中国西北部一座工业城市中，受重金属污染影响的留鸟的个体差异与身体状况变化研究

《Environmental Research》：Personality and body condition variation in a resident passerine bird under heavy metal pollution: insights from an industrial city in Northwestern China

　　

摘要：

环境中的重金属污染已成为一种普遍存在的压力源，威胁着野生鸟类的生存与繁殖成功。动物性格作为一种与生活史策略密切相关的行为表型，在生态过程中起着重要作用。然而，大多数研究都集中在重金属对鸟类的生理毒性上，如形态变化、氧化应激、免疫功能下降以及繁殖能力减弱，而它们对鸟类性格的影响则了解甚少。本研究以成年雄性树麻雀（Passer montanus）为模型物种，探讨重金属暴露与性格特征之间的关系。研究在中国西北部典型的工业城市石嘴山的两个地点进行：一个重金属污染严重的地区（耀富，YF），另一个相对未受污染的对照地区（红崖子，HYZ）。来自YF的树麻雀羽毛中Cu、Zn、Pb和Hg的浓度显著高于HYZ的同类。与HYZ地区的个体相比，YF地区的树麻雀探索行为得分更低、活动时间更短、胆量得分更低，且身体状况更差。羽毛中Cu、Zn、Pb和Hg的浓度与探索行为得分、活动时间、胆量得分及身体状况呈显著负相关，而这些性格特征又与身体状况呈正相关。这些结果表明，重金属暴露可能会对树麻雀的性格特征和身体状况产生负面影响。总体而言，这些发现可为理解环境中的重金属对鸟类行为表型的影响提供初步参考。

引言

近年来，人类活动导致的环境重金属排放量显著增加，这些污染物可通过食物链发生生物放大作用（Esteves-Aguilar等人，2023），对野生动物的生长发育、繁殖能力和免疫功能产生不利影响（He等人，2005；Tchounwou等人，2012）。作为食物链中的顶级消费者，鸟类更容易受到环境重金属的不利影响。研究表明，汞（Hg）污染会对鸟类产生显著的亚致死效应，具体表现为繁殖能力下降、免疫功能受损以及行为改变（Bjedov等人，2025）。此外，多种重金属的污染也被认为是导致鸟类种群数量减少的重要因素之一（Shifa等人，2025）。

身体状况是反映鸟类健康状况和能量储备的核心指标，与形态特征密切相关，而环境中的重金属等外部压力因素则会直接损害鸟类的形态发育，从而导致个体身体状况显著下降（Janssens等人，2003）。例如，铅（Pb）和镉（Cd）等重金属会在家麻雀（Passer domesticus）的组织中大量积累，而且组织中的金属浓度与形态测量特征之间存在显著相关性（Albayrak & Pekg?z，2021）。这些形态学和体重指标常被用于评估鸟类的身体状况（Labocha & Hayes，2012）。进一步的研究还表明，重金属会扰乱鸟类的钙代谢和酶活性，抑制骨骼和肌肉的发育，还会损害肾脏功能以及营养物质的吸收（Albayrak & Pekg?z，2021；Eeva & Lehikoinen，2004；Jin等人，2024；Williams等人，2017）。这些紊乱会导致生长迟缓，进而降低雏鸟的移动能力和觅食效率，大幅提高死亡率，从而加剧鸟类种群的减少（Burger & Gochfeld，2000；Di Liberto等人，2024；Shifa等人，2025；Spahn & Sherry，1999）。

动物性格指的是个体之间在时间或不同情境下持续存在的行为差异，包括探索行为、胆量以及活动水平等行为特征（Biro & Stamps，2008；Kluen等人，2014）。鸟类性格的形成不仅与个体的激素水平（Ruuskanen等人，2018）、免疫功能（Pusch & Navara，2018）以及遗传因素（Winney等人，2018）密切相关，也与外部环境因素紧密相连（Réale等人，2007；Sih等人，2004）。大量研究表明，环境中的重金属可能在决定性格差异方面发挥重要作用（Grunst等人，2020；Shelton等人，2023）。例如，在研究地点，随着铅和铜等重金属浓度的逐渐升高，这些重金属的神经毒性作用导致大山雀（Parus major）的探索倾向显著下降（Grunst等人，2018）。这种关联在个体层面同样存在（Vermeulen等人，2015），后续研究还发现大山雀羽毛和血液中的重金属积累水平与其探索行为之间存在显著负相关（Grunst等人，2019）。实际上，鸟类性格可能与形态特征存在内在关联。比如，喙较宽的鸟类进食速度更快，相应的探索能力也更强（Robinson-Wolrath & Owens，2003）。翅膀较长且较尖的鸟类比翅膀短而圆的鸟类飞行效率更高，它们也更倾向于探索新的食物来源，因此探索行为更为活跃（Fernández & Lank，2007）。作为重要的行为表型，性格对鸟类的诸多关键活动有着重要影响，包括生存和繁殖（Trnka等人，2018），以及种群的扩散（Richardson等人，2017）。

