（动物学专业论文）鹭类食物的重金属含量及其对鹭卵的影响.pdf

厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在 文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文而产生的权 利和责任。 声明人( 签名) ：林群禾 z 叼年占月够e t 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦 门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸 质版和电子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允 许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关 数据库进行检索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定。 本学位论文属于 1 、保密() ，在年解密后适用本授权书 2 、不保密( ( 请在以上相应括号内打v ) 作者签名：术卜环杠 导师躲燃 日期：柳年占月午日 嗍9 年口6 月。寸日 摘要 摘要 本实验对白鹭( e g r e t t a g a r z e t t a ) 、夜鹭( n y c t i c o r a x n y c t i c o r a x ) 、池鹭( a r d e o l a a b a c c h u s ) 、牛背鹭( b u b u l c u si b i s ) 雏鸟的食性进行了分析比较，采用原子吸收 法测定鹭科鸟类卵及雏鸟食物的c u 、z n 、p b 、c d 的含量，分析食性、食物和鹭 卵三者的相互关系，探讨鹭卵对环境污染的指示作用，为今后研究重金属污染对 鹭科鸟类的生殖、发育的影响提供科学依据。 1 分析鹭类雏鸟的食性，结果显示：夜鹭雏鸟的食物主要以虾类、鱼类、 蛙类为主：白鹭雏鸟食物主要为虾类、鱼类；池鹭雏鸟以昆虫类、蛙类及鱼类为 主要食物；牛背鹭雏鸟的食物中蝗科、菱蝗科、蟋蟀等昆虫类和蛛形类、蛙类的 比重较大。 2 分析鹭类食物重金属含量，结果显示：鹭类食物的重金属分布规律从总 体上是z n c u p b c d ，蛛形类、蝗科、菱蝗科昆虫、虾类的重金属分布规律是 z n p b c d p b ；不同类别食物的重金属含量不同，c u 含量最高的是蛛形类、昆 虫类、虾类，最低的是鱼类，z n 的含量最高的是鱼类，寡毛类、昆虫类平均含 量最低；p b 含量最高的鱼类，最低的是虾类；c a 含量最高的是蛛形类，最低的 是鱼类。在鱼类重金属含量中，海水鱼的重金属的含量要大于淡水鱼，即鲻科和 嘏鱿鱼的重金属的含量较高。在昆虫类当中，直翅目类昆虫的重金属含量较高。 3 四种鹭科鸟类平均卵重是夜鹭 牛背鹭 白鹭 池鹭，经方差检验，夜鹭、 牛背鹭 白鹭 池鹭差异显著( p o 0 5 ) 。鹭科鸟类平均卵长径是夜鹭 牛背鹭 白鹭 池鹭，经方差检验，夜鹭 白鹭 池鹭，牛背鹭 池鹭差异显著( 尸 o 0 5 ) 。四种鹭科鸟类平均卵短径是牛背鹭 夜鹭 白鹭 池鹭。经方差检验，四种鹭科鸟类卵短径之间没有存在显著差异 ( 尸 0 0 5 ) 。 4 在对鹭卵重金属含量的分析中，鹭卵的重金属分布有一定的规律性：卵 壳为z n p b c u c d ( p c u p b c d ( p 夜鹭 白鹭( p 池鹭 夜鹭、白鹭 ( p 牛背鹭( 尸 白鹭 池鹭、牛背鹭( p 白鹭、池 鹭、牛背鹭俨 白鹭、池鹭( p 夜鹭、池鹭、白鹭( p c u p b c d , i nw h i c ht h ez n p b c d p bw a s f o u n di ns p i d e r , l o c u s t ，a n ds h r i m p t h ec o n t e n to fc uw a sh i g h e ri ns p i d e r ，i n s e c t , a n ds h r i m pa n dl o w e s ti nf i s h t h ec o n t e n to fz nw a sh i g h e ri nf i s ha n de a r t h w o r m a n dl o w e s ti ni n s e c t t h ec o n t e n to fp bw a sh i g h e s ti nf i s ha n dl o w e s ti ns h r i m p t h e c o n t e n to fc dw a sh i g h e s ti ns p i d e ra n dl o w e s ti nf i s h t h eh e a v ym e t a lc o n t e n tw a s h i g h e ri ns e a f i s ht h a ni nf r e s h w a t e rf