Picarro L2130-i（利用穩(wěn)定同位素技術(shù)揭露遷徙的加拿大鵝導(dǎo)致美國(guó)航空公司1549航班墜毀）

僅在美國(guó)，2007年就報(bào)告了7400多起鳥(niǎo)-機(jī)碰撞事件。這些撞擊大多發(fā)生在飛機(jī)起飛或降落時(shí)，正是在這些飛行階段，飛機(jī)在與鳥(niǎo)相撞后遭受重大損害的風(fēng)險(xiǎn)最高。利用從全美航空公司1549航班發(fā)動(dòng)機(jī)上收集的羽毛殘骸和其他組織樣本，我們應(yīng)用分子遺傳技術(shù)和穩(wěn)定氫同位素技術(shù)來(lái)證明遷徙的加拿大鵝是造成墜機(jī)的原因。該航班于2009年1月15日在紐約市的哈德遜河墜毀，確定此次鳥(niǎo)擊事件中涉及的鳥(niǎo)類是留鳥(niǎo)還是候鳥(niǎo)，對(duì)于開(kāi)發(fā)能夠降低未來(lái)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的管理技術(shù)至關(guān)重要。目前，美民航業(yè)沒(méi)有被要求報(bào)告鳥(niǎo)擊事件，但有關(guān)其頻率、時(shí)間、涉及的物種以及鳥(niǎo)類的地理來(lái)源的信息對(duì)于減少鳥(niǎo)擊事件的數(shù)量至關(guān)重要。將這些信息與鳥(niǎo)類遷徙模式、鳥(niǎo)類探測(cè)雷達(dá)和機(jī)場(chǎng)的鳥(niǎo)類分散計(jì)劃相結(jié)合，可以最大限度地降低未來(lái)發(fā)生此類碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

2009年1月15日，全美航空公司1549航班，一架從紐約拉瓜迪亞機(jī)場(chǎng)(LGA)起飛的空客320飛機(jī)，遭遇了一群鳥(niǎo)的襲擊，導(dǎo)致兩個(gè)引擎失靈。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)組人員操作，機(jī)上所有155名乘客在哈德遜河上迫降中幸存下來(lái)。利用從兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中提取的羽毛和組織，研究者使用分子遺傳技術(shù)和博物館收藏的羽毛樣本來(lái)確定所涉及的物種，并使用穩(wěn)定同位素來(lái)確定這些鳥(niǎo)類種群類型。生長(zhǎng)季節(jié)降水中的穩(wěn)定氫同位素(δD)隨緯度而變化，鳥(niǎo)類通過(guò)食物鏈將穩(wěn)定的氫同位素（δD）的特征融入它們的羽毛中。從全美航空1549發(fā)動(dòng)機(jī)獲得的羽毛可以推斷出這些鳥(niǎo)的棲息地。

圖1  全美航空1549號(hào)航班從紐約市哈德遜河撤離

從1549次航班的兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中共提取了近100個(gè)樣本，包括組織、整根羽毛和羽毛碎片。一號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)在撞擊時(shí)與機(jī)翼分離，9天后在哈德遜河底部被回收。二號(hào)引擎仍然連接在右翼，但被淹沒(méi)在哈德遜河中3天。

圖2  發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部找到鳥(niǎo)類殘骸樣品

位于華盛頓特區(qū)的史密森學(xué)會(huì)羽毛鑒定實(shí)驗(yàn)室通過(guò)使用DNA條形碼技術(shù)來(lái)鑒定鳥(niǎo)撞的殘骸。該技術(shù)使用線粒體基因的650個(gè)堿基對(duì)與已知遺傳物質(zhì)的公共訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，并已被證明對(duì)識(shí)別從鳥(niǎo)擊中獲得的殘骸樣品和用于區(qū)分北美鳥(niǎo)類物種有效。

穩(wěn)定氫同位素分析按照Wassenaar和Hobson描述的方法進(jìn)行。羽毛樣本是從保存在伊利諾伊州芝加哥菲爾德自然歷史博物館的兩個(gè)已知候鳥(niǎo)加拿大鵝亞群的標(biāo)本中收集的。從加拿大拉布拉多采集的13只加拿大鵝標(biāo)本的第一根主羽尖端處剪下約2厘米。這些樣本覆蓋了大約10萬(wàn)平方公里區(qū)域。另外4個(gè)樣本取自加拿大紐芬蘭南部地區(qū)的標(biāo)本。2009年1月下旬，美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)野生生物學(xué)家提供了6只加拿大鵝的原始羽毛尖，這些鵝之前被限制在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行研究。從兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)上取下了四個(gè)羽毛樣本(身體和部分飛行)同樣進(jìn)行了同位素分析。

