红嘴乌鸫羽毛中的金属成分：作为拉帕尔马岛（加那利群岛）过去和近期火山活动暴露情况的指示物

《Environmental Research》：Metals in feathers of the red-billed chough as a sentinel of exposure to past and recent volcanic activity in La Palma, Canary Islands

本研究分析了火山岛拉帕尔马岛红嘴蓝鹊羽毛中金属积累，发现2021年火山喷发期间羽毛中Al、Co、Cr、Fe、Ni、Sr和V浓度显著升高，表明火山活动导致当地鸟类金属暴露，羽毛作为非侵入式生物指示剂有效。

　　这项研究聚焦于火山活动对生态环境中重金属和类金属元素暴露的影响，通过分析一种标志性鸟类——红嘴牛头蜂（*Pyrrhocorax pyrrhocorax*）的羽毛，评估了2021年特加加伊特火山喷发对当地生物群落的环境污染影响。红嘴牛头蜂是一种体型中等、寿命较长且高度社会化的鸦科鸟类，广泛分布于西帕莱尔提克地区，但在某些边缘区域，如埃塞俄比亚和加那利群岛，其种群则相对孤立。加那利群岛的特加加伊特火山喷发（2021年9月至12月）为研究岛屿生态系统对大规模自然事件的反应提供了难得的机会。研究团队通过比较喷发前和喷发期间生长的羽毛中各种元素的浓度，评估了火山活动对重金属暴露及生物累积的直接影响。

研究区域位于西班牙的加那利群岛，特别是拉帕尔马岛，该岛以其火山地貌著称，是特加加伊特火山喷发的所在地。拉帕尔马岛的火山活动历史悠久，自1971年特纳圭亚火山最后一次喷发以来，该岛一直处于相对稳定的地质状态。因此，研究团队预测，喷发前生长的羽毛将反映长期暴露于背景火山环境下的情况，而喷发期间生长的羽毛则可能表现出某些重金属浓度的显著升高，这将与喷发过程中释放的污染物直接相关。研究的目的在于探索火山环境、近期喷发以及人为污染源在羽毛中金属生物累积的相对贡献，并评估红嘴牛头蜂作为环境污染监测指标的可行性。

红嘴牛头蜂对污染物的敏感性使其成为一种理想的生物指示物种。羽毛作为非侵入性的采样方法，能够有效反映鸟类在不同时间段内的暴露情况，尤其是在换羽期间。羽毛的生长周期与鸟类的生理状态密切相关，因此可以作为评估重金属污染的有力工具。通过分析羽毛中元素的浓度变化，研究者能够追踪环境污染的时间动态，并识别出可能的污染源。此外，羽毛还能够整合来自多种环境路径的暴露信息，包括空气、食物和水等，这使得它们在监测生态系统健康方面具有独特的优势。

研究中使用了电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对羽毛样本进行分析，这是一种高精度的元素检测技术。在进行检测之前，所有样本均经过酸消化处理，以确保元素能够被充分提取并准确测量。研究团队检测了包括铝（Al）、钴（Co）、铬（Cr）、铁（Fe）、镍（Ni）、锶（Sr）、钒（V）等在内的多种元素，并发现喷发期间生长的羽毛中这些元素的浓度显著增加。这表明，喷发期间的环境条件显著提高了红嘴牛头蜂对这些重金属的暴露水平。此外，研究还发现，羽毛中某些其他元素，如镉（Cd）、铜（Cu）、汞（Hg）和铅（Pb）的浓度也呈现出上升趋势，虽然这些变化在统计上不显著，但可能与样本数量有限有关。

主成分分析（PCA）的结果进一步支持了这一发现，显示出喷发期间羽毛中某些元素的浓度具有显著的正相关性。第一主成分（PC1）解释了总方差的42.61%，并主要与钴、钒、铝、铬、镍和锶的浓度变化相关。这表明，这些元素在喷发期间的暴露显著增加，并且在羽毛中表现出一致的累积模式。这种模式不仅反映了喷发期间的环境变化，还揭示了红嘴牛头蜂对火山喷发释放的污染物的敏感性。同时，研究还发现，羽毛中某些其他元素的浓度虽然也有所上升，但其变化趋势并不明显，这可能与喷发期间这些元素的释放量较低或其在羽毛中的生物累积能力较弱有关。