i s h t h eh e a v ym e t a lc o n t e n tw a sh i g h e s ti n l o c u s t t h em e a ne g gw e i g h ti nf o u rs p e c i e so fe g r e to rh e r o nw a sb l a c k - c r o w nn i g h t h e r o n s c a t t l ee g r e t s l i t t l ee g r e t s c h i n e s ep o n de g r e t s ，i nw h i c ht h ee g gw e i g h t w a st h eb l a c k - c r o w nn i g h th e r o n s 、c a t t l ee g r e t s l i t t l ee g r e t s c h i n e s ep o n de g r e t s 3 a b s t f a c t s 俨 o 0 5 ) t h em e a ne g gl e n g t hw a sb l a c k c r o w nn i g h th e r o n s c a t t l ee g r e t s l i t t l ee g r e t s c h i n e s ep o n de g r e t s ，i nw h i c ht h em e a ne g gl e n g t hw a s b l a c k c r o w nn i g h th e r o n l i t t l ee g r e t s c h i n e s ep o n de g r e t s ，c a t t l eh e r o n c h i n e s e p o n de g r e t s 俨 0 0 5 ) f o rt h ew i d t ho fe g g s ，t h e r e a r en od i f f e r e n c e sa m o n gt h ef o u re g r e t sp o 0 5 ) t h ed i s t r i b u t i o no fh e a v ym e t a l si nt h ee g gw a sz n c u c d p bi ne g g s h e l l ， z n c u p b c di nt h ee g gc o n t e n t ，e g ga l b u m e n ，e g gy o l k ( p o 0 5 ) t h eh e a v ym e t a l s l e v e l si nt h ee g g s h e l l sw e r es i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a no t h e rs e c t i o n so fe g g ( p b l a c k g l o w nn i g h th e r o n s l i t t l ee g r e t si nt h ee g g s h e l l ( p c h i n e s ep o n de g r e t s b l a c k c r o w nn i g h th e r o n sa n d l i t t l ee g r e t si nt h ee g g y o l l 【( p c a t t l ee g r e t so rc h i n e s ep o n d e g r e t si nt h ee g gy o l l 【俨 l i t t l ee g r e t s ，c h i n e s e p o n de g r e t so rc a t t l ee g r e t si nt h ee g gc o n t e n t 俨 l i t t l ee g r e t so rc h i n e s ep o n de g r e t s 俨 b l a c k c r o w nn i g h th e r o n s o rc h i n e s ep o n de g r e t so rl i t t l ee g r e t s ( p c u p b c d ，软体动物和甲壳动物： z n c u c d p b 。 重金属存在环境中，并且能在组织中累积，因此随着生物年龄的增长和食物 链的传递，重金属含量会增加，可以达到毒性甚至致死的水平，金属在生物体内 的分布，反映了生物对金属的吸收、积累和代谢、转移的机制【2 5 1 。h o s t a d ( 1 9 9 6 ) 测定了挪威中部的沼泽山雀( p a r u sp a l u s t r i s ) ，褐头山雀僻m o n t a n u s ) ，大山雀 僻m a j o r ) 肝脏的c u 、z n 、p b 、c d 含量。