影: Evan Lipton
目前尖尾沙鹀的種群數(shù)量正在急劇下降，自20世紀(jì)90年代以來(lái)，其數(shù)量減少了75%。海平面上升和巢穴被洪水沖毀被認(rèn)為是它們數(shù)量下降的主要原因。但緬因州的研究顯示了另一個(gè)可能的驅(qū)動(dòng)因素，因?yàn)榧馕采雏c血液中的汞含量高于尼爾森沙鹀。
埃弗斯說(shuō)，他認(rèn)為汞可能是導(dǎo)致尖尾沙鹀數(shù)量下降的主要原因，并指出尖尾沙鹀也傾向于比尼爾森沙鹀吃更大的蜘蛛。
紅眼綠鵑(Vireo gilvus)是另一種可能為汞和鳥(niǎo)類(lèi)之間的聯(lián)系提供線索的物種。作為一種山地物種，紅眼綠鵑一般不會(huì)在汞可能轉(zhuǎn)化為甲基汞的潮濕地區(qū)覓食。這可以解釋為什么珀金斯分析的紅眼綠鵑樣本沒(méi)有顯示出汞含量的增加，也許還可以解釋為什么這種鳥(niǎo)的數(shù)量沒(méi)有下降。
“它們可能吃更多的植物，更少的昆蟲(chóng)，并且它們可能只是在食物鏈中不含汞的地區(qū)覓食，”她解釋說(shuō)。
紅眼綠鵑(Vireo gilvus)
攝影: Ryan Schain
這已經(jīng)發(fā)生在北達(dá)科他州東部的凱利·斯勞國(guó)家野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)，本篤會(huì)學(xué)院生物學(xué)教授弗吉尼亞·溫德對(duì)此進(jìn)行了為期十年的研究。她在為博士學(xué)位進(jìn)行研究時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)保護(hù)區(qū)的汞含量很高，研究的重點(diǎn)正是尼爾森沙鹀體內(nèi)的汞濃度。
在發(fā)現(xiàn)北達(dá)科他州紅河流域的沙鹀比其他地方的沙鹀汞含量更高后，溫德來(lái)到保護(hù)區(qū)進(jìn)行調(diào)查。她發(fā)現(xiàn)了一個(gè)污染熱點(diǎn)，那里繁殖的沙鹀血液中的汞含量是加拿大安大略省和北達(dá)科他州其他地方繁殖的沙鹀的四到五倍。
溫德回憶道：“我不知道自己怎么會(huì)跌跌撞撞地進(jìn)入到了汞含量高的地區(qū)。”她在一篇論文中發(fā)表了她的發(fā)現(xiàn)，最終引起了保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物生物學(xué)家馬克·費(fèi)舍爾的注意，他想知道保護(hù)區(qū)的水資源管理制度是否發(fā)揮到了作用。
凱利·斯勞保護(hù)區(qū)位于北達(dá)科他州格蘭德?？怂刮鞅睅子⒗锾帲袛?shù)千英畝的濕地，并有一條小溪從中穿過(guò)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，保護(hù)區(qū)工作人員在春季、夏季和秋季堵住了這條溪流，為雀鳥(niǎo)和水禽創(chuàng)造了繁殖棲息地。這些池塘最多可容納兩米深的水長(zhǎng)達(dá)數(shù)月。
費(fèi)舍爾說(shuō)：“但從來(lái)沒(méi)有人想過(guò)汞的含量會(huì)是這樣，竟然可能是我們導(dǎo)致了甲基汞的暴增，而這是任何人都沒(méi)有注意到的。”當(dāng)然，也不應(yīng)該責(zé)怪保護(hù)區(qū)的工作人員：沒(méi)有人直接將汞沉積到保護(hù)區(qū)或保護(hù)區(qū)的上游。相反，汞是從遙遠(yuǎn)的煙囪進(jìn)入大氣層的。但是保護(hù)區(qū)的水管理方式為厭氧細(xì)菌創(chuàng)造了最佳條件（死水池塘），而厭氧細(xì)菌將汞轉(zhuǎn)化成為毒性更強(qiáng)的甲基汞。
