谁是“哈德逊奇迹”中的“遇难者”？
开设公号至今已近十个月，在写推送前也养成了个不大不小的习惯，会先在微信里搜索一下相关的内容，尤其那些比较热门的话题，看看其他人都写了些啥子。12月9日，一部名叫《萨利机长》的好莱坞大片开始在国内上映。这几天相关的影评可谓是汗牛充栋，身边已经看过的朋友对片子也多有好评。
实际上，笔者还没来得及观看影片，但因个人兴趣和工作原因却对其背后的故事却并不陌生。美国东部时间2009年1月15日下午，全美航空公司（US Airways）一架航班号为AWE1549 的空客A320型飞机从纽约州拉瓜迪亚国际机场起飞前往北卡罗来纳州夏洛特·道格拉斯国际机场。起飞后不久即遭遇鸟群，两侧发动机都吸入鸟体导致失效，最终在艺高人胆大的正副机长驾驶下神奇地成功迫降哈德逊河，全机155人全数获救。这部电影正是将被称为“哈德逊奇迹”的人类航空史上最为著名的鸟击事件搬上了大银幕。既然事关鸟击，自然而然就跟鸟类有联系，笔者发现绝大部分相关文章只提鸟击，而未涉及具体种类。提到了具体种类的，则有的写作加拿大黑雁，甚至还有称为加拿大黑鹰的...
在仔细收集和阅读相关的文献、报道之后，发现“哈德逊奇迹”背后跟鸟相关的故事同样很有意思，于是就有了今天的这篇推送。
谁是AWE1549航班事故中的“遇难者”？
这起事故导致至少6000万美元的经济损失，不幸中的万幸是没有造成人员的死亡。而与班机发生碰撞的鸟儿显然就没这么好运气了。事故过后，确定发生鸟击的具体种类，为以后的航空运营中采取有针对性的预防措施，防止此类严重事故的重演可谓至关重要。为此，美国史密森尼学会（Smithsonian Institution, Washington）和美国农业部（US Department of Agriculture）的研究人员被邀请参与了调查工作。
图 1. 迫降哈德逊河的AWE 1549 航班被打捞上岸（引自 Marra et al. 2009）
图 2. 美国农业部的生物学家从AWE 1549 航班受损发动机上提取研究样品（引自 Marra et al. 2009）
2009年6月，参与调查的研究人员在美国生态学会旗下的著名学术期刊《生态学及环境前沿》（Fronties in Ecology and the Environment）发表了封面文章，通过从两台发动机上获取的近百份组织、羽毛及残片样品的分析，经DNA条形码和羽毛结构分析指出与AWE1549航班相撞的正是加拿大黑雁（Branta canadensis）。而且进一步测定羽毛样品中的稳定氢同位素含量，确定发生相撞的加拿大雁来自迁徙种群（migratory population），而非纽约州当地的留居种群（resident population）。
加拿大黑雁
图 3. 加拿大黑雁，最左侧羽色较浅的是指名亚种B. c. canadensis，旁边羽色较深的是B. c. occidentalis亚种，引自National Gegraphic Field Guide to the Birds of North America, llustration by Cynthia J. House
加拿大黑雁可算是北美最为人熟知的一种大型水鸟，外表非常有特点，整个头颈部基本全黑，仅脸颊及喉部白色，显得十分醒目，身体则多为深灰或褐色。该种体型较大，体长55-110 cm，体重1310-6523 g，植食性，主要以草、植物根茎或水生植物为食，常集大群活动。加拿大黑雁已知被分作7~ 11个亚种（欢迎在图 5. 当中找不同），在北美北部高纬度地区繁殖的种群会南迁越冬，而在中纬度地区也存在终年活动不长途迁徙的留居种群。在英国、欧洲大陆东北部及中部（指名亚种），新西兰（B. c. maxima亚种）则已经由于人为原因形成了野化的引入种群。
图 4. 加拿大黑雁在北美地区的分布示意图，黄色指夏季繁殖区，蓝色指冬季越冬区，绿色则指某些留居种群终年生活的区域，引自HBW Alive
图 5-1. 加拿大黑雁复合体分布示意图，其中hutchinsii亚种（图正中最上方体型最小者）、minima亚种、leucopareia亚种和taverneri亚种（图中位于阿拉斯加地区最外侧体型最小的三者）被认为是独立种——小美洲黑雁B. hutchinsii（引自 http://www.irbc.ie/notes/cackling/cackling.php）