分析了种间、年龄大小和食物差异对 各种山雀肝脏中c u 、z n 、p b 、c d 含量的影响。研究表明成鸟肝脏的重金属含量 要比雏鸟肝脏的重金属含量高。来自亚高地的褐头山雀和大山雀雏鸟的c d 、c u 的含量比来自低洼地带的沼泽地带的沼泽山雀c d 、c u 的含量高，这是由于它们 的食物组成不同造成的【2 6 1 。 8 第一章前言 同一种生物的不同器官，对重金属的浓缩系数也往往不同。在鸟类中，羽 毛往往会蓄积比体内其它器官更多的重金属。已有不少实验研究生物体的不同组 织对不同重金属离子的富集能力也不同。哺乳动物和鸟类吸收的铅主要富集于骨 骼中，肾脏的的富集水平最高【2 7 1 ，雌鸟富集铅的比率高于雄纠捌，且产卵期的 雌鸟骨骼中积累的铅比未产卵的雌要高4 - - 5 倍【2 伽，这种产卵期的铅富集可能与繁 殖期鸟卵壳形成而引起雌鸟体骨骼钙的迁移有判删，产卵期雌鸟骨骼中钙的消 耗引发了肠道中合成束缚性钙蛋白( c a b p ) 的生化反应，从而使钙的肠道吸收 率提高，由此而使肠道对铅的吸收能力也同时增强了【3 1 1 。 1 2 2 重金属在食物链中的传递 从2 0 世纪5 0 年代的水俣事件至今，重金属沿食物链的传递受到越来越多的 关注，对金属的食物链传递研究取得了很多新的成果。重金属通过食物链传递现 在研究比较多的是对重金属在底泥水体生物系统、土壤植物大气系统以及沿 生产者消费者分解者食物链的迁移、转化和循环规律进行了深入系统的研究。 目前可用常规的方法测定金属在不同生物体或器官中的浓度，大量的研究证实， 生物体内的金属浓度差异不仅存在于种间，也存在于种内。大多数重金属经过食 物链传递被生物富集的规律目前沿难以准确的掌握，一般认为重金属会沿食物链 积累和放大。但也有例外。在海洋生态系统中，例如沿浮游植物浮游动物鱼类 这一浮游生物食物的传递过程中，c d 的浓度通常会随着营养级的升高而降低， h g 却相反【纠圈。 r a m i r e z ( 2 0 0 2 ) 研究美国怀俄明洲一个草原上水、表层土壤、昆虫以及红翅 鸫( a g e l a i u sp h o e n i c e u s ) 卵和肝脏中的重金属含量。该草原的灌溉水来源于一个 铀矿。结果表明，其重金属含量远高于对照地区相应物质的重金属含量，并且随 着食物链等级的递加，重金属含量上升，说明重金属能通过食物链生物富集【3 2 1 。 g o u t n c r ( 2 0 0 1 ) 等人对希腊多种处于食物链不同等级的湿地鸟类组织中重金属 含量的研究结果也说明不同食性的鸟类，组织中重金属的含量有显著差异【3 3 1 。 一般而言，重金属沿着底栖或浮游生物食物链的传递过程中，经过不同的营 养级浓度会被生物放大还是被稀释取决于食物链或金属的种类。食物链之间错综 复杂的关系如何影响重金属向高营养级的输送至今仍不清楚。 1 3 重金属污染对生物的影响 9 第一章前言 1 3 1 重金属的生物毒性 重金属污染物是对生物生存有潜在危害的污染物。重金属污染物在环境中存 在的形式很稳定，和其它污染物不同，重金属的特殊威胁在于它不能被微生物分 解。相反地，通过食物链转递，生物体可以富集重金属，并把它转化为毒性更大 的金属有机化合物。 重金属中的c u 、z n 、f c 是生命新陈代谢必需元素。但对生命必需元素来 说，还有一个合适的浓度范围问题，超过或不足都不利于生物正常的生理活动。 过量的重金属对人和动物的各个组织器官和系统均可造成毒害，并且具有致癌、 致畸和致突变的作用【3 6 1 。在自然环境中，锌是非降解性的污染物质，过量摄入 锌易引起与锌相拮抗的其它营养素如钙、磷、铁的缺乏，还可能导致慢性中毒， 近年来研究也表明，锌有强的致畸作用。过量地摄入铜会使动物体内发生溶血 现象。所以它们又是有毒元素，其浓度超过生物的生态幅度时，则会引起中毒。 c d 、p b 等重金属在生命代谢过程中则是无益或有害的元素，均为慢性蓄积 性毒物，小剂量持续的进入机体后能逐渐积累而呈现毒害作用，产生各种自由基， 这些自由基攻击生物大分子，引起d n a 的损伤，高浓度能影响核酸内切酶、聚 合酶的活性，干扰复制精确性，以至对不同的官能团，各种重金属有相对不同的 亲合力【将c d 列为第六位危及人体健康的有害物质。据报导1 3 7 1 ，p b 对环境的污 染往往与c d 结合在一起，二者在毒效上具有协同性。铅是一种具有蓄积性、多 亲和性的毒物，对各组织都有毒性作用，主要损害神经系统、造血系统、消化系 统和肾脏，还损害生物有机体的免疫系统，使机体抵抗力下降。而镉主要是对肾 脏产生危害。 1 3 2 重金属致毒的机制 重金属能被生物吸收，并与生物体内的蛋白质和酶等高分子物质结合，产生 不可逆转的变性，导致生理或代谢过程的障碍，或者与脱氧核酸等相互作用而突 变，对不同的官能团，各种重金属有相对不同的亲合力【矧。这种作用与重金属 的侵入途径、浓度、溶解性、存在状态、代谢特点、金属本身的毒性、生物体的 种类及其健康状况等因素密切相关，一般包括以下几种中毒机制：( 1 ) 阻断生物 分子表现活性所必需的功能基；( 2 ) 置换了生物分子中必需的金属离子；( 3 ) 改 变生物分子构象或高级结构。