|
2 K" D R, h# T1 v$ u: M# J2 I 阅读此文之前，麻烦您点击一下“关注”，既方便您进行讨论和分享，又能给您带来不一样的参与感，感谢您的支持。 / u1 c1 E$ c# W: q. x6 j
9 E+ N4 b; H4 ?6 h 文|赫薰辞
6 x! p( M( z/ Z 编辑|赫薰辞
1 D0 U' k2 }: S$ e# o 引言4 x7 `0 o% }! B- M8 J' ]
海洋环境的工业化不断加剧，所有海洋生境都受到至少一种人为影响，这通过栖息地破坏、过度捕捞和污染等压力源给海洋生态系统带来了更大的压力。 - ` }, S5 f; d
石油泄漏是环境污染的一种形式，对海洋生态系统造成直接和长期的影响，大规模的溢油灾难频繁发生，包括ExxonValdez、SeaEmpress和DeepwaterHorizo。 5 @; v! _* W. ]" M
( o: T2 T% L' R' A3 A 虽然不像严重大规模泄漏那样立即造成破坏，但持续或慢性石油污染也会在更长的时间范围内影响脆弱的海洋种群。
* y, L% ~6 ?8 g! { 灾难性泄漏事件期间大量石油的迅速泄漏使人们立即集中精力纠正该事件，而持续性和慢性石油污染的情况往往发生规模较小，但发生频率更高。
$ h7 _ {6 t. U 与埃克森瓦尔迪兹这样的快速溢油相比，这种持续性溢油也会对海洋生物产生更大的长期影响。
& r1 N" M- j5 T; i 8 k' Y/ o( V6 o3 u) a
石油污染对海鸟羽毛防水功能的影响及羽毛质量变化研究
6 \9 D/ O4 q& Z! S# h1 T; y 石油从释放点开始扩散是一个复杂的过程，泄漏的石油量以及化学成分和精炼阶段会影响石油在水面上的扩散，并通过风和水流进一步输送。 - a9 Y: ]9 M/ D$ f0 V s6 p3 F: ~
原油因在海面上形成薄膜而迅速扩散而臭名昭著，此类油的浮力和粘度使其成为高度危险的物质，可能对多种海洋生物造成问题，特别是那些与海面相互作用的海洋生物。
# O5 p, Y9 G7 F& D3 E, O/ u% k 随着时间的推移，油会通过在水中乳化而自然分解，或者通过添加乳化剂或原位进行人为干预燃烧，原油泄漏造成的更广泛影响尚不清楚，因为浮油可以被输送很远的距离，影响到距最初事件很远的生物体。
+ E1 i. N- q# }# N% E ) Y9 C! c* q k/ Y" A
海鸟是特别容易受到石油污染的一组海洋生物，这很大程度上是由于它们依赖海洋环境获取食物，以及与海面的高度互动来进食和休息。 + Z( k4 M4 c5 V. }# ~: W
一项全面审查确定海洋污染对海鸟种群构成全球威胁，举例来说，埃克森瓦尔迪兹号和深水地平线号可能造成超过200,000只海鸟死亡，尽管这个数字的不确定性意味着真正的死亡人数可能要高得多。 ' H" d4 ~) G4 O! X) Q' e% ~0 h
由于持续意外或故意释放石油或油性残留物而造成的慢性石油污染对海鸟构成持续威胁，但与灾难性泄漏相比，它受到的关注较少。 & Q* D, ?) Z# C9 b; Q' ]) @; t" `
* K6 r# j* t9 s2 P; u
海鸟接触石油的地点、时间和程度直接影响死亡的可能性，海鸟多样性和丰富度高的地区发生泄漏可能对海鸟种群的健康和生存产生最大影响。
& b) y& D6 v; O% ]1 U7 Z 被冲上岸的沾满油污的海鸟尸体经常被用来确定海上石油污染造成的海鸟死亡率，尽管这使死亡率估计偏向更有可能被冲上岸的沿海物种。
! V/ B$ X# N8 a$ u: F 对海鸟健康和繁殖产量的间接影响更难以量化，油污染可能导致死亡或影响健康，具体取决于所遇到的油浓度，暴露类型包括意外摄入或吸入后的毒性、绝缘性降低和浮力损失，以及羽毛上的大量油涂层增加了鸟类的整体质量，需要它补偿多余的翅膀负载。
