江苏东台鸟类多样性研究

斯 琴,赵 晓,陈 慧,叶鹏程,武建勇 (生态环境部南京环境科学研究所,江苏 南京 210042)

鸟类是生态系统的重要组成部分,在生态系统中占据着不同的营养级,具有传播植物种子、清理动物残骸、控制猎物种群以及促进物质循环等重要的生态功能,维系着生物圈的平衡与稳态[1-3]。鸟类群落是当地生态系统中的重要功能类群,鸟类多样性不仅反映鸟类群落自身状况,也可反映鸟类与该地区生态系统的相互关系[4]。同时,鸟类对人为以及自然造成的环境变化较为敏感且便于观察,故常被用作生物多样性监测中的指示动物类群[5]。因此,研究鸟类多样性对当地的生态环境评估和管理保护具有十分重要的意义[6-7]。

江苏省地跨南北两个气候带,有平原、山地,有纵横交错的江河湖泊以及大面积的沿海滩涂和沼泽湿地,鸟类资源十分丰富。据统计,该省分布的鸟类共467种,占全国鸟类种数的三分之一以上。东台位于江苏省沿海中东部,生境类型多样(包含黄海国家森林公园、条子泥湿地、通榆河等),且是江苏省乃至全国湿地资源最为丰富的县级市,拥有85.4 km长的海岸线,连陆滩涂10.4万 hm2,东沙、条子泥等岸外辐射沙洲6.7万 hm2,滩涂面积占江苏省的22%。该市地处东亚—澳大利西亚迁徙路径上,每年都会有数以万计的不同鸟类迁徙经过此地,而对于这些迁徙鸟类来说,休憩地至关重要,它们串联起了繁殖地与非繁殖地间的路线,让长距离飞行鸟类中途能补充能量、休息或换羽等[7-10]。研究鸟类多样性对该地区的湿地保护和管理具有重要意义。目前关于江苏东台鸟类多样性的研究较少且不完善,因此通过调查东台鸟类多样性,掌握该地区鸟类多样性资源,丰富鸟类数据,并结合多样性现状探究东台鸟类多样性的空间分布格局,对其多样性进行科学评估,以期为江苏东台鸟类多样性保护提供数据支撑和科学依据,并为该地区的保护规划和保护策略的制定等提供参考。

1 研究区概况

东台(32.35°～32.57° N,120.07°～120.53° E)位于江苏中东部沿海地区,是全国湿地资源(滩涂湿地为主)最丰富的县级市,东濒黄海,地处中纬度亚洲大陆东岸,地势平坦,属亚热带和暖温带的过渡区,又受海洋和里下河水体的影响,日照充足,季风气候显著,雨热同期,四季分明,适合鸟类停留、栖息和繁衍后代。春秋迁徙期有数以万计的鸻鹬类会迁徙经过该区域,且区域内的条子泥湿地是极危物种勺嘴鹬(Eurynorhynchuspygmeus)迁徙的关键中转站[11-14]。研究区域总面积3 176 km2,区内拥有国家级黄海森林公园、条子泥湿地等重要生态保护区,是江苏沿海防护林体系的关键组成部分[15];研究区内河网密布,有“黄金水道”通榆河以及三仓河等重要输水通道,具有重要的生态服务功能和保护价值,在维护区域生物多样性和生态安全等方面有重要作用。

2 研究方法

2.1 调查方法

2018年12月—2019年11月对东台鸟类资源及其多样性进行调查,分冬季(12—2月)、春季(3—5月)、夏季(6—8月上旬)、秋季(8月中旬—11月)4个季节进行,每个季节调查2次。在天气晴朗、风力不大(一般在3级以下)的情况下进行野外调查。调查以8倍双筒望远镜和20～60倍单筒望远镜(SWAROVSKI)为主,以鸣叫声及拍照取证为辅。不同生境鸟类设置不同调查方法,陆地林鸟设置样线法调查,单侧宽度50～100 m,样线长1 km;湿地水鸟设置样点法调查,依据样点开阔程度确定观测半径,样点之间相隔距离不小于200 m,单个样点观测时间不少于10 min。每日鸟类活动高峰期时进行调查,即6:30—10:30,16:00—19:00;步行速度基本保持在1～2 km·h-1。计数方法采用直接计数法进行,观测员记录在每条样线、每个样点观察到的鸟类及其数量和栖息地状况等,记录群体数量或记录处于飞行等运动状态的鸟类时,以5或5的整倍数、10或10的整倍数等为计算单元来估算群体数量。

