揭示森林鸟类生态位分化与甲基汞暴露风险的关联
作者：哀牢山站 更新时间：2024-03-26
汞（Hg）是通过大气进行长距离和跨国界传输的全球性污染物，最终以不同形态沉降到水体和陆地环境中。自工业革命以来，人类活动导致大气中汞的沉降量增加了3-5倍，严重威胁着人类和野生动物的健康。汞具有极强的毒性，其中甲基汞的生物毒性最为强烈。甲基汞在食物链（网）中会逐级富集并放大百万至千万倍，即使环境中只存在微量的甲基汞，也可能引发显著的汞污染。
森林生态系统是大气汞重要的汇，也是全球汞循环过程中最为活跃的关键地带之一。每年大约有1200吨的汞（相当于全球大约60%的人为源汞年均排放量）以凋落物的形式从大气转移至森林生态系统，这可能使得森林鸟类面临严峻的甲基汞暴露健康风险。然而，目前关于鸟类甲基汞暴露风险的研究主要集中在欧美等温带地区和水生生态系统系统相关的鸟类（例如湿地鸟类和海洋鸟类），对于热带/亚热带森林中物种多样性极为丰富的鸟类的相关研究却非常匮乏，这阻碍了我们对大气汞沉降与森林鸟类甲基汞暴露风险之间相互关系的全面理解。
鉴于此，中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员团队对哀牢山亚热带森林鸟类食物链汞的富集传递展开了详尽的研究。通过交叉耦合鸟巢视频监测和汞稳定同位素技术，对哀牢山常见的两种同域分布繁殖鸟类（棕腹仙鹟和铜蓝鹟）的甲基汞暴露风险来源和机制进行了细致的探究。研究结果显示，棕腹仙鹟和铜蓝鹟的生态位十分相似。它们体型大小接近，在哀牢山均为夏候鸟，繁殖期高度重合，主要在土坎和石壁的缝隙处筑巢，育雏猎物以无脊椎动物为主。然而，它们在取食层位上存在明显的分化差异。棕腹仙鹟主要在林下层和地表搜寻毛毛虫、蚯蚓等软体无脊椎动物，而铜蓝鹟则主要在林冠层和空中捕捉叶甲、大蚊成虫等有翅无脊椎动物。
图1.铜蓝鹟喂食视频截图
图2.棕腹仙鹟喂食视频截图
这两种鸟类食物链主要富集甲基汞；取食层位上的差异（觅食生态位分化）决定了他们的甲基汞暴露风险，下层取食的棕腹仙鹟比冠层取食的铜蓝鹟面临更高的甲基汞暴露风险。汞同位素模型揭示食物链的汞主要来源于大气零价汞（Atmospheric Hg0）的沉降；森林地表的无机汞的原位甲基化不容忽视，强调未来研究应重点关注森林下层觅食鸟类的甲基汞暴露健康风险。在全球生物多样性在急剧退化的背景下，亟需更多研究致力于探究全球性污染物（例如汞）与生物多样性退化（例如林下鸟类）之间的关联。
图4. 哀牢山亚热带森林两种夏季繁殖鸟类的甲基汞暴露风险来源和机制
这项研究以“Unveiling the Sources and Transfer of Mercury in Forest Bird Food Chains Using Techniques of Vivo-Nest Video Recording and Stable Isotopes”为题于2024年3月21日在线发表在环境科学与生态学研究领域旗舰刊物Environmental Science & Technology（《环境科学与技术》）上。中国科学院地球化学研究所博士后罗康（之前为哀牢山生态站的职工，博士毕业于中国科学院西双版纳热带植物园）为第一作者，中国科学院地球化学研究所王训研究员和冯新斌研究员为共同通讯作者。中国科学院地球化学研究所袁巍副研究员，美国拉玛尔大学（Lamar University）的Lin Chejen研究员以及中国科学院哀牢山生态站的鲁志云高级工程师和监测员熊紫春为共同作者。本研究得到国家自然科学基金（42207311, 42122053）的支持。在野外监测工作中，鸟巢搜寻、查巢等工作得到了哀牢山生态站的监测人员罗奇、李达文、杨文争、罗成昌、胡小文和杨必成等的大力协助。
论文信息：Kang Luo, Wei Yuan, Zhiyun Lu, Zichun Xiong, Che-Jen Lin, Xun Wang*, and Xinbin Feng*. Unveiling the Sources and Transfer of Mercury in Forest Bird Food Chains Using Techniques of Vivo-Nest Video Recording and Stable Isotopes. Environmental Science & Technology. 2024.
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c10972