重金属载体内的毒性作用受许多因素影响：重金属 1 0 第一章前言 的存在形式；生物体的营养状况；金属间的相互作用i 蚓。 许多研究表明：生物对重金属的吸收、累积明显地受环境因素和生物因素的 影响。影响的环境因素有温度、盐度、光照、重金属浓度、化学形态、p h 值、 溶解氧等，生物因素主要有种群密度、个体大小、年龄、性别、活动能力、附加 保护( 如外壳) 等。 1 3 3 重金属污染对鸟类的影响 自然界的鸟类长期暴露于低水平的重金属污染的环境中也会受到深远的毒 害作用，尽管这种低水平污染的环境并不足以直接导致鸟类的死亡或产生其它严 重影响，但是却会导致鸟类的繁殖机能障碍和增加鸟类对疾病的易感性等【翊。 环境中易产生毒害作用的重金属有镉( c d ) 、汞( h g ) 、铅( p b ) 、砷( 缸) 和铬( c r ) 等，这些重金属在鸟类体内的生物半衰期较长，代谢与排泄量很低， 极易在生物体内富集从而对鸟类产生不良影响【3 9 1 。 重金属污染威胁鸟类的生存，抑制鸟类的生长发育和繁殖成功率。对鸟类繁 殖的影响包括筑巢失败、性腺不成熟、无法产生精子、产蛋数量减少、蛋质量下 降、蛋壳变薄、胚胎死亡率上长、孵化成功率下降、产生畸形胚胎以及雏鸟行为 及发育不正常等【删。如r a t t n e r 等( 2 0 0 0 ) 研究了位于美国东部特拉华海湾某 岛上夜鹭胚胎中的重金属含量，该地区由于环境受到污染，鸟类的数量明显减少。 r a t t n e r 的研究结果显示该地区夜鹭胚胎中的c a 和m n 显著高于其它未受污染 地区，但是其含量并未达到对夜鹭胚胎发育产生毒性影响的水平。然而他认为多 种污染物的综合作用是导致该地区鸟类繁殖成功率下降和数量减少的原因【4 1 1 。 一些重金属的污染还影响到鸟类的行为方式，如使鸟类的社会行为紊乱等 1 4 2 1 1 4 3 1 。如铅污染使有亲缘关系的雏鸟间的互相识别能力下降，继而影响其生存。 铅还会影响银鸥( l a r u sa r g e n t a t u s ) 雏鸟的行为发育。与对照组相比，受污染的 银鸥雏鸟的活动能力下降，对外界的刺激，做出正确反应的能力下降，羽毛发育 不良，跳跃的高度和拍打翅膀不如对照组【删。 1 4 鸟类是环境污染监测的理想指示生物 1 4 1 鸟类在环境监测中的地位 鸟类用于环境监测由来已久，在古代，人们已经认识到鸟类的行为可以预测 第一章前言 天气变化。而在相当长的一段时间内，鸟类的其它监测作用为人们所忽视。2 0 世纪5 0 年代以来，由于人口的爆炸式增长，人类对自然资源的过度需求，生态 环境污染越来越严重，人们越来越认识到监测环境的必要性和迫切性，鸟类应用 于环境监测开始发展。7 0 年代，鸟类作为环境污染的指示物种的意义得到了充 分肯定。美国早在1 9 7 2 年就确定了鸟类是环境变化的最具有意义的指示物种。 8 0 年代末，鸟类用于环境污染的研究已经相当完善，构建了相当完整体系，已 经应用于水污染、核辐射污染、大气污染、重金属污、农药污染的监测。实际上， 鸟类在环境监测中的应用的一个主要方面就是用于监测环境污染。f u r n c s s 和 g r e e n w o o d ( 1 9 9 3 ) 对鸟类用于环境污染的监测进行了综合评价，充分肯定了 鸟类作为环境污染的指示物种的监测意义【矧。 1 4 2 国外对鸟类作为环境重金属污染指示物种的研究情况 1 以鸟类体内组织器官作为环境重金属污染指示物的研究 这是重金属研究最多的一个方向。国外对鸟类组织器官中重金属含量以及利 用鸟类进行环境监测的研究比较早，研究也比较深入。如e l z b i e t ak a l i s i n s k a 等 ( 2 0 0 4 ) 】对绿头鸭( a n a s p l a t y r h y n c h o s ) 在波兰西北湿地重金属污染的指示地 位进行研究。结果显示，不同地区的鸟类组织重金属含量反映了其活动生境的污 染情况，如铜矿影响区的鸟类组织中的铜含量较高，农田区域则由于生产作业造 成鸟类组织中的锰含量较高等，鸟类组织都较好地指示了环境的污染情况。该研 究还指出鸟类组织的重金属含量与年龄具有相关性，而且鸟类组织的重金属含量 因重金属种类和组织类型而异。 2 以羽毛、血液、粪便及卵等材料为指示物的非损伤性监测方法 生物监测要求对指示生物的污染物含量要有有效的分析方法。大部分研究使 用内部组织器官往往导致鸟类发生死亡，但非损伤性监测技术引入了使用羽毛、 血液、排泄物和卵作为指示物的方法【4 5 1 。非损伤性监测技术作为重金属污染的 指示物有如下优点：大量采样时不危及种群；不干扰生殖延续；节省解剖的时间 和费用；可不间断地进行个体采样，以监测组织中的浓度因生长、食物改变或食 物污染等随时间的变化；能够评价组织浓度与个体生长率、种群延续之间的关系； 采样易、方便；于非繁殖在栖息地采样，可扩大监测范围等。鸟类是重金属污染 监测良好的指示物。鸟类位于食物链的顶端，而且鸟类可通过分泌或在羽毛蛋白 第一章前言 中鏊合等途径来减轻重金属尤其是h g 、p b 、c d 等毒害物质的含量。