3 _% i; j) s# y2 A7 N7 M$ b / G n: J+ G: [$ k
这可能会导致压力升高，并可能导致进一步的生理问题，即使是少量的油也会影响海鸟的羽毛结构完整性，从而影响防水能力。
: ?5 E }$ @2 x3 l! `: i+ e 这对体温调节和能量消耗产生连锁反应，尽管一系列研究已经调查了明显损害海鸟羽毛功能结构所需的水面油浓度或厚度，但很少有人通过物理测试涂油羽毛与未涂油羽毛的防水能力来探讨油污染对羽毛功能防水的影响。 6 H# t# o0 s1 M& y; q& O! c
- v# \9 F, c- d/ L+ I
在破坏羽毛防水功能所需的涂油严重程度方面存在知识空白，假设任何接触油的行为都会影响羽毛的渗透性。
7 V' ^% I3 _! j' R. g 目的是通过实验确定通过检查涂油后一定量的水渗透羽毛所需的时间来确定油浓度增加对羽毛渗透性的影响；在油浓度增加时，涂油对羽毛结构和小羽枝互锁并形成防水屏障的能力的影响；以及量化暴露于较厚的表面油层时羽毛质量的增加。 ( ?0 ]$ ~' H+ _* b
* {/ I+ G' K+ B8 f& X; z0 I. W; {1 c
马恩岛海鸥羽毛对石油污染的渗透性影响评估# p5 j! |* N- I0 `6 i+ Y% Z- c
对马恩岛海鸥的羽毛进行了实验，马恩岛海鸥是一种远洋海鸟，在水面上花费大量时间，这导致更容易受到石油污染。
0 u+ z( \! Z* J6 K) \9 a3 d 作为更广泛跟踪研究的一部分，在获得许可的情况下，人们从活体繁殖的马恩岛海鸥身上拔下了胸毛。 - Q% C! k2 n% Y! e. N: Y' j7 O* }
$ c/ l5 f" p* {8 n3 R
在洞穴入口处的围网在巢穴中捕获鸟类，处理时间保持在最短水平，平均每只7分钟，所有捕获和采样程序均经UCC动物伦理委员会批准，并在国家公园和野生动物管理局和爱尔兰保健产品监管局颁发的许可证下进行。 0 p: |7 f3 ~ E ?% O/ E- n: D
与海上观察到的光泽和浮油类型相对应的四种油厚度被用作研究处理，中等重量的石油通常会从泄漏源迅速扩散到水面，最初形成深黑色或棕色的油层，称为浮油。
& n* S$ l/ n! p9 q# C3 D8 t; {1 L 随着表面进一步扩散，形成一层薄薄的光泽。其特点是水面呈现银或灰色外观，在直射光下呈现明显的虹彩彩虹。 5 w9 T/ b1 _1 I$ e
9 ], }* s a: ~ E0 V
原油被普遍认为是因开采活动泄漏而造成海面慢性石油污染的一个重要来源，而且由于它比大多数其他加工过的碳氢化合物燃料更粘稠，可能对利用开采区附近水面的物种构成更大的风险。
0 @; a0 ?' f8 `* v9 A 这是检查石油污染对羽毛渗透性影响的最合适的起点，未来的研究可能会调查同一环境中发现的其他碳氢化合物来源，所有处理均使用相同的原油。 7 O+ _& }9 P* p, D
使用从北海提取的轻至中等比重的奥塞伯格混合原油，这是从研究物种的大部分繁殖范围中提取的典型原油比重。 W) e% u; `: }' E# x
# r% A; s' y8 |/ M0 }7 a% u5 } 根据所用培养皿的表面积，使用量筒体积的标准公式计算每次处理所用的油体积：=πr2h。 - e" M$ y+ I) a, I( k1 s
羽毛涂油方法遵循OHara和Morandin中概述的类似程序，为了防止引入额外的变异源，没有去除天然存在的羽毛油，以便更准确地表示羽毛结构的自然状态。