参照《中国鸟类野外手册》[16]《中国鸟类图鉴》[17]等对所观测到的鸟类物种进行鉴定,学名和分类地位等参照《中国鸟类分类与分布名录》[18]。

2.2 样点样线布设

东台鸟类调查样区覆盖30个10 km×10 km网格,根据Google Earth卫星图和东台鸟类栖息生境的实际情况,将调查单元划分为农田、城镇、林地、湿地和沿海滩涂等生境类型。为全面覆盖所有生境类型,在各生境类型中均设置了样线及样点,共设置样线40条和样点40个,其中生态保护红线区域共布设9条观测样线和9个观测样点,城镇区域共布设4条调查样线和4个调查样点,东台东部沿海湿地区域共布设6条观测样线和6个观测样点,其余21条鸟类观测样线和21个观测样点均位于农田和林地生境内(图1)。

图1 江苏东台鸟类调查样线及样点Fig.1 The line transect and the point sampling to investigate the birds in Dongtai

2.3 数据统计

分别统计每次调查到的鸟类物种数及各物种数量,计算不同时期东台鸟类多样性指数及鸟类相对多度。采用物种丰富度指数、物种均匀度指数、物种多样性指数3类鸟类多样性指数。

(1)Shannon-Wiener物种多样性指数(H′)计算公式为

(1)

式(1)中,H′ 为物种多样性指数;S为总物种数;Pi为第i物种个体数与所有物种个体总数的比值。

(2)Pielou均匀度指数(J′)计算公式为

(2)

式(2)中,Hmax′为最大均匀条件下多样性指数,即 lnS。

(3)Simpson指数测优势度指数(C′)计算公式为

(3)

(4)鸟类的相对多度定义为物种对群落总多度的贡献大小,也称作相对重要性百分率。鸟类物种相对多度(A)计算公式为

(4)

式(4)中,A为物种i的多度;N为物种i的个体数;n为研究样本中鸟类的总个体数。

2.4 鸟类捕食类型

依据鸟类栖息地选择、主要食物以及觅食行为,按照《中国鸟类志》[19]中关于鸟类食性的记载,将观测到的鸟类分为食虫性、杂食性、食鱼性、肉食性和植食性5类。食虫性鸟以昆虫和幼虫等小型无脊椎动物为食;杂食性鸟兼食昆虫和植物材料;食鱼性鸟以鱼、虾、贝壳类为食;肉食性鸟以鸟类、哺乳动物等脊椎动物和大型无脊椎动物为食;植食性鸟主要以植物、谷物为食[20-21]。

3 结果与分析

3.1 鸟类物种组成

表1 江苏东台鸟类分类与组成Table 1 Classification and composition of birds in Dongtai

3.2 特有及重点保护鸟类物种

列入世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录的极危(CR)鸟类有1种,为勺嘴鹬;濒危(EN)鸟类有3种,分别为东方白鹳、黑脸琵鹭、小青脚鹬;易危(VU)鸟类有2种,为黑嘴鸥、大杓鹬;近危(NT)鸟类有5种,为罗纹鸭(Anasfalcata)、鹌鹑(Coturnixjaponica)、蛎鹬(Haematopusostralegus)、白腰杓鹬、黑尾塍鹬(Limosalimosa)。

3.3 鸟类居留类型及区系分析

本次调查记录到东台留鸟66种,占物种总数的36.46%,主要为雀形目鸟类,如麻雀(Passermontanus)、乌鸫(Turdusmerula)、喜鹊(Picaserica)、白头鹎(Pycnonotussinensis)、八哥(Acridotherescristatellus)等;旅鸟46种,占物种总数的25.41%,主要为迁徙季过境的鸻鹬类和雁鸭类;冬候鸟40种,占物种数的22.10%,主要为越冬的雁鸭类和雀形目的鹀类等;夏候鸟在居留型鸟类中占比最少,29种,仅占物种数的16.02%,主要为在该区域内繁殖的雀形目鸟类。