鉴于此， 羽毛和鸟蛋通常被用作生物指示物，以监测其栖息的环境受重金属污染的情况 4 7 1 d a u w e 等( 2 0 0 3 ) 4 s l 研究鸟类血液重金属含量和外部环境污染对羽毛中重 金属含量的贡献，分析了羽毛中重金属含量与时间即羽毛脱落次序的关系。结果 显示，除汞的含量反映血液重金属水平外，其它重金属与脱落次序没有明显相关， 但是却与羽毛的不同部分显著相关，且因物种而差异，因而在羽毛作为环境污染 指示物时，环境对羽毛中重金属测定值的影响不容忽视。 s p a t m 和s h e r y ( 1 9 9 9 ) 认为，小蓝鹭( e g r e t t ac a e r u l e a ) 雏鸟的羽毛和粪便 是反映南路易斯安那( l o u i s i a n a ) 湿地水生生态系统中重金属污染情况的最好的 指示物【4 9 1 。c d 、p b 在苍鹭似商阳c i n e r e a ) 的食物( 0 3 - - 4 3 、0 8 - - 9 舡g g - 1 ) 、粪 便( o 2 3 2 、1 0 - 9 靴g g - 1 ) 和羽毛( o 6 - - 一2 5 4 、1 2 - 1 6 靴g 。9 1 ) 中的含量， 污染区均显著高于对照区。 鸟类的卵很适合作为重金属污染指示物，因为：( 1 ) 卵是来源于种群的特定 部分，即产卵的雌鸟；( 2 ) 卵仅在特定时期形成；( 3 ) 卵的成份恒定；( 4 ) 易取 样；( 5 ) 取少数卵样不会给种群数量带来影响；( 6 ) 可以免于捕杀健康鸟类f 蛔。 m i g u e l ( 2 0 0 3 ) 对亚利桑那州的燕雀( f r i n g i l l am o n t i f r i n g i l l a ) 蛋进行研究刚， 结果显示，在蛋壳和蛋的内容物中，重金属分布存在差异，一些元素如n i 、p b 、 和v 等主要分布于蛋壳，而另一些元素如b a 、c r 、c u 、m n 、s e 等主要分布 于内容物中。除c u 、m n 、s e 和z n ，其它元素在蛋壳含量是内容物的2 3 5 倍。 重金属在蛋壳的分布对蛋壳结构的影响不容忽视。锶的作用值得深入研究。 g o c h f e l d ( 1 9 9 7 ) 通过测定n e w y o r kb i g h t 湾的银鸥( l a r u sa r g e n t a t u s ) 6 个繁殖群 的蛋内s e 、l b 、h g 、c r 、m n 等的含量来评价环境污染的情况。他们发现，所有 测试的重金属的含量均存在着明显的地区差异；s e 、c r 、m n 等元素在各繁殖群 中含量较高，变化系数小。他们认为，在特定地区以鸥蛋为指示物来监测特定重 金属的污染水平，是证实一些不确定关系或解决一些悬而未决问题的可靠手段 4 7 1o 3 食物链营养等级对鸟类重金属积累的影响 大量研究集中分析鸟类重金属含量，但很少有研究分析鸟类所处的食物链营 第一章前言 养等级对鸟类重金属积累的影响。b u r g e r ( 2 0 0 2 ) 对新泽西b a r n e g a tb a y 五种海 鸟卵中的七种重金属的含量进行了分析，并进行种间差异比较1 5 1 1 ，分析这五种 海鸟卵中七种重金属含量的差异是否反映了它们所处食物链营养等级的不同。结 果表明卵的汞含量是肉食性鸟类最高，其次是杂食性鸟类，植食性的鸟类卵的汞 含量最低；其它元素含量虽然存在显著差异，但是在食物链营养等级的差异性不 显著。 1 4 3国内的一些研究情况 国内以鸟类作为环境污染的指示物种的研究比较少，起步也比较晚，主要 是以鸟类体内组织器官为环境污染的指示物进行的研究。如郭东龙等( 2 0 0 1 ) i s 2 1 对环颈雉( p h a s i a n u sc o l c h i c u s ) 重金属的组织分布进行了研究报导，分析其分 布规律并与以往研究进行了对比。提出了一些分布规律及其可能机理，对以后的 研究有很好的指导作用。董元华等( 2 0 0 2 ) 对无锡鼋头渚夜鹭体内重金属残留分 布特征进行分析，认为夜鹭作为环境监测指示物有一定的可行性【5 3 j 。 1 4 4 以鹭科鸟类为指示生物的研究 国内研究只见于龚种明( 2 0 0 1 ) ，董元华( 2 0 0 2 ) 等人的研究。国外有关对 鹭鸟类的污染物分析研究较多，多采用对羽毛和鸟卵进行分析来了解鹭鸟体内污 染物富状况。大部分研究结果表明鹭科鸟类体内的污染物浓度还没有达到使其种 群数量明显下降的水平，不过可以使鹭卵变薄和雏鸟发育不良，这些情况随着体 内污染物浓度的增加而加剧，最终将导致鸟类的死亡和种群数量下降 s 4 1 s s l 。 由于鹭科鸟类以体内含有污染物的中等大小的鱼类为食，因此，通过其羽毛的分 析，既可以作为估计鸟组织内污染物水平，也可作为环境污染的指示物【删。 co u n t e r 等( 1 9 9 7 ) 研究表明夜鹭体内汞比白鹭高，这主要与其食物的大小和不同 的觅食生境有关，另外夜鹭羽毛中汞含量与雏鸟大小成负相关关系，这可能是汞 抑制了雏鸟的发育【硐。