树麻雀（Passer montanus）是一种广泛分布于欧亚大陆的物种，与人类活动关系密切。它的活动范围固定且狭窄，仅为2-3公里（Lang & Barlow，1997；Pan & Zheng，2003），因此常被用作监测环境污染的生物指示物种。迄今为止，关于重金属污染对树麻雀影响的研究主要集中在形态异常、免疫器官和功能的损伤以及繁殖能力下降等方面（Ai等人，2019；Yang等人，2021；Zhang等人，2023），而针对树麻雀性格对环境重金属压力的反应及其背后机制的系统性研究仍然较少。因此，有必要探究重金属污染是否会导致树麻雀的性格发生变化，以及它们的性格与形态特征之间是否存在显著关联。据此，我们假设生活在污染地区的树麻雀，其探索行为、活动水平、胆量、适应时间以及身体状况都会低于生活在相对未受污染地区的个体。本研究选择树麻雀作为研究对象，分析来自重金属污染地区和相对未受污染地区的个体在身体状况以及性格特征（探索行为、适应时间、活动水平和胆量）方面的差异。在个体层面，我们还分析了羽毛中重金属浓度与性格特征之间的相关性，以探讨重金属污染对树麻雀性格特征的直接影响。此外，身体状况反映了鸟类的生理状态和储存的能量，是衡量个体营养状况和身体状况的综合指标（Labocha & Hayes，2012）。本研究旨在探讨身体状况与性格之间的关系，以此阐明身体状况在介导重金属污染对树麻雀性格特征影响中的作用。我们希望明确重金属污染对树麻雀性格的直接作用以及通过身体状况产生的间接作用。这些研究结果可能为工业区域鸟类物种的生态风险评估提供科学依据。

章节节选

伦理声明

采集树麻雀样本已获得宁夏大学生命科学学院动物实验伦理委员会的批准（见补充材料1）。

研究地点与物种

石嘴山市位于中国西北部的宁夏回族自治区，自20世纪60年代起就被视为“宁夏工业的摇篮”。该地区工业发展不断推进，导致当地土壤和水体中的重金属含量升高，使其成为典型的工业

重金属暴露水平

研究结果显示，YF地区土壤中Cu（t = 11.682，df = 14，p < 0.001）、Pb（t = 12.625，df = 14，p < 0.001）、Cd（t = 3.178，df = 14，p < 0.01）和Zn（t = 3.820，df = 14，p < 0.001）的浓度显著高于HYZ地区，而两种地区水中Hg和Cr的浓度则无显著差异（见补充材料2中的表S8）。对于水样，Hg（t = 3.570，df = 8，p

讨论

重金属污染已成为全球生态环境面临的严重威胁（Hou等人，2025）。鸟类既可能通过直接接触受污染的土壤和水体积累重金属，也可能通过食物摄入间接接触，并随后通过食物链发生生物放大作用（Ai等人，2019；Aslam等人，2025；Zarrintab & Mirzaei，2018）。现有研究已证实，羽毛作为一种非侵入性的采样组织，是评估重金属含量的可靠材料

结论

与对照组相比，重金属污染地区的树麻雀不仅身体状况显著下降，其探索行为得分、活动时间以及胆量得分也明显更低。进一步的关联分析显示，羽毛中Cu、Zn、Pb和Hg的浓度与这些性格特征呈显著负相关，这表明重金属暴露可能通过某种机制直接抑制树麻雀的这些行为表现

CRediT作者贡献说明

杨文志：撰写——审阅与编辑、监督、资金获取、概念构思。杨颖：撰写——审阅与编辑、资源提供、数据整理。白婷：实地调查。海涵：撰写——初稿撰写、软件使用、资源提供、方法设计、实地调查、统计分析。赵富强：资源提供、实地调查

利益冲突声明

? 作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了宁夏回族自治区重点研发计划（2024BEH04115）以及宁夏回族自治区自然科学基金项目（2026AAC030107）的支持。同时，感谢王晓玲和魏宁远在野外工作中的帮助。

Han Hai|FuQiang Zhao|Ying Yang|Ting Bai|Wenzhi Yang

宁夏大学生命科学学院，中国银川750021