从鸟类的分布型上看,东台记录到的鸟类中属古北界的鸟类最多,有80种,占物种数的44.20%;属东洋界的鸟类有44种,占物种数的24.31%;广布种的鸟类有57种,占物种数的31.49%,主要为鹭鸟和雀形目鸟类。这一结果符合东台的地理区位,研究区位于东洋界和古北界的交界区,因此鸟类群落兼具东洋界和古北界的特征。

3.4 不同季节鸟类物种及数量分析

通过对不同时间段记录的鸟类物种数及数量进行统计,发现不同季节江苏东台的鸟类群落存在差异(表2和图2)。累计记录到鸟类的个体数依次为秋季迁徙期(8月中旬—11月)>冬季越冬期(12—2月)>夏季繁殖期(6—8月上旬)>春季迁徙期(3—5月)。秋季迁徙期记录到的鸻形目物种数最多,占秋季迁徙期记录鸟类物种数的43.33%;春季迁徙期、夏季繁殖期和冬季越冬期3季均为雀形目物种数最多,分别占当季记录鸟类物种数的45.54%、36.05%和37.25%。

图2 江苏东台不同季节鸟类物种组成Fig.2 Compositon of bird species in different seasons

表2 江苏东台不同季节鸟类群落结构参数Table 2 Community structure parameters of birds in different seasons

研究区是东亚—澳大利亚迁徙鸟类重要的中转站和栖息地,又属亚热带和暖温带的过渡区,沿海滩涂为越冬鸻鹬类和雁鸭类提供了休憩场所和越冬食物,因此该区鸟类物种数表现为迁徙期>越冬期>繁殖期,其中2018年12月记录到的鸟类物种数最多,共记录87种,占总物种数的48.07%,主要为越冬的雁鸭类和鹀类等;鸟类个体数量也具有相同的规律,且个体数在秋季迁徙期达到了最高峰值33 547只,占记录到鸟类个体总数的37.65%,主要为迁徙的鸻鹬类,其次为冬季越冬期的24 440只。

不同季节鸟类群落多样性存在差异,Shannon-Winner多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J′)也表现为冬季越冬期>秋季迁徙期>春季迁徙期>夏季繁殖期(表2)。冬季越冬期和秋季迁徙期鸟类群落的多样性指数和均匀度指数较高,冬季越冬期和秋季迁徙期东台鸟类群落多样性指数分别为3.207和2.977,均匀度指数分别为0.693和0.662,Simpson优势度指数分别为0.063和0.079,较高的均匀度和较低的优势度表明秋冬季东台鸟类的物种丰富且分布较为均匀,其中鸻鹬类和雁鸭类种类和数量均较高,是这2个时期东台鸟类的优势种;夏季繁殖期鸟类群落多样性指数和均匀度指数最低,分别为2.288和0.512,且优势度指数最高,为0.217,表明该季鸟类种群多样性和丰富度处于较低水平,主要原因是东部沿海鸻鹬类和雁鸭类已迁飞,研究区内调查到的鸟类主要为参与繁殖的雀形目留鸟。

在观测记录到的鸟类中,春季鸟类相对多度排名前5位的依次是麻雀 (24.64%)、黑腹滨鹬 (Calidrisalpina,24.54%)、灰椋鸟(Sturnuscineraceus,7.74%)、喜鹊 (4.65%)和乌鸫 (4.60%);夏季鸟类相对多度排名前5位的依次是麻雀(41.08%)、丝光椋鸟 (Spodiopsarsericeus,18.61%)、灰椋鸟 (7.30%)、家燕(Hirundorustica,6.54%)和喜鹊 (2.92%);秋季鸟类相对多度排名前5位的依次是普通燕鸥 (Sternahirundo,16.75%)、环颈鸻(12.17%)、翘嘴鹬(Xenuscinereus,9.84%)、黑嘴鸥(9.54%)和麻雀 (7.48%);冬季鸟类相对多度排名前5位的依次是麻雀(12.74%)、环颈鸻(12.29%)、灰斑鸻(Pluvialissquatarola,8.60%)、白骨顶(Fulicaatra,8.24%)和反嘴鹬(Recurvirostraavosetta,7.44%)。