保護(hù)區(qū)的工作人員被溫德的研究結(jié)果嚇壞了。他們決定看看讓更多的水流過(guò)這個(gè)系統(tǒng)是否有助于防止從天上掉下來(lái)的汞在筑壩的水池里的積水中甲基化。
“我們不想提供有毒的棲息地，”費(fèi)舍爾說(shuō)。
實(shí)驗(yàn)成功了，2017年保護(hù)區(qū)永久性地改變了水管理制度?，F(xiàn)在，工作人員只需將溪流堵上足夠長(zhǎng)的時(shí)間，就可以形成6到12英寸深的淺水池，在流出之前，這些水池只能停留幾周。這種做法大大降低了濕地中的甲基汞水平和鳥(niǎo)類(lèi)血液中的汞水平。
溫德的最新研究發(fā)現(xiàn)，與水流受限的濕地鳥(niǎo)類(lèi)相比，生活在水流自由的濕地中的鳴禽和鴨子樣本的汞濃度分別低67%和49%。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)費(fèi)舍爾來(lái)說(shuō)是一個(gè)值得歡迎的變化。
不幸的是，鳥(niǎo)類(lèi)中的汞污染并不總是那么簡(jiǎn)單。
紐約州立大學(xué)普賴斯學(xué)院環(huán)境研究助理教授奧爾森.杰克遜一直在研究緬因州阿卡迪亞國(guó)家公園的鳴禽如何通過(guò)食物接觸到汞。
她說(shuō)：“這對(duì)公園來(lái)說(shuō)很難，因?yàn)樗麄冊(cè)诰硟?nèi)盡一切努力阻止汞進(jìn)入，但他們無(wú)法阻止汞從空中進(jìn)入。”
杰克遜一直在研究國(guó)家公園不同濕地和溪流中新出現(xiàn)的水生昆蟲(chóng)（如蜉蝣和石蠅）的汞含量。盡管她尚未發(fā)表研究報(bào)告，杰克遜認(rèn)為，昆蟲(chóng)棲息地質(zhì)量的差異可能會(huì)影響鳴禽的汞暴露水平。
她說(shuō)：“一個(gè)良好的環(huán)境能夠產(chǎn)生新出現(xiàn)的水生昆蟲(chóng)，這與有多少昆蟲(chóng)能從水中出來(lái)供鳥(niǎo)類(lèi)食用有關(guān)，而這反過(guò)來(lái)又會(huì)影響它們的汞暴露量。”換言之，阿卡迪亞的濕地棲息地能夠產(chǎn)生大量昆蟲(chóng)供鳥(niǎo)類(lèi)食用，但這反過(guò)來(lái)可能會(huì)導(dǎo)致鳥(niǎo)類(lèi)中汞中毒水平更高。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)將帶來(lái)一個(gè)棘手的難題，因?yàn)楫a(chǎn)生大量昆蟲(chóng)的濕地通常被認(rèn)為是健康的棲息地。正如杰克遜所說(shuō)：“你不能告訴人們，你想要的是一個(gè)不會(huì)產(chǎn)生新的昆蟲(chóng)的水體，這太瘋狂了。”
相反，她希望她的工作能夠?yàn)閷で蟊O(jiān)管和限制汞污染的決策者提供幫助：“我們能提供的信息越多，我們就越能更好地解釋為什么我們應(yīng)該保護(hù)環(huán)境，應(yīng)該如何保護(hù)環(huán)境，保護(hù)空氣的清潔，水體的清潔。
根據(jù)華盛頓大學(xué)定量生態(tài)學(xué)家?jiàn)W利維亞·桑德福的說(shuō)法，保持空氣凈化的多個(gè)政策渠道將以多種方式為所有生物提供回報(bào)。
桑德福說(shuō)：“我們知道人類(lèi)健康受到這些污染物的影響，所以如果我們能夠提高空氣質(zhì)量，這將是一個(gè)雙贏的結(jié)果，因?yàn)槲覀儗⒏纳扑泻粑諝獾膭?dòng)物的空氣質(zhì)量。”
“讓我們更安全的政策也讓鳥(niǎo)類(lèi)更加安全。”
編譯整理自Cornell Lab網(wǎng)站
原文作者: Ariel Wittenberg
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