图 5-2. 加拿大黑雁复合体繁殖地及越冬地示意图，其中hutchinsii亚种、minima亚种、leucopareia亚种和taverneri亚种被认为是独立种——小美洲黑雁B. hutchinsii（引自 http://www.sibleyguides.com/2007/07/identification-of-cackling-and-canada-goose/）
图 6. 北美水鸟迁飞区域示意图，红色为太平洋迁飞区，绿色为中部迁飞区，蓝色为密西西比迁飞区，黑色为大西洋迁飞区，结合图 5-2. 可看出不同亚种中具有迁徙习性的种群实际是沿着上述不同迁飞区活动的（引自 https://flyways.us/flyways/info）
日益拥挤的天空
图 7. 加拿大黑雁集群觅食，photo by Duncan Usher
由于“哈德逊奇迹”，加拿大黑雁一时间在世界范围内都可谓家喻户晓。而实际上在北美地区，个体及体重较大，喜爱集群活动，且常会受到机场及周边环境中食物因素（尤其是开阔草地）吸引，同时种群数量日渐增加的它们，正在成为航空安全的一大威胁，也是许多鸟击防范工作的主要对象。有研究通过分析北美地区已知的记录，根据造成损害和对后续飞行的影响程度，指出以加拿大黑雁为代表的大型雁类仅次于鹿类和兀鹫类，对飞行器及飞行安全的潜在危害排在第三位（Dolbeer et al. 2000）。
另一项研究则指出，1970-2012期间，北美地区加拿大黑雁的种群数量从126万只增长到569万只，涨了近5倍。其中，这些增量主要由留居种群贡献，其数量从25万只猛增至385万只（增幅高达15.6倍！），而迁徙种群的数量从1990年至今则相对比较稳定。与此同时，在1990-2012年间，民用航空业中已知有1403起与加拿大黑雁有关的鸟击事件，其中近一半（704起）造成了损失。而在1990-1999年间，鸟击事件的发生率与留居种群数量的增加趋势有着较好的对应关系。但1999-2012年间，与留居种群相关的鸟击事件呈现下降趋势，这可能与机场及周边地区更为注重有针对性的鸟击防范工作有关（Dolbeer et al. 2014）。
图 8. 1970-2012年间北美加拿大黑雁种群数量趋势，三角形标志指留居种群，正方形标志则指迁徙种群（引自 Dolbeer et al. 2014）
图 9. 1990-2012年间北美加拿大黑雁留居种群数量趋势与鸟击事件发生率（鸟击次数/每百万次飞行）对照，三角形标志指留居种群数量，正方形标志则指鸟击事件发生率，注意这里用时间（5至9月）作为认定留居种群与鸟击相关的标准（引自 Dolbeer et al. 2014）
在加拿大黑雁种群数量增加的同时，人类的航空业也在快速发展。越来越“拥挤”的天空，也就意味着更多的“不期而遇”。数据显示，过去二十年间，美国的已知鸟击事件增长了6倍（2013年报告鸟击数量达到了11315起）。
图 10. 2015年3月25日格尼尼治时间1017的全球民航及私人飞机实时运营图，仅显示了航线最为密集的地区（引自 Lambertucci et al. 2015）
稳定同位素揭示真相
由于很难从外形上区分加拿大黑雁当中的迁徙和留居种群，通过DNA遗传证据甄别也存在一定困难。为此，科学家们想到了稳定同位素（stable isotope）这一天然标记物。同位素是指具有相同原子和质子数，但中子数不同的元素，而 稳定同位素则指不具有放射性的同位素。
随着纬度、海拔高度及与海洋距离的增加，大陆上的降水也呈现出规律性变化。而这种规律性变化会以氢同位素的差异反映在相应区域的植物当中，取食这些植物的动物自身组织的氢同位素会与其食物相一致。而当动物迁徙到另一个地区，新食物来源中同位素组成会随着代谢逐渐影响动物组织的同位素特征，但需要一个时间过程，原有的同位素特征仍会保留一定时期。因此通过测定组织中的同位素组成可以获得动物在一定时期内活动区域及迁徙的信息（王建柱等 2004）。
图 11. 撞击1549航班加拿大黑雁氢稳定同位素测定（最右侧）及比对结果，可以看出与拉布拉多地区（Labrador）的结果最为接近，而跟纽约当地留居种群（最左侧上方）的差距很大（引自 Marra et al. 2009）