3.5 不同生境鸟类食性分析

各类生境中均为食虫性鸟类物种的占比较高,其中开阔水面生境的食虫性鸟类物种数占比最高,为55.17%;食肉性鸟类仅在沿海滩涂生境中记录到的比例较高,为11.25%,其他生境中极少发现;食鱼性鸟类物种的占比在开阔水面以及沿海滩涂2种生境中的占比较其他生境更高。关联检验(卡方检验)结果显示,不同捕食类型在同一生境内的差异均有高度统计学意义(P<0.001,图3)。

图3 江苏东台不同生境鸟类捕食群落组成Fig.3 Foraging guilds composition of bird community in different habitats

4 讨论与建议

4.1 江苏东台鸟类物种资源及其多样性特点

江苏东台地处中纬度亚洲大陆东岸,属亚热带海洋季风气候区,植被丰茂,河流纵横,东部为沿海滩涂湿地,中部和西部主要为农田生境,具有高度的空间异质性,为鸟类生存和停留提供了充足的食物、适宜的温度和丰富的栖息地,是鸟类多样性重要的影响因素之一[22]。本次鸟类调查共记录到14目46科180种鸟类,其中雀形目鸟类物种数最多,鸻形目鸟类个体数最多,尤以环颈鸻的数量最多。

从鸟类区系来看,东台位于江苏省沿海中部,正处于中国东部东洋界与古北界的交汇处秦岭—伏牛山—淮河—苏北灌溉总渠一线上,属于东部丘陵平原亚区(VIA)[23]。研究区中鸟类属古北界的有80种,主要为雁鸭类、鸻鹬类和雀形目的鹟科鸟类,略多于东洋界鸟类物种数,这一结果符合东台的地理区位特征。从鸟类居留型来看,研究区主要以候鸟和留鸟为主,其中候鸟以冬候鸟居多,主要原因是东台为位于东亚—澳大利西亚路线上的沿海湿地,是典型的亚热带季风气候区,加之食物充足,大部分候鸟选择秋冬季来此停留和越冬,春季再向北迁徙寻找繁殖地,因此该区域是候鸟迁徙路线上关键的中转补给站。

4.2 东台鸟类群落的时空差异

4.2.1东台鸟类群落时间变化分析

从种群的季节变化来看,不同季节东台的鸟类组成具一定差异。鸟类物种数变化表现为迁徙期>越冬期>繁殖期,且迁徙期鸟类个体数量也最高,多为迁徙停歇鸟类,如鸻鹬类和雁鸭类等;而越冬期鸟类个体数量明显高于繁殖期,因为沿海滩涂为越冬鸻鹬类和雁鸭类提供了休憩场所和越冬食物,特别是在2019 年2月的鸟类调查中记录到数百只凤头潜鸭、白骨顶(Fulicaatra)以及灰斑鸻(Pluvialissquatarola)等集大群越冬水鸟。

4.2.2东台鸟类群落空间变化分析

鸟类对栖息地的选择受多种因素影响,包括栖息地面积大小、植被覆盖度、食物组成及丰富度、局部微气候、水体深度等[24-26],因此在不同生境类型的调查样区中鸟类群落的结构组成差异显著。沿海滩涂生境(条子泥湿地)内鸟类群落的优势度最高,优势鸟种较多且较为集群,主要是由于迁徙季和越冬季有大群候鸟迁徙停歇于此,广袤的沿海湿地滩涂为鸻鹬类提供了丰富的食物资源,也为越冬的雁鸭类提供了越冬栖息场所,故鸻形目鸟类个体数量居调查类目榜首;农田生态系统内鸟类群落分布较为均匀,大面积的农田为雀形目鸟类提供了较理想的繁殖和栖息生境,道路及农田林网及灌丛为雀形目鸟类提供了较为丰富的生境类型,因此雀形目的鸟类物种数最多,且个体数仅次于鸻形目。此外,许多猛禽物种栖息于农田生态系统中,对小型哺乳动物以及啮齿动物物种群的数量具有一定的控制作用,并有控制病虫害、清除动植物残体和促进营养循环等作用。

