生物地球化学标记在离岸搁浅的幼年白腰叉尾海燕（Hydrobates leucorhous）中与近岸搁浅幼鸟和巢雏不同

《Marine Pollution Bulletin》：Biogeochemical markers in juvenile Leach's storm-petrels ( Hydrobates leucorhous) stranded offshore are distinct from inshore stranded juveniles and nestlings

　　

离岸搁浅的白腰叉尾海燕具有更高的微量元素浓度。巢雏和搁浅的白腰叉尾海燕的羽毛稳定同位素值存在差异。微量元素浓度未超过先前在其他海鸟中发表的浓度。

论文解读文章

**研究背景与问题**

海鸟作为海洋环境健康的哨兵，其种群数量因多种威胁而持续下降。人工光夜间（Artificial Light at Night, ALAN）是导致海鸟搁浅死亡的重要新兴威胁，尤其对雏鸟羽化后的幼鸟影响显著。白腰叉尾海燕（Leach's storm-petrel, *Hydrobates leucorhous*）是北大西洋广泛分布的管鼻海鸟，其雏鸟在离巢飞行时极易被ALAN吸引并搁浅，但背后的机制尚不明确。此前研究提出四个非互斥假说解释幼鸟对ALAN的敏感性，其中两个与食物线索相关：幼鸟可能将人工光误认为生物发光猎物，或将其与父母归巢相关联。此外，发育未完全的视觉系统与行为经验不足也可能增加搁浅风险。为探究巢期饮食是否通过影响污染物累积进而改变幼鸟搁浅易感性，研究人员利用生物地球化学标记（微量元素浓度与稳定同位素值）对巢雏与搁浅幼鸟进行区分。该研究旨在回答：巢雏与搁浅幼鸟的羽毛生物地球化学标记是否存在显著差异？若存在，是否可归因于饮食差异？

**研究内容与结论**

研究人员在加拿大东部5个主要繁殖地（覆盖大西洋加拿大种群82.6%及北大西洋种群近75%）采集巢雏的第四根次级飞羽（S4），并在7个近岸（如鱼品加工厂、水电站）和4个离岸（如石油平台、地震勘探船）工业设施收集搁浅的一龄幼鸟羽毛。共分析10种微量元素（As, Cd, Co, Cu, Hg, Mn, Pb, Tl, V, Zn）及稳定同位素δ¹³C和δ¹⁵N。结果显示：离岸搁浅幼鸟的所有微量元素（除As外）浓度均显著高于巢雏，且多数元素浓度也高于近岸搁浅幼鸟；近岸搁浅幼鸟的微量元素浓度与巢雏差异较小（仅Cu呈反向趋势）。稳定同位素方面，巢雏的δ¹³C和δ¹⁵N值均最高，近岸搁浅幼鸟次之，离岸搁浅幼鸟最低。部分微量元素（As, Cu, Hg, Tl, V, Zn）与稳定同位素存在相关性，但主要存在于巢雏中。敏感性分析表明，仅考虑最大繁殖地（Baccalieu与Gull Island）时，巢雏与近岸搁浅幼鸟的差异减弱，Hg和δ¹³C差异消失。该研究首次证明离岸与近岸搁浅幼鸟的生物地球化学特征存在显著差异，提示不同搁浅事件可能由不同机制驱动。论文发表在《Marine Pollution Bulletin》。

**主要关键技术方法**

1. **样本队列来源**：巢雏样本来自加拿大东部5个繁殖地（Baccalieu Island、Country Island、Gull Island、Kent Island、Middle Lawn Island），搁浅幼鸟样本来自7个近岸地点（如Witless Bay Fish Plant、Holyrood Valero Tank Farm等）和4个离岸地点（如HYSY760 Seismic Vessel、Hebron Production Platform等）。
2. **微量元素分析**：使用单反应室微波消解系统（Milestone ultraWAVE）消化羽毛样品，经电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS, Agilent 7700）测定10种元素浓度，并以L-半胱氨酸稳定汞（Hg）以减少记忆效应。
3. **稳定同位素分析**：羽毛经氯仿/甲醇清洗后，通过元素分析仪（Elementar VarioEL Cube）与同位素比质谱仪（DeltaPlus Advantage）联用，测定δ¹³C和δ¹⁵N值。
4. **统计建模**：采用广义最小二乘模型（Generalized Least Squares, GLS），将来源（巢雏、近岸搁浅、离岸搁浅）和年份作为固定效应，并纳入δ¹³C和δ¹⁵N评估饮食效应；针对左删失数据使用最大似然估计（Maximum Likelihood Estimation, MLE）进行插补。