# L- r$ f- H9 I+ x 使用量筒将20ml室温海水放入干净的培养皿中，一次准备一个经过相关油处理的盘，以防止可能影响粘度和一般油成分的蒸发。
% }! f$ u! s1 @. f& y1 w8 h3 ]2 f & H+ Y) c/ d/ N) [: S( k
使用微量移液管将原油处理应用于海水表面，处理1和2通常很容易分散，而对于处理3和4，使用移液器尖端将油轻轻地分布在整个水面上，以获得更均匀的覆盖。 + D/ g$ k5 B( w9 \4 r% `
用于实验的羽毛的选择基于倒刺的均匀分布，即每个倒刺之间的距离相等，并且在处理之前没有采样和储存期间可能发生的明显孔或结块。 " C T' w! k+ ]. C7 g4 H3 e0 e
使用吹风机的轻、冷设置轻轻吹每根羽毛5秒，以促进倒刺沿着羽毛轴更均匀地分布，并使用高灵敏度电子重量天平进行称重。 + `, v2 p+ d0 X! ]+ a
1 X% y7 e( ~3 V
使用镊子，用菖蒲夹住羽毛，并将凸面朝下放置在培养皿中的处理表面上，将羽毛静止15秒，然后使用镊子在处理表面擦拭3次，然后在表面上再静止15秒。
+ L. U# \# K4 y/ Y x4 P 再次称量羽毛，测量从倒刺起点沿羽轴到倒刺尖端的羽毛长度，用于渗滤测试的羽毛在上油后静置1分钟，然后进行测试，并提前24小时准备用于数字显微镜的新鲜上油羽毛，其中样品凸面朝上存储在密封容器中的纸巾上。
) Y# @3 b/ k- H 这是为了逐渐排出羽毛表面多余的油，以提高重油样品的小羽相互作用的可见性，其中样品凸面朝上储存在密封容器中的纸巾上。 4 z* z' {3 t( w
' V1 O6 b8 d, ? 通过渗透测试记录不同程度的油暴露后水渗透穿过羽毛所需的时间，以确定油对羽毛防水质量的影响。
) J9 `8 {6 i: u" y5 P 将羽毛放置在涂油的一面朝上，固定在橡胶垫圈内，垫圈上有一个直径为5毫米的孔，暴露羽毛表面中央三分之一内的部分，避免任何明显的间隙或结块。
3 b5 d- S# @5 V: ?4 Y6 h6 Z 0 J/ j) x' N# K1 f+ F+ K
将垫圈固定在两个表面有开口的板之间，并连接有20厘米的PVC管，下面的板位于量筒上方，将二十五毫升海水倒入羽毛顶部的PVC管中，同时启动计时器。 2 a! p6 m6 O, C. I3 H, W
通过观察滴入下面量筒中的水的体积来记录20毫升渗入羽毛所需的时间，测试后，羽毛被储存在贴有标签的容器中用于显微镜检查。
! X. i! v" W b( Q 石油处理对海鸟羽毛质量和结构的影响
$ |) P# @; S: ~# f. K1 L 所有处理水平的上油后羽毛均显着变重，每种处理中的油浓度解释了处理前后羽毛中观察到的质量变化的90%，质量的平均增加百分比与涂油处理成比例。
) J$ J5 \( h( I; ]: p4 u/ ]
: Z, W2 ]$ P% q* ]/ I 浅色光泽、深色光泽和标准光油分别导致质量平均增加8%、78%和399%，在重油光处理中，一些样品的羽毛质量增加了1000%以上。 0 j" M- W% k0 D8 Y
20毫升海水在油处理过程中渗透过每根羽毛所需的时间，对照和重油处理的数据广泛传播，而深色光泽处理代表渗滤所需的最短平均时间。 - R1 P0 c O) x* p% W
方差膨胀因子发现处理前质量、处理后质量和标准化羽毛尺寸之间存在高度共线性，具有最低VIF的变量被确定为与涂油处理不共线，被用于单独的初始模型中，以使用AIC进行选择。
1 ?. J Z5 K8 r% j 8 J/ f' d5 O7 ]' d" {) K
最佳拟合模型被确定为具有最低AIC值的模型，该模型保留单独处理作为渗滤时间的适当描述符，模型检查显示残差服从正态分布。
