随着全球經濟的快速發展，人類活動對自然環境的污染問題也日益嚴重，其中重金屬污染已然成為全世界最重要的污染之一。重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然界中，但由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業制造活動日益增多，造成不少重金屬進入大氣、水、土壤、植物和野生動物之中。由于重金屬不能被生物降解，并具有較強的生物累積性，會在食物鍊的頂端逐漸放大，能直接威脅生态系統的安全和人類的身體健康。

廣西大新鉛鋅礦始建于1954年，于2001年關閉，在40餘年的開采過程中，沒有處理好排污措施，大量廢水、廢渣進入了三合村灌溉水區，造成大面積耕作區污染，受到社會的廣泛關注，但這樣的污染是否對野生動植物及農業生态系統有所影響還研究較少。對此，蔣愛伍教授團隊在此區域進行了以下研究：

一、兩大農業生态系統重金屬生物富集、放大現象及來源分析

研究結果表明，金屬Hg和Zn存在較強的生物放大模式，Cd、Cr、Cu和Pb呈現中等生物放大模式。As和Mn存在明顯的生物稀釋現象。與甘蔗農業生态系統相比，水稻農業生态系統對6種金屬（Cr、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn）具有更明顯的生物富集模式。

圖1各金屬在營養水平上的生物放大模式和生物稀釋模式（部分圖）

受體模型結果表明，采礦活動是礦區水稻農業生态系統中各金屬的主要來源（占比60.7%），其次是灌溉用水（25.8%），農用化學藥品最少（13.5%）。在近礦區對照點，農用化學藥品對各金屬的貢獻最大（42.8%），其次是灌溉水（22.7%）和自然來源（17.4%），采礦活動貢獻最小（17.2%）。在遠礦區對照點，農用化學藥品對各金屬的貢獻最大（40.6%），其次是灌溉用水（32.5%）和自然來源最小（26.9%）。在甘蔗農業生态系統中，農用化學藥品對礦區和近對照點各金屬的貢獻最大（分别為50.1%和57.4%），其次是采礦活動（分别為49.9%和42.6%）。在遠礦區對照點，農用化學藥品是各金屬的主要來源（51.2%），其次是自然來源（48.8%）。

圖2稻田和甘蔗生态系統中各金屬的源因子貢獻（%）

相關研究成果分别以“Concentrations and biomagnification of multiple metals/metalloids are higher in rice than in sugarcane agroecosystems of southern China”和“Metal and metalloid sources apportionment in soil of two major agroecosystems of southern China”為題分别發表在《Ecological Indicators》（環境科學與生态學2區TOP期刊，IF=6.90）和《Environmental Monitoring and Assessment》（環境科學與生态學4區期刊，IF=3.00）。Wambura M. Mtemi為第一作者，蔣愛伍教授為該研究論文的通訊作者。該項研究獲廣西自然科學基金重點項目（2018GXNSFDA281016）資助。

二、混合群領導種灰眶雀鹛的重金屬暴露風險及其生物指示意義

研究結果發現：1）礦區灰眶雀鹛羽毛中的Cd、Pb、As濃度顯著高于非礦區，而Cu和Zn的濃度在兩個研究地點沒有差異性，這可能是因為Cu和Zn是生物體的必需元素；2）與亞熱帶森林中其他雀形目鳥類相比，灰眶雀鹛是重金屬污染的良好指示物種；3）使用灰眶雀鹛尾羽監測重金屬污染具有一定的可行性。研究表明生活在礦區的灰眶雀鹛已經受到較為嚴重的重金屬污染，這種污染程度是否對其行為産生影響并進而影響其領導能力尚有待于進一步研究。

圖3灰眶雀鹛樣品中砷、镉、鉛、銅和鋅的濃度比較

相關研究成果以“Multiple trace elements exposure of Grey-cheeked Fulvettas Alcippe morrisonia, a nuclear member in bird mixed-species flocks, and implications for bioindicator”為題于2022年9月發表于國際學術期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》（環境科學與生态學2區TOP期刊，IF=7.13）上。博士生劉士龍為第一作者，蔣愛伍教授為該研究論文的通訊作者。博士生Wambura M. Mtemi、碩士生周天龍和本科生潘金城參加了部分研究工作。該項研究獲國家自然科學基金（31870370）和廣西自然科學基金重點項目（2018GXNSFDA281016）資助。

三、重金屬污染對銀耳相思鳥不同亞種腸道微生物群落結構的影響

研究結果表明，在相似影響因素的共同作用下，本地種群和移民種群腸道菌群的組成、多樣性或功能代謝均無顯著差異(所有方差分析的p值>0.05)。此外，兩個亞種腸道菌群的組成和功能代謝表現出對微量金屬損傷的适應性。LEfSe分析表明，移民種群腸道菌群中的Massilia顯著高于本地種群，表明移民種群遭受了栖息地改變。最後，我們發現生活在礦區的這兩個亞種在其腸道微生物群中具有極高的緻病菌比例(約90%)，遠高于生活在野生環境中的其他物種(約50%)。本研究揭示了銀耳相思鳥的移民種群腸道菌群在重金屬脅迫下的适應性，可為礦區生物多樣性保護和污染治理提供指導。

圖4兩亞種腸道微生物alpha多樣性比較

圖5兩亞種微生物組内的代謝功能

相關研究成果以“Comparison of gut microbiota between immigrant and native populations of the Silver-eared Mesia (Leiothrix argentauris) living in mining area”為題于2023年1月發表于國際學術期刊《Frontiers in Microbiology》（生物學2區TOP期刊，IF=6.06）上。碩士生周天龍為第一作者，蔣愛伍教授為該研究論文的通訊作者。博士生劉士龍參加了部分研究工作。該項研究獲國家自然科學基金（31870370）和廣西自然科學基金重點項目（2018GXNSFDA281016）資助。

四、重金屬污染對鳥類群落功能、系統發育結構及構建過程的影響

研究結果顯示：礦區鳥類的物種豐富度顯著低于非礦區2（t=3.99, P<0.001）和非礦區3（t=2.67, P=0.04），與非礦區1沒有顯著差異性。同樣地，礦區Shannon多樣性指數顯著低于非礦區2（t=4.08, P<0.001）和非礦區3（t=2.92, P=0.02），與非礦區1無差異性。物種豐富度的下降也導緻了功能和系統發育多樣性的降低。中性群落模型和歸一化随機比率結果表明，礦區和非礦區鳥類群落的構建主要由随機過程驅動。

圖6礦區與非礦區物種豐富度差異分析

圖7礦區和非礦區功能和系統發育多樣性差異分析

圖8礦區和非礦區鳥類群落聚集的生态過程

相關研究成果以“Stochastic processes shape the functional and phylogenetic structure of bird assemblages at the mine area in southwest China”為題于2023年4月發表于國際學術期刊《Current Zoology》（生物學2區期刊，IF=2.73）上。博士生劉士龍為第一作者，蔣愛伍教授為該研究論文的通訊作者。博士生譚筱彩、Wambura M. Mtemi、碩士生周天龍參加了部分研究工作。該項研究獲國家自然科學基金（31870370）和廣西自然科學基金重點項目（2018GXNSFDA281016）資助。