有研究发现体形较大的夜鹭受污染物影响比其它较小的 鹭鸟大，这是由于夜鹭以较大的鱼和青蛙为食，而其它鹭类捕食较小的食物或未 成熟的动物，因此不同鹭类由于食物，觅食生境、群居程度和捕食行为不同，受 污染的程度都会有差异【5 7 1 。 1 5 本课题的研究的内容、目的和意义 本论文主要围绕厦门白鹭、池鹭、夜鹭和牛背鹭等四种鹭科鸟类雏鸟的食物 1 4 第一章前言 及卵中的重金属含量、分布规律等方面进行研究。厦门地处闽南沿海，拥有漫长 的海岸线和各种类型的滨海湿地。由于城市的发展以及周边海域养殖业无限制的 发展，某些区域的湿地受到严重的污染。污染物质会通过食物链传递，逐步累积 于鸟类体内，而鸟类比其他脊椎动物对环境污染更为敏感【4 5 。周晓平( 2 0 0 4 ) 已 对鹭类体内组织重金属富集程度进行了研究【5 8 l 。 鹭卵具有很好的污染指示作用f 5 9 1 。的形成过程中，雌鸟会提供给卵完成胚胎 发育所需要的物质，同时，对胚胎发育有潜在危害的有机和无机有毒物质也会一 起传递给卵呻l 。些物质的传递的多少主要与鸟体内组织这些物质的含量有关， 但最终还是与雌鸟所生活的环境的污染程度有关1 6 1 】。所以，除了以鸟类的内脏 器官、骨骼和羽毛作为环境污染监测材料外，还应该以鸟卵为材料进行研究，免 除捕杀和解剖鸟类，探讨将鹭卵作为环境中重金属污染程度监测的非损伤性指示 物。 本论文分析鹭类食性、鹭类食物重金属含量和鹭卵重金属含量的关系，探讨 鹭类食物的重金属含量差异是否能够通过其食性差异而反映在卵的重金属含量 差异当中，探讨将鹭卵作为重金属污染指示物的可行性。主要内容包括：( 1 ) 测 定厦门白鹭保护区四种鹭类雏鸟的食性；( 2 ) 测定厦门白鹭保护区四种鹭类雏鸟 食物中4 种重金属( p b 、c d 、c u 、z n ) 的含量，并分析它们在雏鸟食物中的分 布规律；( 3 ) 测定4 种重金属( p b 、c d 、c u 、z a ) 在厦门白鹭保护区四种鹭科鸟 类卵中的含量，并分析它们在四种鹭科鸟类卵中分布规律；( 4 ) 分析鹭类食物的 重金属分布对鹭卵重金属含量的影响。 第二章材料和方法 第二章材料和方法 2 1 研究地点与样品采集 研究地为厦门白鹭自然保护区的鸡屿岛。厦门白鹭自然区包括大屿岛、鸡屿 岛及其周围滩涂。鸡屿岛位于九龙江口海域，距厦门约6 3 公里，距鼓浪屿4 4 公里，北面距海沧约1 5 公里，南面为龙海市。鸡屿岛地理位置为2 4 0 2 5 5 0 2 4 0 2 6 1 8 n ，1 1 8 0 0 0 0 0 ” 1 1 8 0 0 0 4 8 ”e ，陆地面积3 7 1 7 4 1 平方米，岛上最高点海 拔为6 4 9 米，岸线长3 2 5 6 米【6 2 】。 鸡屿岛由低丘和台地组成，地形起伏，植被主要是相思树和马尾松。在其岬 湾内有沙砾石分布，退潮时，岛屿东面形成5 0 至2 0 0 米的裸露滩涂【6 2 1 。 食物样品的采集：取样地点位于厦门白鹭保护区的鸡屿岛内。鹭类育雏期雏 鸟受到干扰时逆呕现象非常普遍。在4 6 月的白鹭、池鹭、夜鹭和牛背鹭的育雏 期，收集雏鸟吐出的食物，或逆向揉搓嗉囊使雏鸟吐出食物，用装有酒精的密封 罐( 聚乙烯瓶或广口瓶) 保存，并标明必需的信息( 日期、种群以及鹭种) ，以 便进行食性分析。 卵样品的采集：取样地点位于厦门白鹭保护区的鸡屿岛内，在不同白鹭、池 鹭、夜鹭和牛背鹭的巢内，各取白鹭、池鹭、夜鹭和牛背鹭卵1 个。共采集鲜鸟 卵1 0 0 枚，其中牛背鹭2 0 枚，白鹭3 2 枚，夜鹭3 0 枚，池鹭1 8 枚。取回的卵，用f a l 0 0 4 电子分析天平电子天平称重，使用精度0 1 m m 游标卡尺测量大小后，用双蒸水 洗净并冷冻保存。 2 2 主要仪器和试剂 2 2 1 仪器：原子吸收光谱仪( p e 8 0 0 ) ，m a r s 5 微波消解仪( 美国c e m 公司，微 波炉，f a l 0 0 4 电子分析天平( 上海天平仪器厂) ，超纯水设备( m i l l i p o r e ，法国) ， 聚四氟乙烯消解罐中( 沈阳铁西森华理化仪器研究所) ，通风橱，恒温干燥箱， 超声清洗器。 2 2 2 试剂：c u 、z n 、p b 、c d 标准溶液( 国家铜铁材料测试中心) ，硝酸( 优级 纯) ，过氧化氢( 优级纯) ，n h 4 h 2 p 0 4 ，m g ( n o ) ，双蒸水，超纯水。 1 6 第二章材料和方法 2 3 研究方法 2 3 1 食性分析 取1 4 周龄鹭类雏鸟食物团，共获得池鹭雏鸟( 2 3 只) 的2 6 个食物团，牛背 鹭雏鸟( 2 4 只) 的2 4 个食物团，白鹭雏鸟( 2 5 只) 的2 5 食物团，夜鹭雏鸟( 2 0 只) 2 1 个食物团。取回雏鸟食物团后统计食物的种类、数量、计算食物量的百分比， 分析食物多样性、食物选择系数、食物相似系数。 2 3 2 重金属测定 1 样品的处理和制备 玻璃容器的清洗：所有玻璃容器用1 ：3 的硝酸浸泡一天以上，使用前用双蒸 水淋洗干净，晾干。 