羽毛在2:1氯仿:甲醇溶液中洗滌，風(fēng)干(通風(fēng)柜)48小時(shí)。羽毛被運(yùn)送到位于馬里蘭州蘇特蘭的史密森學(xué)會(huì)博物館保護(hù)研究所，與當(dāng)?shù)卮髿馄胶?2小時(shí)。從每根羽毛上剪下4個(gè)樣品(每個(gè)0.30-0.35mg)，裝入一個(gè)銀膠囊中，將其粉碎，在元素分析儀中在1350?C下燃燒，并通過(guò)接口引入同位素比質(zhì)譜儀。每10個(gè)未知數(shù)運(yùn)行4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品。分析誤差優(yōu)于2 permil(2‰)，基于對(duì)同一根羽毛(n=18)的重復(fù)分析。

將組織樣本的線粒體DNA(CO1)序列與BoLD數(shù)據(jù)庫(kù)中的樣本進(jìn)行比較，獲得與加拿大B型真菌99% ~ 100%的物種匹配。同時(shí)含有DNA和羽毛碎片的樣品通過(guò)與博物館標(biāo)本的全羽毛比較來(lái)驗(yàn)證，并通過(guò)驗(yàn)證絨毛特征的微觀分析。

同位素分析結(jié)果表明，從兩個(gè)引擎中提取的羽毛的δD值與來(lái)自拉布拉多地區(qū)的已知候鳥(niǎo)的羽毛樣本的δD值相似，并且與紐約市的留鳥(niǎo)羽毛有顯著差異。

確定所涉及鳥(niǎo)類的種類和來(lái)源對(duì)于制定適當(dāng)?shù)墓芾矸椒ㄒ詼p輕未來(lái)鳥(niǎo)擊風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。更可靠的鳥(niǎo)擊報(bào)告將提供有關(guān)此類事件發(fā)生頻率和時(shí)間的基本信息，并且當(dāng)與分子測(cè)試和有關(guān)物種的信息相結(jié)合時(shí)，可以告知機(jī)場(chǎng)管理人員對(duì)飛機(jī)構(gòu)成最大風(fēng)險(xiǎn)的鳥(niǎo)類物種，以及每一物種構(gòu)成威脅的時(shí)間。居住在機(jī)場(chǎng)附近地區(qū)的留居鵝可以通過(guò)減少種群數(shù)量、改變棲息地或遷移來(lái)管理，而遷徙種群可能需要不同的方法，如改進(jìn)雷達(dá)技術(shù)，以發(fā)現(xiàn)和避開(kāi)鳥(niǎo)類。此外，通過(guò)先進(jìn)的照明系統(tǒng)使鳥(niǎo)類更容易探測(cè)到飛機(jī)，也可能最大限度地減少鳥(niǎo)擊事件的發(fā)生。

論文展示了分子遺傳工具和穩(wěn)定氫同位素分析相結(jié)合的應(yīng)用，以提供有關(guān)所涉及物種及其地理起源的基本詳細(xì)數(shù)據(jù)，這些信息對(duì)于制定策略，以避免未來(lái)發(fā)生此類人類與野生動(dòng)物沖突至關(guān)重要。該方法還將增強(qiáng)對(duì)禽類疾病的跟蹤和我們預(yù)測(cè)疾病爆發(fā)的能力，并最大限度地減少與手機(jī)信號(hào)塔、風(fēng)力渦輪機(jī)、建筑物和石油鉆井平臺(tái)碰撞殺死的鳥(niǎo)類(和蝙蝠)的數(shù)量。

  原文：Migratory Canada geese cause crash of US Airways Flight 1549

Picarro L2130-i水同位素分析儀可實(shí)現(xiàn)水穩(wěn)定同位素的高質(zhì)量測(cè)量，適用于古氣候?qū)W、水文學(xué)和海洋學(xué)等嚴(yán)苛應(yīng)用。水同位素分析儀采用光腔衰蕩光譜（CRDS）專利技術(shù)，利用激光在光腔中定量觀測(cè)氣相分子的光譜特征。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)能夠在緊湊的腔體中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)20公里的有效測(cè)量路徑，從而在極小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)卓越的精度和靈敏度。

L2130-i標(biāo)準(zhǔn)模式每天可處理27個(gè)樣品。快速模式供更快的高精度測(cè)量，每天最多可測(cè)量50個(gè)樣品。極速模式可對(duì)大批量樣品的同位素值進(jìn)行超快粗略估算，每天多達(dá)900次進(jìn)樣。這提高了樣品分類和重排的效率，從而減少記憶效應(yīng)，加快測(cè)量過(guò)程并提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

L2130-i配有ChemCorrect^TM后處理軟件，用于標(biāo)記污染和標(biāo)樣校正計(jì)算。此外，Picarro還提供多種外圍設(shè)備，可以分析各種形態(tài)或來(lái)源的水。