**研究结果**

**3.1 异常值敏感性检查**
保留异常值对9种微量元素和2种稳定同位素的模型估计边际均值（EMM）对比无显著影响，但对As的巢雏与近岸搁浅幼鸟对比的p值从0.033变为0.095，且Co的顶级模型结构在排除异常值后包含稳定同位素。最终分析保留异常值。

**3.2 微量元素**
除As外，所有元素浓度在三组间存在显著差异。离岸搁浅幼鸟的Cd、Co、Mn、Pb、V浓度最高，巢雏最低；Cu浓度在离岸搁浅幼鸟中最高，巢雏次之，近岸搁浅幼鸟最低；Hg浓度在搁浅幼鸟（近岸与离岸）中均高于巢雏，但近岸与离岸间无差异；Tl和Zn浓度在离岸搁浅幼鸟中显著高于巢雏与近岸搁浅幼鸟，后两者间无差异。

**3.3 稳定同位素**
δ¹³C：巢雏>近岸搁浅幼鸟=离岸搁浅幼鸟；δ¹⁵N：巢雏>近岸搁浅幼鸟>离岸搁浅幼鸟。

**3.4 微量元素与稳定同位素关系**
As、Cu、Hg、Tl、V、Zn的顶级模型包含稳定同位素效应。其中，巢雏中As、Cu、Hg、Tl（δ¹⁵N）和V与稳定同位素呈显著相关，但斜率与搁浅组无显著差异；Tl的δ¹³C效应在巢雏和离岸搁浅幼鸟中均存在；Zn的δ¹⁵N正相关仅见于近岸搁浅幼鸟。

**3.5 Baccalieu Island与Gull Island敏感性分析**
结果与全数据集一致，但巢雏与近岸搁浅幼鸟的差异减弱，Hg和δ¹³C差异不再显著，部分微量元素（As、Cu、Tl）与稳定同位素的相关性消失。

**讨论与结论**

**讨论总结**：研究人员指出，离岸搁浅幼鸟与巢雏及近岸搁浅幼鸟在生物地球化学标记上的显著差异，暗示不同搁浅事件背后存在不同机制。近岸搁浅幼鸟的标记更接近巢雏，可能反映所有新羽化幼鸟在离开巢穴后不久即受ALAN干扰，其影响较为均一；而离岸搁浅幼鸟需飞越更远距离，能量消耗可能放大先前隐匿的差异（如饮食质量），导致体质较弱或污染负担较重的个体更易搁浅。尽管微量元素浓度在离岸搁浅幼鸟中升高，但多数低于已报道的毒性阈值，且管鼻海鸟对重金属有较高耐受性，因此不能直接推断因果关系。此外，搁浅幼鸟的起源地未知，但敏感性分析提示最大繁殖地巢雏与近岸搁浅幼鸟差异较小，支持近岸搁浅者主要来自邻近大种群。未来需结合遗传标记、直接饮食测量及长期监测，以明确污染负荷与搁浅易感性的关系。

**结论翻译**：研究人员的研究表明，离岸结构上搁浅的幼年白腰叉尾海燕的微量元素浓度升高，稳定同位素值与巢雏和近岸搁浅幼鸟不同。相反，近岸搁浅幼鸟的羽毛微量元素浓度与巢雏仅略有差异。研究人员的研究提供了新信息，显示离岸搁浅幼鸟与巢雏和近岸搁浅幼鸟之间存在差异。研究人员认为这指示了近岸和离岸搁浅事件的不同潜在机制，但需要进一步研究。由于近岸搁浅幼鸟的微量元素和稳定同位素特征与巢雏更相似，导致近岸搁浅事件的因素可能更均匀地影响所有新羽化幼鸟，而离岸搁浅事件可能部分由于饮食暴露差异导致的污染水平差异。