鹭科雏鸟的反吐食物：将鹭科雏鸟的反吐食物取回实验室后，清洗之前，要 对食物的种类进行分析鉴定，并进行编号。在清洗过程中，先用双蒸水清洗数次， 再用1 ：3 的硝酸清洗三遍，最后再将食物样品放入6 0 的恒温干燥箱过夜烘干至 恒重，装入干净小塑料袋中封存。 卵：参考文献【叫的处理方法，将卵放在l o o m l 的烧杯中，加入蒸馏水放在 超声波清洗器中清洗3 次。烘干后，用细玻棒将膜戳破，一部分卵用针筒( 不带 金属头) 分别把卵清、和卵黄分别抽出，把卵清和卵黄分别称样进行微波消解。 另一部分卵，把卵内容物倒出到干净烧杯中，充分搅拌后( 卵内容物，包括卵清 和卵黄) ，准确称样后进行微波消解。将剩下的卵壳用超纯水洗净内壳的残余卵 液洗净，烘干后，再称重进行微波消解。 2 微波消化原理 极性的水和酸分子在微波的作用下，激发分子产生高速旋转、振动和碰撞而 产生高热，在高压条件下，由于酸的氧化和极性增加，使试样在短时间内被消解 1 6 4 1 。微波消化技术消化了多种食物样品。与传统的干、湿消化法相比，微波消化 更加简单、快速、节省、沾污少、环境污染少。生物样品经微波消解后形成的消 解，用超纯水定容，用同样方法制作空白液。用原子吸收法测定重金属含量，单 位( ug g ) 。按下式计算样品中重金属含量： 含量= ( p - p o ) v m 1 7 第二章材料和方法 r 测定的重金属浓度，l g m l ： p 广空白液浓度，z g m l ： 卜样品消化液体积，m l ： m 样品的称取量，g 。 3 微波消解 ( 1 ) 使用微波炉消解法：是湿消化法与微波炉结合的消化法，适用于多种生 物材料、有机材料、无机材料和矿物质的处理，方法简便，快速，消化彻底。不 易造成消化元素的流失【明。 微波消解的样品量准确称量到0 5 0 0 0 1 克，放入微波消解罐内，然后再加入 3 m l 优级纯硝酸和l m l 优级纯过氧化氢。在微波消解过程中，功率选择从低到高， 以免反应过于激烈，产生酸液溅出而影响测定结果。微波消解完毕后，将消解罐 放入冰箱中冷却后再打开消解罐的盖子，然后再把微波消解罐放入1 0 0 的水浴 锅中加热赶酸近干，避免溶样的酸度影响测定的灵敏度1 6 6 j 。功率和消化时间如下 表( 表1 ) 。最后把消化好的消化液倒入2 5 m l 的容量瓶中，用超纯水稀释定容至 2 5 m l 待测。 表1 微波消化的功率和时间 t a b l e 1t h ep o w e ra n dt h et i m eo fm i c r o w a v ed i g e s t i o n 功率 2 5 0w0w 4 0 0w 0w 6 0 0w 时间( r a i n ) 3545 4 ( 2 ) 使用微波系统消解法：微波消解系统采用美国c e m 公司的m a r s 5 型 微波消解系统，配有步进式磁控管，安装功率2 5 0 0 w ，输出功率1 5 0 0 w ，微波能 量0 1 0 0 自动调节。温度控制采用光纤温度控制技术，控温范围0 2 6 0 ，精度： 0 5 ，检测频率：2 0 0 次秒。压力控制采用压电晶体测压技术，高压罐的双重 泄压：防爆膜+ 压力弹片。每批最多同时处理样品1 4 个。具有智能专家应用系统， 内存1 0 0 种u s e p a 等标准和非标准方法，直接按s t a r t 键操作，机器自动智 能设定消化条件。 使用系统设定的生物消解程序，罐内样品准确称量到0 5 0 0 0 1 克，采用逐步 升温的方法，在常压下进行消解。第一步骤，在5 m i n 内升温至1 2 0 ，再保持 1 8 第二章材料和方i 去 1 2 0 5 r a i n ；第：步骤，在1 5 m i n 内升温至2 4 0 ，再保持2 柏l o m i n ：第三 步骤，结束消解过程，进行冷却程序1 5 m i n 。第四步骤，取出消解罐。 打开冷却后的消解罐，放入1 0 0 的水浴锅中加热赶酸近千，最后把消化好 的消化液倒入2 5 m l 的容量瓶中，用超纯水稀释定容至2 5 m l ，同时制备空自液待 测。 4 。配制梯度标准溶液 配制标准溶液曲线，从母液( 1 0 0 0 m g m ) 中吸取l m l 在1 0 0 m l 的容量瓶中稀 释成1 0 m g l 的中间液。在以中间液稀释配制梯度蓝线( c u 、z n 用火焰法测定 需配制五个浓度；p b 、c a 用石墨炉法测定，需配制一个最高浓度，仪器自动稀 释成三个梯度) ，原子吸收光谱仪工作条件( 表2 ) ： 表2 原子吸收光谱法测定c u 、z n 、p b 、c d 的实验条件 t a b 。2e x p e r i m e n t a lc o n d i f i o no fa t o m i ca b s o r bs p e c t r o m e t r y ( a a s ) 2 。4 数据分析 食物组成的分析：动物性食物成份除少数鉴定到目外都鉴定到科，统计各类 动物在胃内出现的数量和频次。