4.3 东台鸟类捕食群落差异

从鸟类捕食集团来看,为充分利用特定空间的食物资源,不同生境鸟类的食性也有所差异[27]。东台地区流水地貌丰富多样,加之农田生境分布广泛,故研究区内无脊椎动物较多,食虫性鸟类占比在所有生境中最高。其次为杂食性鸟类,该鸟类对环境和食物的要求较低,且对人类干扰的包容性较强,故在各类生境中的占比较高且无明显差异。此外,沿海滩涂生境内记录到数只红隼、赤腹鹰、黑鸢、普通鵟等猛禽,因此该生境的食肉型鸟类是所有生境类型中占比最高的(图3)。

4.4 东台鸟类多样性保护的问题及建议

本次调查虽记录到近200种鸟类,但极危物种勺嘴鹬仅发现24只,濒危物种黑脸琵鹭和小青脚鹬的数量更少,分别为22和12只,濒危物种东方白鹳更是仅记录到1只,表明东台鸟类多样性虽较为丰富,但受威胁程度较高。本次调查补充了这些全球濒危和易危物种在东台县数量信息的空白,为日后长期监测其变化动态提供了基础数据和保护依据。

调查发现,随着城市扩张、农药化肥施用量增加、海水养殖业和工业发展等人为活动干扰的增强以及外来物种(如互花米草等)的快速扩增,对鸟类栖息生境植物群落结构的影响加剧[28]。据统计,江苏中部沿海地区因潮滩围垦而消亡的原生盐沼地(芦苇、盐蒿等)面积高达569.47 km2[29],这些因素都显著降低了本地鸟类及迁徙水鸟的栖息地质量。对此,提出如下保护建议:

(1)平衡生物多样性保护与经济发展需求,降低人为影响。野外调查时发现研究区内鸟类面临的外部威胁较为严重,栖息原生境退化显著,尤以旅游开发和重大建设工程为主的人类活动居首。建议加大监管力度、扩大巡护范围,建立多部门联合保护机制,丰富鸟类保护宣传形式,尽可能减少人类活动对鸟类生存的影响。

(2)建设人工潮沟,帮助滩涂生态自修复。天然潮沟受天气、围垦等因素影响,移动幅度不定,导致水道曲率变化。魏祥林[30]研究发现,2015—2018年间条子泥沙洲内的水道曲率大幅变小,致使潮汐对近岸滩涂的侵蚀不断加剧。人工潮沟的建设能够对此现象有所缓解,稳定潮滩面积,为迁徙水鸟提供充足可靠的中转栖息站。

(3)清理并维持关键光滩,保证水鸟的觅食质量。光滩是在退潮后裸露在地表的、未被海水淹没的泥沙、碎石生境,残留着贝类、虾蟹、底栖动物和鱼类等多种海洋生物,为迁徙水鸟提供了丰富的食物来源。李一琳[31]在其报道中指出,光滩的宽度是决定其可容纳鸟类集群数量的关键因素,因此维持关键光滩不被侵蚀和污染对于迁徙水鸟的体力保存和能量补给至关重要。

(4)建设近海浅水塘,形成高潮位水鸟栖息地。葛振鸣等[32]研究表明,限制区域内可容纳鸟类数量的主要因素并非是食物资源,而是高潮位时期的水鸟栖息地的有效面积。因此,建议在不危害条子泥湿地生态环境的前提下建设一些近海人工浅水塘或开辟少量隐蔽性较强的裸地,以提升迁徙水鸟对湿地的利用率,真正发挥休憩站的作用。

(5)持续管理,制定长期有效的监测方案,跟踪调查特定物种的种群动态等。东台部分生态资源虽已纳入国家公园保护体系,如黄海森林公园、条子泥湿地等,但人为干扰活动仍是最大的问题,长期监测点的设立及特定物种种群数量的定期调查数据等监测方案的制定有助于及时、准确地了解该区域的鸟类生存状况,从而侧面反映其栖息地和环境的变化情况。

综上,在本底调查的基础上,建议针对研究区的鸟类物种资源和地质环境特点统筹规划,以建立发展和保护和谐共生的长效机制,制定并落实长期有效的保护规划。

附录

附录Ⅰ 江苏东台鸟类名录

Appendix Ⅰ Birds list in Dongtai, Jiangsu

http:∥www.ere.ac.cn/attached/file/20230327/20230327152419_769.pdf