研究还强调了羽毛作为环境监测工具的优势。首先，羽毛的生长周期较长，可以记录鸟类在较短时间内暴露于环境污染物的情况，这使其成为评估短期暴露的理想选择。其次，羽毛的生长过程涉及多个生理阶段，能够整合不同来源的污染物，包括空气、食物和水等，这使得它们在监测长期累积污染方面同样有效。此外，羽毛的生长与鸟类的代谢过程密切相关，能够反映出重金属在体内积累的动态变化，从而为研究环境污染的时间轨迹提供重要信息。

值得注意的是，尽管火山活动是自然环境中重金属污染的重要来源，但目前对火山喷发对岛屿生态系统中野生鸟类重金属暴露和生物累积影响的研究仍较为有限。特别是在加那利群岛这样的火山岛屿，由于其独特的生态环境和较高的生物多样性，火山活动可能对当地物种的重金属暴露产生更为显著的影响。因此，这项研究不仅填补了这一领域的空白，还为理解火山喷发对生态系统健康的影响提供了新的视角。

红嘴牛头蜂作为加那利群岛的标志性物种，其在生态系统中的角色尤为重要。该物种不仅具有高度的生态适应性，还对环境变化具有较高的敏感性。研究团队通过分析羽毛中的元素浓度，发现喷发期间的环境条件显著增加了这些元素在羽毛中的暴露水平，表明火山活动对当地鸟类的重金属污染具有直接的影响。此外，羽毛中的元素浓度变化还显示出一定的时空特征，这可能与鸟类的迁徙模式、栖息地选择以及食物来源的变化有关。

研究还指出，羽毛中的元素浓度变化可能受到多种因素的影响，包括生物可利用性、化学亲和力、个体特征（如年龄和性别）、暴露源（如自然与人为）以及暴露途径（如饮食摄入和吸入）等。这些因素共同作用，决定了羽毛中不同元素的浓度变化模式。例如，某些元素可能更容易通过空气途径进入鸟类体内，而另一些元素则可能通过食物链的累积而表现出更高的浓度。此外，羽毛的生长周期和换羽时间也会影响元素的积累模式，因此在进行环境监测时，需要考虑到这些因素。

研究团队还讨论了不同元素在羽毛中的生物累积机制。例如，铝、钴、铬、铁、镍和锶等元素可能更容易通过空气途径进入羽毛，而镉、汞和铅等元素则可能通过食物链的累积而表现出更高的浓度。此外，某些元素可能被储存于骨骼或软组织中，如铅可能在骨骼中积累，而镉和汞则可能在肾脏中累积。这种储存机制影响了不同元素在羽毛中的暴露时间，使得羽毛成为一种有效的短期暴露指标，而骨骼和软组织则更适合长期累积污染的评估。

研究还指出，羽毛中的元素浓度变化可能受到个体行为和种群生态的影响。例如，不同个体可能有不同的觅食习惯，导致其在不同元素上的暴露水平存在差异。此外，种群的分布和迁移模式也可能影响羽毛中元素的浓度变化。因此，在进行环境监测时，需要考虑到这些因素，以确保研究结果的准确性和代表性。

总的来说，这项研究通过分析红嘴牛头蜂羽毛中的元素浓度变化，揭示了火山喷发对当地生态系统中重金属污染的显著影响。羽毛作为一种非侵入性的生物指示工具，能够有效反映环境污染物的暴露情况，为评估环境污染的时间动态和来源提供了重要的科学依据。此外，研究还强调了红嘴牛头蜂在生态系统中的重要性，指出其作为环境健康监测的“哨兵”物种具有独特的优势。通过这项研究，科学家们能够更好地理解火山活动对生态环境的影响，并为未来的环境监测和污染控制提供新的思路和方法。