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黑乎乎的小鸟,诉说着空气污染的百年历史

科普小知识2022-10-26 14:47:29
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照片中的鸟类都是自然历史博物馆收藏的欧洲山雀标本。它们属于同一个物种,但是左右两边的标本似乎有明显的区别:左边鸟类腹部的羽毛明显更暗,看起来更黑。

为什么它们如此不同?答案是左栏标本是上世纪初从美国“工业带”采集的,而右栏标本来自远离工业区的西海岸。

芝加哥、底特律、匹兹堡和其他城市都在美国的传统工业带。这里,自19世纪中叶以来,制造业蓬勃发展,而空气中的烟尘污染也急剧上升。到了20世纪30年代,人们开始注意到,在煤烟笼罩的工业区,鸟类羽毛的颜色变得更暗了。

科学家们不禁要问,是鸟类自己产生了更多的色素,还是它们被环境熏黑了。现在,通过在扫描电子显微镜下仔细观察,研究人员说:这些黑鸟,它们纯粹是被排放到空气中的碳粒子污染的。换句话说,古老的空气污染的肮脏真相仍然留在这些有着近一个世纪历史的鸟类标本上。

(与1906年和1996年的黄鹂标本相比,下面一行是电子显微镜下的图像,在1906年的一侧可以看到明显的颗粒附着)

在煤烟污染的掩护下,鸟类一定很艰难,但是现在它们的黑色羽毛已经成为科学家们宝贵的数据来源。碳粒子作为一种重要的空气污染物,不仅直接危害人们的健康,还会对气候产生影响。只有了解这些污染物的具体气候影响,我们才能修正气候模型,准确判断未来的气候变化。

但这并不容易。为了预测未来,研究人员需要首先了解过去。研究人员需要关于过去空气污染的可靠数据来了解这些粒子在过去有多大影响。在上世纪上半叶的美国,系统的空气污染监测数据仍然很少。大多数情况下,研究人员只能根据油耗数据进行间接计算。

博物馆里的黑鸟标本带来了新的机遇。过去,标本的羽毛附着在空气中的碳颗粒上,这些鸟每年更换一次羽毛,因此标本的羽毛在采集当年可视为“空气样本”。与过去的计算相比,这些样本更直接地反映了当时的当地情况。

(另一组红头啄木鸟标本)

因此,研究人员在美国博物馆发现了1880年至2015年的1347个鸟类标本进行分析。这些标本涉及五个物种。研究人员分别给他们的胸部和腹部拍了照片,并比较了他们对光的反射,从而获得了135年的空气污染图。

对这些鸟来说,分析结果是坏消息:当时的空气污染非常严重,甚至比先前估计的还要糟糕。然而,这些数据也有助于研究人员更多地了解空气污染对环境的影响。这可能有助于未来的模型修订和政策制定。

两位作者还对自然历史收藏的贡献者表示衷心的感谢:没有这些有详细记录的标本,这样的研究是不可能的。“在20世纪早期,标本采集者无法想象两位芝加哥研究生会用这些鸟来描绘当时的大气环境。”作者之一谢恩·杜贝说。