随着全球经济的快速发展，人类活动对自然环境的污染问题也日益严重，其中重金属污染已然成为全世界最重要的污染之一。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属进入大气、水、土壤、植物和野生动物之中。由于重金属不能被生物降解，并具有较强的生物累积性，会在食物链的顶端逐渐放大，能直接威胁生态系统的安全和人类的身体健康。

广西大新铅锌矿始建于1954年，于2001年关闭，在40余年的开采过程中，没有处理好排污措施，大量废水、废渣进入了三合村灌溉水区，造成大面积耕作区污染，受到社会的广泛关注，但这样的污染是否对野生动植物及农业生态系统有所影响还研究较少。对此，蒋爱伍教授团队在此区域进行了以下研究：

一、两大农业生态系统重金属生物富集、放大现象及来源分析

研究结果表明，金属Hg和Zn存在较强的生物放大模式，Cd、Cr、Cu和Pb呈现中等生物放大模式。As和Mn存在明显的生物稀释现象。与甘蔗农业生态系统相比，水稻农业生态系统对6种金属（Cr、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn）具有更明显的生物富集模式。

图1各金属在营养水平上的生物放大模式和生物稀释模式（部分图）

受体模型结果表明，采矿活动是矿区水稻农业生态系统中各金属的主要来源（占比60.7%），其次是灌溉用水（25.8%），农用化学药品最少（13.5%）。在近矿区对照点，农用化学药品对各金属的贡献最大（42.8%），其次是灌溉水（22.7%）和自然来源（17.4%），采矿活动贡献最小（17.2%）。在远矿区对照点，农用化学药品对各金属的贡献最大（40.6%），其次是灌溉用水（32.5%）和自然来源最小（26.9%）。在甘蔗农业生态系统中，农用化学药品对矿区和近对照点各金属的贡献最大（分别为50.1%和57.4%），其次是采矿活动（分别为49.9%和42.6%）。在远矿区对照点，农用化学药品是各金属的主要来源（51.2%），其次是自然来源（48.8%）。

图2稻田和甘蔗生态系统中各金属的源因子贡献（%）

相关研究成果分别以“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”为题分别发表在《Ecological Indicators》（环境科学与生态学2区TOP期刊，IF=6.90）和《Environmental Monitoring and Assessment》（环境科学与生态学4区期刊，IF=3.00）。Wambura M. Mtemi为第一作者，蒋爱伍教授为该研究论文的通讯作者。该项研究获广西自然科学基金重点项目（2018GXNSFDA281016）资助。

二、混合群领导种灰眶雀鹛的重金属暴露风险及其生物指示意义

研究结果发现：1）矿区灰眶雀鹛羽毛中的Cd、Pb、As浓度显著高于非矿区，而Cu和Zn的浓度在两个研究地点没有差异性，这可能是因为Cu和Zn是生物体的必需元素；2）与亚热带森林中其他雀形目鸟类相比，灰眶雀鹛是重金属污染的良好指示物种；3）使用灰眶雀鹛尾羽监测重金属污染具有一定的可行性。研究表明生活在矿区的灰眶雀鹛已经受到较为严重的重金属污染，这种污染程度是否对其行为产生影响并进而影响其领导能力尚有待于进一步研究。

图3灰眶雀鹛样品中砷、镉、铅、铜和锌的浓度比较

相关研究成果以“Multiple trace elements exposure of Grey-cheeked Fulvettas Alcippe morrisonia, a nuclear member in bird mixed-species flocks, and implications for bioindicator”为题于2022年9月发表于国际学术期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》（环境科学与生态学2区TOP期刊，IF=7.13）上。博士生刘士龙为第一作者，蒋爱伍教授为该研究论文的通讯作者。博士生Wambura M. Mtemi、硕士生周天龙和本科生潘金城参加了部分研究工作。该项研究获国家自然科学基金（31870370）和广西自然科学基金重点项目（2018GXNSFDA281016）资助。

三、重金属污染对银耳相思鸟不同亚种肠道微生物群落结构的影响

研究结果表明，在相似影响因素的共同作用下，本地种群和移民种群肠道菌群的组成、多样性或功能代谢均无显著差异(所有方差分析的p值>0.05)。此外，两个亚种肠道菌群的组成和功能代谢表现出对微量金属损伤的适应性。LEfSe分析表明，移民种群肠道菌群中的Massilia显著高于本地种群，表明移民种群遭受了栖息地改变。最后，我们发现生活在矿区的这两个亚种在其肠道微生物群中具有极高的致病菌比例(约90%)，远高于生活在野生环境中的其他物种(约50%)。本研究揭示了银耳相思鸟的移民种群肠道菌群在重金属胁迫下的适应性，可为矿区生物多样性保护和污染治理提供指导。

图4两亚种肠道微生物alpha多样性比较

图5两亚种微生物组内的代谢功能

相关研究成果以“Comparison of gut microbiota between immigrant and native populations of the Silver-eared Mesia (Leiothrix argentauris) living in mining area”为题于2023年1月发表于国际学术期刊《Frontiers in Microbiology》（生物学2区TOP期刊，IF=6.06）上。硕士生周天龙为第一作者，蒋爱伍教授为该研究论文的通讯作者。博士生刘士龙参加了部分研究工作。该项研究获国家自然科学基金（31870370）和广西自然科学基金重点项目（2018GXNSFDA281016）资助。

四、重金属污染对鸟类群落功能、系统发育结构及构建过程的影响

研究结果显示：矿区鸟类的物种丰富度显著低于非矿区2（t=3.99, P<0.001）和非矿区3（t=2.67, P=0.04），与非矿区1没有显著差异性。同样地，矿区Shannon多样性指数显著低于非矿区2（t=4.08, P<0.001）和非矿区3（t=2.92, P=0.02），与非矿区1无差异性。物种丰富度的下降也导致了功能和系统发育多样性的降低。中性群落模型和归一化随机比率结果表明，矿区和非矿区鸟类群落的构建主要由随机过程驱动。

图6矿区与非矿区物种丰富度差异分析

图7矿区和非矿区功能和系统发育多样性差异分析

图8矿区和非矿区鸟类群落聚集的生态过程

相关研究成果以“Stochastic processes shape the functional and phylogenetic structure of bird assemblages at the mine area in southwest China”为题于2023年4月发表于国际学术期刊《Current Zoology》（生物学2区期刊，IF=2.73）上。博士生刘士龙为第一作者，蒋爱伍教授为该研究论文的通讯作者。博士生谭筱彩、Wambura M. Mtemi、硕士生周天龙参加了部分研究工作。该项研究获国家自然科学基金（31870370）和广西自然科学基金重点项目（2018GXNSFDA281016）资助。