应用案例

Picarro L2130-i（利用稳定同位素技术揭露迁徙的加拿大鹅导致美国航空公司1549航班坠毁）

发表时间：2024-08-26

浏览量：41

点击蓝字

关注我们FOLLOW US

仅在美国，2007年就报告了7400多起鸟-机碰撞事件。这些撞击大多发生在飞机起飞或降落时，正是在这些飞行阶段，飞机在与鸟相撞后遭受重大损害的风险最高。利用从全美航空公司1549航班发动机上收集的羽毛残骸和其他组织样本，我们应用分子遗传技术和稳定氢同位素技术来证明迁徙的加拿大鹅是造成坠机的原因。该航班于2009年1月15日在纽约市的哈德逊河坠毁，确定此次鸟击事件中涉及的鸟类是留鸟还是候鸟，对于开发能够降低未来碰撞风险的管理技术至关重要。目前，美民航业没有被要求报告鸟击事件，但有关其频率、时间、涉及的物种以及鸟类的地理来源的信息对于减少鸟击事件的数量至关重要。将这些信息与鸟类迁徙模式、鸟类探测雷达和机场的鸟类分散计划相结合，可以最大限度地降低未来发生此类碰撞的风险。

2009年1月15日，全美航空公司1549航班，一架从纽约拉瓜迪亚机场(LGA)起飞的空客320飞机，遭遇了一群鸟的袭击，导致两个引擎失灵。通过经验丰富的机组人员操作，机上所有155名乘客在哈德逊河上迫降中幸存下来。利用从两个发动机中提取的羽毛和组织，研究者使用分子遗传技术和博物馆收藏的羽毛样本来确定所涉及的物种，并使用稳定同位素来确定这些鸟类种群类型。生长季节降水中的稳定氢同位素(δD)随纬度而变化，鸟类通过食物链将稳定的氢同位素（δD）的特征融入它们的羽毛中。从全美航空1549发动机获得的羽毛可以推断出这些鸟的栖息地。

图1 全美航空1549号航班从纽约市哈德逊河撤离

方法

从发动机中提取羽毛

从1549次航班的两个发动机中共提取了近100个样本，包括组织、整根羽毛和羽毛碎片。一号发动机在撞击时与机翼分离，9天后在哈德逊河底部被回收。二号引擎仍然连接在右翼，但被淹没在哈德逊河中3天。

图2 发动机内部找到鸟类残骸样品

分子分析

位于华盛顿特区的史密森学会羽毛鉴定实验室通过使用DNA条形码技术来鉴定鸟撞的残骸。该技术使用线粒体基因的650个碱基对与已知遗传物质的公共访问数据库进行比较，并已被证明对识别从鸟击中获得的残骸样品和用于区分北美鸟类物种有效。

同位素分析

稳定氢同位素分析按照Wassenaar和Hobson描述的方法进行。羽毛样本是从保存在伊利诺伊州芝加哥菲尔德自然历史博物馆的两个已知候鸟加拿大鹅亚群的标本中收集的。从加拿大拉布拉多采集的13只加拿大鹅标本的第一根主羽尖端处剪下约2厘米。这些样本覆盖了大约10万平方公里区域。另外4个样本取自加拿大纽芬兰南部地区的标本。2009年1月下旬，美国农业部(USDA)野生生物学家提供了6只加拿大鹅的原始羽毛尖，这些鹅之前被限制在当地进行研究。从两个发动机上取下了四个羽毛样本(身体和部分飞行)同样进行了同位素分析。

羽毛在2:1氯仿:甲醇溶液中洗涤，风干(通风柜)48小时。羽毛被运送到位于马里兰州苏特兰的史密森学会博物馆保护研究所，与当地大气平衡72小时。从每根羽毛上剪下4个样品(每个0.30-0.35mg)，装入一个银胶囊中，将其粉碎，在元素分析仪中在1350˚C下燃烧，并通过接口引入同位素比质谱仪。每10个未知数运行4个标准品。分析误差优于2 permil(2‰)，基于对同一根羽毛(n=18)的重复分析。

结果

将组织样本的线粒体DNA(CO1)序列与BoLD数据库中的样本进行比较，获得与加拿大B型真菌99% ~ 100%的物种匹配。同时含有DNA和羽毛碎片的样品通过与博物馆标本的全羽毛比较来验证，并通过验证绒毛特征的微观分析。

同位素分析结果表明，从两个引擎中提取的羽毛的δD值与来自拉布拉多地区的已知候鸟的羽毛样本的δD值相似，并且与纽约市的留鸟羽毛有显著差异。

讨论

确定所涉及鸟类的种类和来源对于制定适当的管理方法以减轻未来鸟击风险至关重要。更可靠的鸟击报告将提供有关此类事件发生频率和时间的基本信息，并且当与分子测试和有关物种的信息相结合时，可以告知机场管理人员对飞机构成最大风险的鸟类物种，以及每一物种构成威胁的时间。居住在机场附近地区的留居鹅可以通过减少种群数量、改变栖息地或迁移来管理，而迁徙种群可能需要不同的方法，如改进雷达技术，以发现和避开鸟类。此外，通过先进的照明系统使鸟类更容易探测到飞机，也可能最大限度地减少鸟击事件的发生。

论文展示了分子遗传工具和稳定氢同位素分析相结合的应用，以提供有关所涉及物种及其地理起源的基本详细数据，这些信息对于制定策略，以避免未来发生此类人类与野生动物冲突至关重要。该方法还将增强对禽类疾病的跟踪和我们预测疾病爆发的能力，并最大限度地减少与手机信号塔、风力涡轮机、建筑物和石油钻井平台碰撞杀死的鸟类(和蝙蝠)的数量。

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

设备推荐

Picarro L2130-i水同位素分析仪可实现水稳定同位素的高质量测量，适用于古气候学、水文学和海洋学等严苛应用。水同位素分析仪采用光腔衰荡光谱（CRDS）专利技术，利用激光在光腔中定量观测气相分子的光谱特征。这种独特的设计能够在紧凑的腔体中实现长达20公里的有效测量路径，从而在极小的空间内实现卓越的精度和灵敏度。

L2130-i标准模式每天可处理27个样品。快速模式供更快的高精度测量，每天最多可测量50个样品。极速模式可对大批量样品的同位素值进行超快粗略估算，每天多达900次进样。这提高了样品分类和重排的效率，从而减少记忆效应，加快测量过程并提高结果的准确性。

L2130-i配有ChemCorrect^TM后处理软件，用于标记污染和标样校正计算。此外，Picarro还提供多种外围设备，可以分析各种形态或来源的水。

- END -