环境重金属污染条件下树麻雀装饰色信号与氧化应激水平及身体状况关系的研究

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基于动物装饰色信号的冗余假说和多重信号假说,一种或者多种形式的装饰色信号都可能传递相同或多样的质量信息。鸟类的装饰色信号是与个体质量有关的条件依赖性信号,其表达不仅与鸟类的年龄和性别有关,而且与其身体健康状况有关,因此,装饰色信号可以对个体质量进行指示。由于环境重金属的毒性作用,它们会对生活在其中的鸟类免疫、抗氧化能力等方面造成一系列影响,而这些影响会通过鸟类的装饰色信号传递。目前,有关长期环境重金属暴露下,居留型鸟类装饰色信号对其氧化应激水平、身体状况的指示研究甚少。因此,本研究选择我国广泛分布的雀形目鸟类——树麻雀(Passer montanus)作为研究对象,选择重金属铜(Copper,Cu)、锌(Zinc,Zn)、铅(Lead,Pb)、镉(Cadmium,Cd)为主要污染物的甘肃省白银市四龙镇和相对无污染的旅游城市永靖县刘家峡镇作为研究样地,调查分析两地树麻雀成鸟和雏鸟装饰色信号、氧化应激水平、身体状况的差异,以期探讨重金属污染地区树麻雀装饰色信号对其氧化应激水平和身体状况的指示效应。主要研究结果如下:1.树麻雀装饰色信号对环境重金属污染的响应。本研究对树麻雀成鸟和雏鸟头羽、背羽、飞羽、尾羽羽色参数及树麻雀成鸟喉部、颊部黑色羽斑面积的检测结果显示:白银地区树麻雀成鸟尾羽亮度L*(Lightness)值以及飞羽和尾羽饱和度C*(Chroma)值显著低于刘家峡。白银地区雏鸟背羽、飞羽和尾羽饱和度C*值均小于刘家峡,且两地背羽饱和度C*值差异显著。但是,树麻雀成鸟和雏鸟所检测的四种羽毛色调h°(Hue)值在两地间均无显著差异。白银地区树麻雀成鸟喉部、颊部黑色羽斑面积小于刘家峡,但无显著差异。说明环境重金属污染地区树麻雀成鸟飞羽和尾羽颜色趋于暗沉且雏鸟背羽饱和度偏低。2.白银和刘家峡树麻雀氧化应激水平。本研究对两地树麻雀成鸟和雏鸟主要解毒器官和排毒器官氧化应激指标的检测结果显示:白银地区树麻雀成鸟肾脏超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力和还原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH)含量均显著高于刘家峡,肝脏、肾脏丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量高于刘家峡,但未达到显著水平;白银地区树麻雀雏鸟肝脏SOD活力极显著高于刘家峡,肾脏GSH含量显著低于刘家峡,白银地区树麻雀雏鸟肝脏、肾脏MDA含量均显著高于刘家峡,总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)极显著高于刘家峡;两地树麻雀雏鸟肝脏、肾脏SOD活力极显著或显著高于成鸟,GSH含量极显著高于成鸟,MDA含量极显著或显著低于成鸟;白银地区树麻雀成鸟肾脏T-AOC与飞羽Cu、Zn浓度之间呈极显著负相关关系,与Cd浓度之间呈显著负相关关系,随着尾羽Cd浓度升高,肝脏MDA含量显著升高,肾脏MDA含量极显著升高。说明环境重金属污染地区树麻雀成鸟和雏鸟的氧化应激水平相对较高,与树麻雀雏鸟相比,成鸟受到更大的氧化胁迫,且随成鸟飞羽、尾羽中重金属浓度升高,其氧化应激水平升高。3.白银和刘家峡树麻雀身体状况。本研究对两地树麻雀成鸟和雏鸟身体状况的检测结果显示:白银和刘家峡地区树麻雀成鸟体况无显著差异,但是白银地区雏鸟体况显著低于刘家峡;白银地区树麻雀成鸟和雏鸟波动性不对称水平均显著高于刘家峡。说明环境重金属污染导致树麻雀雏鸟体况下降,且成鸟和雏鸟波动性不对称水平升高。4.树麻雀装饰色信号与氧化应激水平之间的关系。白银地区树麻雀成鸟头羽、背羽、飞羽和尾羽亮度L*值和氧化应激检测指标之间均无相关性关系;白银地区树麻雀成鸟头羽饱和度C*值与肾脏SOD活力之间呈显著负相关关系,与肝脏T-AOC之间呈显著负相关关系,背羽饱和度C*值与肝脏SOD活力之间呈显著负相关关系,飞羽饱和度C*值与肝脏、肾脏MDA含量之间呈极显著正相关关系;头羽色调h°值与肾脏SOD活力之间呈显著正相关关系,与肝脏T-AOC之间呈极显著正相关关系。刘家峡地区树麻雀成鸟尾羽亮度L*值与肾脏SOD活力之间呈显著正相关关系,与肝脏、肾脏MDA含量之间呈极显著负相关关系;尾羽饱和度C*值与肝脏、肾脏SOD活力之间呈极显著正相关关系,与肝脏、肾脏MDA含量之间呈极显著负相关关系,与肾脏T-AOC之间呈显著正相关;尾羽色调h°值与氧化应激检测指标之间未呈现相关性关系。两地树麻雀成鸟喉部黑色羽斑面积与肾脏GSH含量之间呈显著或极显著负相关关系,与肝脏、肾脏SOD活力之间均呈负相关关系,且在刘家峡地区为显著负相关,与肝脏、肾脏MDA含量之间均呈正相关关系,且在刘家峡地区为极显著正相关。说明环境重金属污染地区,成鸟羽色饱和度C*值越高、喉部黑色羽斑面积越大,其氧化应激水平越高,而非污染地区,树麻雀成鸟尾羽羽色越亮、色彩饱和度越高及喉部黑色羽斑面积越小,其氧化应激水平越低。5.树麻雀装饰色信号与身体状况之间的关系。白银地区树麻雀成鸟羽色饱和度C*值的PC1(Principal component 1)与体况SMI(The scaled mass index)值之间呈极显著负相关关系;刘家峡地区树麻雀成鸟头羽亮度L*值与体况之间呈显著负相关关系,背羽和飞羽色调h°值与体况之间分别呈显著和极显著正相关关系;两地树麻雀成鸟装饰色信号与波动性不对称水平之间无显著相关性关系。说明环境重金属污染地区,树麻雀成鸟羽色饱和度越高,其体况越差,而非污染地区,树麻雀成鸟头羽亮度越低,背羽和尾羽色调越高,其体况越好,且尚未发现装饰色信号与树麻雀波动性不对称水平直接相关。综上所述,本研究发现环境重金属污染会导致:树麻雀成鸟SOD活力及GSH含量增加,树麻雀雏鸟脂质过氧化水平及抗氧化能力提高;树麻雀成鸟波动性不对称水平升高,雏鸟体况下降及波动性不对称水平升高;树麻雀羽色趋于暗沉,且装饰色亮度L*值、饱和度C*值、色调h°值及喉部黑色羽斑面积一定程度上与氧化应激水平及身体状况具有相关性。以上结果说明树麻雀的装饰色信号可以指示其氧化应激水平及身体健康状况。
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