数据处理k = n l n 1 、p = n 2 n 2 分别计算各类食物 的食物量西分比和取食频率酉分比，其中n 1 、n 2 分别为某类食物在胃内出现的 数量和频次，n 1 、n 2 分别为各类食物在胃内出现的总数量和总频次1 6 3 1 。各食 物成分重要值为i = k + p + o ( 食物干重百分比) 1 6 7 1 。m h = - - y p i l 0 9 2 p i 计 算食物多样性指数，其中p i 为第i 科食物在臀内的食物量百分沈，计算食物百分 率相似性指数p s = p i m i n 。食物量西分比和食物频率百分比的乘积作为食物选 择系数，衡量四种雏鸟对食物选择程度。 重金属含量的分析：采用s p s s l 3 0 软件对所获得数据进行统计分析，其中， 差异显著性比较采用o n ew a y a n o v a ：b o n f e r r o n i ( l s d ) 方法，方差不齐时， 采用g a m e s h o w e l l 方法，回归分析采用b i v a r i a t e 方法。 1 9 第三章结果与分析 第三章结果与分析 3 1 厦门四种鹭科雏鸟的食物组成 对四种鹭科雏鸟整个雏期食物取样分析结果显示：白鹭雏鸟主要以鱼类、虾 类为主要食物；夜鹭雏鸟的食物类型主要为鱼类、虾类、两栖类；以上两种雏鸟 都以鱼类为主要食物。池鹭雏鸟的以昆虫类、两栖类及鱼类为主要食物，牛背鹭 雏鸟的食物有蛛形类、昆虫类、两栖类、石龙子类，主要以昆虫类、两栖类为主 要食物。鹭科鸟类具体食物组成分析如下： 3 1 1 白鹭雏鸟的食物组成 白鹭雏鸟( 2 5 只) 的食物主要由鱼类和虾及少量的昆虫组成。其中鱼类占总 食物干重的8 1 8 1 ，虾类占总食物干总重的1 4 1 5 ；昆虫纲类食物占总食物 干总重的0 3 3 。白鹭雏鸟的食物团中出现频次最高的为鲤科、鲻科鱼类和虾 类。数量最多的为鲻科鱼类和虾类。食物干重中鲤科、鲻科鱼类和虾类比例最高。 鲤科、鲻科鱼类和虾类的重要值最大( 表3 ) 。 表3 白鹭雏鸟的食物组成 t a b 3f o o dc o m p o n e n t so fn e s t l i n g si nt h el i t t l ee g r e t 2 0 第三章结果与分析 花鲻科 p o e c i l i i d a e 鳗鲡科 a n g u i l l i d a e 合鳃科 s y n b r a n c h i d a e 鲠科 e n g r a u l i d a e 鱼类小计 甲壳纲虾类 c m s t a c e a( 十足目) 蛛形纲蜘蛛目 a r a e h n i d aa r a n e i d 两栖纲无尾目蝌蚪 a m p h i b i a a n u r a 昆虫纲i n s e c t a 直翅目蝗科 o r t h o p t e r ag r a s s h o p p e r 双翅目芒角亚目 d i p t e r a a r i s t o c e r a 鞘翅目 多食亚目 c o l e o p t e r a p o l y p h a g a 鞘翅目幼虫 l a r v a 蜻蜓目稚虫 o d o n a t al a r v a 昆虫纲小计 合计 21 8 261 5 51 10 8 54 2 2 1 8 23 0 9 1 1 0 9 1l 0 7 8 o 2 6 0 2 6 0 6 o 3 5 6 0 4 6 3 0 6 0 2 31 4 0 4 3 35 5 0 6 76 0 9 11 9 85 1 3 0 1 0 5 98 1 。8 11 9 4 0 2 2 72 4 5 51 4 23 6 7 91 8 3 21 4 1 57 5 4 9 l0 9 1l0 2 60 0 10 0 1 1 1 2 6 5 4 5 3 28 2 94 83 7 11 7 4 5 2 3 2 0 2 60 10 0 81 2 5 1 5 50 0 30 0 2 33 3 9 0 7 7o 1 20 0 9 3 3 5 9 0 5 20 1 40 1 12 4 5 o 2 6o 0 30 0 2 3 1 1 9 98 1 8 1 33 40 4 2o 3 36 4 0 11 01 0 0 0 13 8 61 0 01 2 9 4 5 1 0 0 0 1 3 1 2 池鹭雏鸟的食物组成 池鹭雏鸟的食物( 2 3 只) 主要是鱼类、两栖纲无尾目类、昆虫类。其中鱼类占 食物总干重的7 9 1 3 ；两栖纲无尾目占食物总干重的1 6 6 4 ；昆虫类占食物 总干重的1 5 3 ；石龙子科占食物总干重1 9 6 ；寡毛纲占食物总干重的 0 5 8 。池鹭食物团中出现频次最高是鲤科、两栖纲无尾目、蜻蜓目稚虫、鞘翅 目幼虫；数量最多的是鲤科、鲻科、鞘翅目幼虫、蜻蜒目稚虫、两栖类；食物干 重中比例最高的是鲤科、鲻科、两栖类、鞘翅目幼虫；在所有食物食物中鲤科、 1 6 3 2 1 1 2 3 2 1 9 8 7 8 9 n l z l n 第三章结果与分析 鲻科、两栖类、鞘翅目幼虫、蜻蜓目稚虫重要值最大( 表4 ) 。 表4