研究人员比对了从1549航班上获取的样品，纽约市本地留居种群，和来自加拿大拉布拉多地区迁徙种群的氢稳定同位素值，发现撞击1549航班的加拿大黑雁与拉布拉多地区迁徙种群最为近似，而跟纽约市本地留居种群的差距很大。因此，判断“哈德逊奇迹”当中被吸入发动机的“遇难者”源自北方的迁徙种群，而并非纽约州及纽约市本地的留居种群。而针对迁徙种群或留居种群，应当采取不同的鸟击防范策略及措施。
有意思的是，拉布拉多地区的样品来自加拿大鸟类学家Harold Hanson早年采集的标本。他致力于研究加拿大黑雁的地理变异，因此在该种的北方繁殖地和南方越冬地进行了大量系统的标本采集工作。而正是这些当年的收藏，为解决今天的问题提供了宝贵的样品。这一点，想必Hanson先生是无论如何没有想到的，也是早年积累的自然历史标本对于当今研究依然具有重要意义的又一明证。
图 12. Harold Hanson先生野外工作照 （引自 https://www.fieldmuseum.org/collections-canada-geese-and-us-airways-flight-1549）
纽约市的加拿大黑雁清理项目
前面提到1970至2012年间留居加拿大黑雁种群数量呈现的逐年增加趋势，如果放到更长的历史时期内去观察，则会有更有趣的发现。加拿大黑雁在历史上很长时期内都主要以迁徙种群的形式出现，而且由于无节制的捕猎、收集鸟卵和栖息地破坏等原因，整体数量也曾一度跌至谷底。而直到1900年代早期，纽约州关于该种繁殖的记录仍较为罕见。随着自然保护意识的兴起，捕猎开始受到限制和管理，保护区的建立也为种群延续壮大提供了必要的庇护所。纽约州哈德逊河谷及长岛等地则开始有人向野外释放圈养的个体，到了20世纪五六十年代，政府部门也参与到向野外释放圈养个体以满足狩猎需要。种种因素叠加在一起，催生了纽约州留居种群的出现和壮大。
图 13. 美国华盛顿林肯纪念碑前的雁群，它们展现出了对城市环境的良好适应，photo by Sujit Mahapatra
生活在城市及周边的加拿大黑雁留居种群开始日渐享受到生活在人周围的红利：更少的天敌及捕食者，城市公园绿地等良好生活环境，人多的地方猎人自然也不便于狩猎，热心市民提供的额外食物来源等。这些因素使得留居种群有了更高的存活率和更好的繁殖能力。反观迁徙种群，却不得不承受迁徙途中高的死亡率、天敌的捕食、恶劣天气的影响、乃至沿途猎人的伏击。这可能也解释了为什么留居种群数量增加迅猛，而迁徙种群则相对保持了稳定。
图 14. 利用6至7月间加拿大黑雁脱换飞羽暂时失去飞行能力，将其驱赶至围栏中捕捉，photo by Elizabeth Flores • EFLORES@STARTRIBUNE.COM
据估计纽约市境内有留居的加拿大黑雁2~ 2.5万只（2009年数据），另外1990-2009年间1238起报告的与该种有关的鸟击事件中，81%发生在留居种群。在1549航班事故发生之后，纽约市相关部门立即行动了起来，开展了清理项目。2009年6月至2013年，一共有3658只生活在距机场5至7英里（8.05~ 11.27 km）范围内的加拿大黑雁被活捉，随后送到禽类加工厂处理，产生的肉食提供给了慈善机构捐助给需要的人。
项目开展期间，纽约市肯尼迪国际机场和纽约州拉瓜迪亚国际机场的鸟击发生率的确有所降低（注：但这并不能完全归因于移除项目，机场方面开展的其他工作也有贡献）。
鸟击防范，任重道远
1903年12月17日，美国莱特兄弟完成了人类历史上首次完全受控、附机载外部动力、机体比空气重、持续滞空不落地的飞行，标志着第一架飞机的诞生。人类也由此开始了自主飞翔的历程，正式侵入了自第三纪（距今6500万至180万年）以来就被以鸟类为代表的飞行动物所占据的天空。随着人类驾机飞行次数的增多，很快就出现了两者间不期而遇的碰撞。有据可查的第一次鸟击，发生在1908年9月7日，一名叫Orville Wright 的飞行员在美国俄亥俄州代顿（Dayton，Ohio）附近上空，追逐一群飞鸟，并撞死了其中一只。自那以后，鸟击就成为人类飞行中无法回避的一个现实存在。
