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Oct 16, 2017 | 新闻 · 美国

研究:鸟类标本羽毛揭示美国空气污染历史

填补联邦监测标准建立前的数据空白
撰稿 X Sylvia 编辑 X Lancelot / 2017-10-16

芝加哥大学两名研究生本周在《美国国家科学院院刊》上发表论文,通过检测鸟类标本羽毛上的炭黑颗粒附着量,能够推算出1880年至2015年的美国空气污染数据,从而填补联邦监测标准建立前的数据空白。

早在1930年代,科学家们就注意到不同时期收集的鸟类标本羽毛颜色存在差别,其中1910年左右工业化扩张期的羽毛颜色最深,部分科学家认为是周围环境的改变影响了鸟类羽毛的演化


不同地区的角百灵标本,左侧来自伊利诺伊州制造带,右侧来自远离工业区的美国西海岸,芝加哥菲尔德自然史博物馆藏

芝加哥大学两名研究生 Shane DuBayCarl Fuldner 通过电子显微镜观察不同时期的鸟类标本羽毛后发现,颜色较深的鸟类羽毛只是附着了更多炭黑颗粒

他们随后从美国东北部工业制造带地区的自然历史博物馆中,选取1880年迄今收集的5种共1300只鸟类标本作为检测对象,分别是田雀鹀草蜢沙鹀棕肋唧鹀角百灵红头啄木鸟。这5种鸟类拥有白色胸腹羽毛,栖息地较为集中且每年都会换毛,因此累积的炭黑量不会残留超过一年,在被制作成标本后存放在博物馆的柜子里与外界环境隔绝,是理想的检测样本。

两名研究生先给标本的腹部拍照,通过检测照片中羽毛的反光程度量化羽毛中的炭黑附着量,参照原理是炭黑的反射率较差。检测结果显示,样本羽毛的炭黑附着量与美国煤炭使用量呈正相关——20世纪初工业扩张期及二战时期,样本羽毛的炭黑附着量最多;大萧条时期和20世纪中后期,随着煤炭使用量减少,羽毛的颜色变得干净明亮。


收集于1907和1966年的草蜢沙鹀标本

由于美国的空气质量监测标准建立于20世纪中期,此前有关空气污染数据的纪录较少,因此这一研究结果能够帮助填补历史数据空白。

「检测结果显示,20世纪初的污染程度比科学家认为的更加严重,」两名研究生表示,他们希望科学家和决策者能够借助这些数据来了解气候模式,并将类似的方法推广至更多领域。


不同年代红头啄木鸟标本,芝加哥菲尔德自然史博物馆藏

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