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

僅在美國，2007年就報告了7400多起鳥-機碰撞事件。這些撞擊大多發(fā)生在飛機起飛或降落時，正是在這些飛行階段，飛機在與鳥相撞后遭受重大損害的風險最高。利用從全美航空公司1549航班發(fā)動機上收集的羽毛殘骸和其他組織樣本，我們應用分子遺傳技術(shù)和穩(wěn)定氫同位素技術(shù)來證明遷徙的加拿大鵝是造成墜機的原因。該航班于2009年1月15日在紐約市的哈德遜河墜毀，確定此次鳥擊事件中涉及的鳥類是留鳥還是候鳥，對于開發(fā)能夠降低未來碰撞風險的管理技術(shù)至關(guān)重要。目前，美民航業(yè)沒有被要求報告鳥擊事件，但有關(guān)其頻率、時間、涉及的物種以及鳥類的地理來源的信息對于減少鳥擊事件的數(shù)量至關(guān)重要。將這些信息與鳥類遷徙模式、鳥類探測雷達和機場的鳥類分散計劃相結(jié)合，可以最大限度地降低未來發(fā)生此類碰撞的風險。

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場(LGA)起飛的空客320飛機，遭遇了一群鳥的襲擊，導致兩個引擎失靈。通過經(jīng)驗豐富的機組人員操作，機上所有155名乘客在哈德遜河上迫降中幸存下來。利用從兩個發(fā)動機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確定所涉及的物種，并使用穩(wěn)定同位素來確定這些鳥類種群類型。生長季節(jié)降水中的穩(wěn)定氫同位素(δD)隨緯度而變化，鳥類通過食物鏈將穩(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)動機獲得的羽毛可以推斷出這些鳥的棲息地。

圖1  全美航空1549號航班從紐約市哈德遜河撤離

從1549次航班的兩個發(fā)動機中共提取了近100個樣本，包括組織、整根羽毛和羽毛碎片。一號發(fā)動機在撞擊時與機翼分離，9天后在哈德遜河底部被回收。二號引擎仍然連接在右翼，但被淹沒在哈德遜河中3天。

圖2  發(fā)動機內(nèi)部找到鳥類殘骸樣品

位于華盛頓特區(qū)的史密森學會羽毛鑒定實驗室通過使用DNA條形碼技術(shù)來鑒定鳥撞的殘骸。該技術(shù)使用線粒體基因的650個堿基對與已知遺傳物質(zhì)的公共訪問數(shù)據(jù)庫進行比較，并已被證明對識別從鳥擊中獲得的殘骸樣品和用于區(qū)分北美鳥類物種有效。

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已知候鳥加拿大鵝亞群的標本中收集的。從加拿大拉布拉多采集的13只加拿大鵝標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10萬平方公里區(qū)域。另外4個樣本取自加拿大紐芬蘭南部地區(qū)的標本。2009年1月下旬，美國農(nóng)業(yè)部(USDA)野生生物學家提供了6只加拿大鵝的原始羽毛尖，這些鵝之前被限制在當?shù)剡M行研究。從兩個發(fā)動機上取下了四個羽毛樣本(身體和部分飛行)同樣進行了同位素分析。

羽毛在2:1氯仿:甲醇溶液中洗滌，風干(通風柜)48小時。羽毛被運送到位于馬里蘭州蘇特蘭的史密森學會博物館保護研究所，與當?shù)卮髿馄胶?2小時。從每根羽毛上剪下4個樣品(每個0.30-0.35mg)，裝入一個銀膠囊中，將其粉碎，在元素分析儀中在1350?C下燃燒，并通過接口引入同位素比質(zhì)譜儀。每10個未知數(shù)運行4個標準品。分析誤差優(yōu)于2 permil(2‰)，基于對同一根羽毛(n=18)的重復分析。

將組織樣本的線粒體DNA(CO1)序列與BoLD數(shù)據(jù)庫中的樣本進行比較，獲得與加拿大B型真菌99% ~ 100%的物種匹配。同時含有DNA和羽毛碎片的樣品通過與博物館標本的全羽毛比較來驗證，并通過驗證絨毛特征的微觀分析。

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

確定所涉及鳥類的種類和來源對于制定適當?shù)墓芾矸椒ㄒ詼p輕未來鳥擊風險至關(guān)重要。更可靠的鳥擊報告將提供有關(guān)此類事件發(fā)生頻率和時間的基本信息，并且當與分子測試和有關(guān)物種的信息相結(jié)合時，可以告知機場管理人員對飛機構(gòu)成最大風險的鳥類物種，以及每一物種構(gòu)成威脅的時間。居住在機場附近地區(qū)的留居鵝可以通過減少種群數(shù)量、改變棲息地或遷移來管理，而遷徙種群可能需要不同的方法，如改進雷達技術(shù)，以發(fā)現(xiàn)和避開鳥類。此外，通過先進的照明系統(tǒng)使鳥類更容易探測到飛機，也可能最大限度地減少鳥擊事件的發(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)合的應用，以提供有關(guān)所涉及物種及其地理起源的基本詳細數(shù)據(jù)，這些信息對于制定策略，以避免未來發(fā)生此類人類與野生動物沖突至關(guān)重要。該方法還將增強對禽類疾病的跟蹤和我們預測疾病爆發(fā)的能力，并最大限度地減少與手機信號塔、風力渦輪機、建筑物和石油鉆井平臺碰撞殺死的鳥類(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現(xiàn)水穩(wěn)定同位素的高質(zhì)量測量，適用于古氣候?qū)W、水文學和海洋學等嚴苛應用。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氣相分子的光譜特征。這種獨特的設計能夠在緊湊的腔體中實現(xiàn)長達20公里的有效測量路徑，從而在極小的空間內(nèi)實現(xiàn)卓越的精度和靈敏度。

L2130-i標準模式每天可處理27個樣品?？焖倌Ｊ焦└斓母呔葴y量，每天最多可測量50個樣品。極速模式可對大批量樣品的同位素值進行超快粗略估算，每天多達900次進樣。這提高了樣品分類和重排的效率，從而減少記憶效應，加快測量過程并提高結(jié)果的準確性。

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