# q& }, w1 S2 Q& D( ] 所有油处理的渗透时间均显着低于对照，光泽对渗透时间的影响比光油更大，暴露于严重浮油的羽毛在渗透时间方面受到的影响最小。 6 u/ ?$ Q, v' Z3 p
与对照羽毛相比，所有油处理都显示出增加的结块，其中暴露于深色光泽的羽毛中小羽枝的结块程度最大。 , B, X& u1 q) ?9 ~& R, I6 i6 S
# F: Z# ^! }; q* z+ F9 }4 r" |& G$ _ 油处理和制备类型对AI都有显着影响，处理和准备类型之间没有显着的相互作用，这表明无论水随后是否穿过羽毛，涂油对AI的影响都是一致的。
; n' _4 a% T! S% a 渗透测试的AI与对照类别中的新鲜羽毛之间存在显着差异，渗透测试导致的AI高于检查前未进行渗透测试的羽毛，这意味着无论是否引入油，水通过量也会对海鸟羽毛结构产生聚集效应。
5 J5 U) w5 t; p' u% |0 _! B; K 这种结块效应不如任何加油情况下记录的那么明显，事后比较显示，所有油处理和对照之间的AI存在显着差异，并且所有处理之间也存在显着差异，除了微量颜色光泽和严重光滑处理之间。 8 N8 P# y& U2 ]4 W
$ ~, n+ s+ m3 p( T' k& b 总结) G, \) _& M+ q0 B) i
一致的羽毛结构促进了防水性，任何干扰都会对防水产生负面影响，在羽毛的典型结构中，在粗糙、多孔的表面上产生空气-水界面，从而确保防止水渗透，引入油污染物会阻止羽支互锁，从而破坏羽毛的结构完整性，从而导致羽毛倒刺之间出现间隙。 ; J. q/ r3 J( g3 L0 B! Q
马恩岛海鸥是一种特别容易受到影响的物种，因为它们在水面上停留的时间较长，与表面污染物相互作用的风险增加，而且它们的深潜使它们暴露在高压下，可能迫使水流过受损的羽毛。 3 s2 w3 ?& {% N, n( c" F
即使是少量的油污也会对脆弱的海鸟产生严重的负面影响，这凸显出需要进一步努力减少轻微的泄漏并提高海洋环境中相关基础设施的标准。
5 Y0 X! D. I) p, m$ r9 \+ k; d 参考文献Long, S. M., & Holdway, D. A. (2010). Oil pollution and seabirds: A global threat. Marine Pollution BulletinPiatt, J. F., Anderson, D., & Lensink, C. J. (1990). Responses of common murres to the Exxon Valdez oil spill in the northern Gulf of Alaska. The CondorConnors, P. G., & Smith, C. R. (1999). Chronic oil pollution: A review of current concepts and concerns. Progress in OceanographyOHara, P. D., & Morandin, L. A. (1997). The effects of oiling on seabird feathers: A review. Environmental PollutionLeighton, F. A. (1987). The toxicity of petroleum oils to birds. Environmental Pollution
) Z+ Q4 N! {. _* v5 Y. i: D( p
/ t: V" p2 n. e# A, b
8 N9 m# \: K1 W- `5 o/ R | 
