Trophic drivers of lead and cadmium bioaccumulation in waterbird eggshells: a non-invasive assessment at Gandoman Wetland, a Ramsar site in Iran.

چکیده اصلی

Anthropogenic expansion has intensified heavy metal pollution in aquatic ecosystems, posing a severe threat to avian biodiversity. This study utilizes bird eggshells as non-invasive biomarkers to assess lead (Pb) and cadmium (Cd) contamination in the Gandoman Wetland, Iran. During the 2023 breeding season, eggshells were collected from three species with distinct ecological roles: the common tern (Sterna hirundo), the black-necked grebe (Podiceps nigricollis), and the Eurasian coot (Fulica atra). Metal concentrations were determined using an Agilent 240FS AA atomic absorption spectrometer (Agilent Technologies, USA). The results revealed that Pb concentrations consistently exceeded Cd levels across all species, a phenomenon attributed to the ionic mimicry of Pb2+ with Ca2+ during shell mineralization. Notably, mean concentrations for both metals significantly exceeded established hazard thresholds (Pb: 4 mg/kg; Cd: 2 mg/kg) in all species. The common tern, a high-trophic level piscivore, exhibited the highest mean concentrations (Pb: 424.29 mg/kg; Cd: 23.39 mg/kg), while lower concentrations were recorded in the black-necked grebe (Pb: 174.60 mg/kg; Cd: 1.75 mg/kg) and the Eurasian coot (Pb: 44.58 mg/kg; Cd: 2.38 mg/kg). One-way ANOVA confirmed significant interspecific differences (P < 0.05), supporting the trophic level hypothesis of bioaccumulation. Pearson correlation analysis showed nonsignificant relationships between Pb and Cd, suggesting distinct pollution sources, likely industrial effluents for Pb and agricultural runoff for Cd. These findings characterize Gandoman Wetland as a high-risk environment and highlight the urgent necessity for stringent pollution control and management strategies to safeguard wetland-dependent bird populations.

ترجمه فارسی چکیده

گسترش فعالیت‌های انسانی آلودگی فلزات سنگین را در اکوسیستم‌های آبی تشدید کرده و تهدیدی جدی برای تنوع زیستی پرندگان ایجاد کرده است. این مطالعه از پوسته تخم‌های پرندگان به عنوان نشانگرهای بیومارکر غیرتهاجمی برای ارزیابی آلودگی سرب (Pb) و کادمیوم (Cd) در تالاب گندمون، ایران استفاده می‌کند. در فصل جفت‌گیری ۲۰۲۳، پوسته‌ها از سه گونه با نقش‌های اکولوژیکی متفاوت جمع‌آوری شدند: مرغ دریایی معمولی (Sterna hirundo)، غاز دم‌سیاه (Podiceps nigricollis) و غاز چاهی اوراسیایی (Fulica atra). غلظت فلزات با دستگاه طیف‌سنجی جذب اتمی Agilent 240FS AA (Agilent Technologies، آمریکا) تعیین شد. نتایج نشان داد که غلظت سرب در تمام گونه‌ها همواره از غلظت کادمیوم بالاتر بود که به شباهت یونی سرب با کلسیم در مینرالیزاسیون پوسته نسبت داده شد. میانگین غلظت هر دو فلز در تمام گونه‌ها به طور معناداری از آستانه‌های خطر تعیین شده فراتر رفت (سرب: ۴ میلی‌گرم/کیلوگرم؛ کادمیوم: ۲ میلی‌گرم/کیلوگرم). مرغ دریایی معمولی، شکارچی سطح تغذیه بالا، بالاترین میانگین غلظت‌ها را نشان داد (سرب: ۴۲۴.۲۹ میلی‌گرم/کیلوگرم؛ کادمیوم: ۲۳.۳۹ میلی‌گرم/کیلوگرم) در حالی که غلظت‌های پایین‌تری در غاز دم‌سیاه (سرب: ۱۷۴.۶۰ میلی‌گرم/کیلوگرم؛ کادمیوم: ۱.۷۵ میلی‌گرم/کیلوگرم) و غاز چاهی اوراسیایی (سرب: ۴۴.۵۸ میلی‌گرم/کیلوگرم؛ کادمیوم: ۲.۳۸ میلی‌گرم/کیلوگرم) ثبت شد. آنالیز واریانس یک‌طرفه تفاوت‌های بین‌گونه‌ای معناداری را تأیید کرد (P < ۰.۰۵) که از فرضیه سطح تغذیه در تجمع بیومسین پشتیبانی می‌کند. آنالیز همبستگی پیرسون روابط غیرمعناداری بین سرب و کادمیوم را نشان داد که نشان‌دهنده منابع آلودگی متفاوت است، احتمالاً پساب صنعتی برای سرب و رواناب کشاورزی برای کادمیوم. این یافته‌ها تالاب گندمون را به عنوان محیطی با ریسک بالا توصیف می‌کنند و ضرورت فوری کنترل و مدیریت سخت‌گیرانه آلودگی را برای حفاظت از جمعیت‌های پرندگی وابسته به تالاب برجسته می‌سازند.

متن کامل اصلی