纵观各国已有的经验，鸟击（或者扩大为野生动物撞击飞行器）防范的首要工作就是根据不同的机场因地制宜，切实摸清当地发生撞击当中所涉及的具体种类，甄别出其中真正对飞行安全构成威胁的物种，在此基础上有针对性地开展如栖息地改造、驱赶、乃至致死性清除等防范工作。这些都有赖于平时扎实的数据积累，科学的分析和积极地处置应对，而不是在跑道两边扎上一堆雾网就能一了百了。
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参考资料
王建柱等. 2004. 稳定同位素在陆地生态系统动-植物相互关系研究中的应用. 科学通报，49 (21): 2141-2149.
Ahlers, M. M. 2009. Bird strike that downed plane was by migratory species. CNN, June 8 2009. http://edition.cnn.com/2009/US/06/08/usair.bird.strike/
Carboneras, C., Christie, D.A. & Kirwan, G.M. (2016). Canada Goose (Branta canadensis). In: del Hoyo, J., Elliott, A., Sargatal, J., Christie, D.A. & de Juana, E. (eds.). Handbook of the Birds of the World Alive. Lynx Edicions, Barcelona. (retrieved from on 12 December 2016).
Dolbeer, R. A. et al. 2000. Ranking the Hazard Level of Wildlife Species to Aviation. Wildlife Society Bulletin, 28 (2): 372-378.
Dolbeer, R. A. et al. 2014. Population trends of resident and migratory Canada geese in relation to strikes with civil aircraft. Human-Wildlife Interactions, 8 (11): 88-99.
Lambertucci, S. A. et al. 2015. Human-wildlife conflicts in a crowded airspace. Science, 348 (6234):502-504.
Leonard, P. 2013. Where Did All Those Canada Geese In Town Come From? All About Birds, Cornell Lab of Ornithology, https://www.allaboutbirds.org/canada-goose-resident-vs-migratory/
Lowney, M. & DeSisto, T. 2014. Summary of New York City Canada Goose Removals 2009 through 2013. USDA, Animal and Plant Health Inspection Service, Wildlife Services.
Marra, P. P. et al. 2009. Migratory Canada geese cause crash of US Airways Flight 1549. Frountiers in Ecology and the Environment, 7 (6): 297-301.
The Field Museum. Collections, Canada Geese, and US Airways Flight 1549. The Field Museum, Chicago. https://www.fieldmuseum.org/collections-canada-geese-and-us-airways-flight-1549
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