北京首都国际机场鸟击物种鉴定及防控建议

2023-11-25罗伏兵何宏轩

野生动物学报 2023年4期

王业，李壹，徐静，罗伏兵，何宏轩

（1.宁夏大学农学院，银川，750021；2.中国科学院动物研究所，北京，100101；3.北京首都国际机场股份有限公司，北京，100621；4.北京市动物疫病预防控制中心，北京，102600）

鸟击（bird strike）是指航空器在起飞、着陆或低空飞行过程中遭受飞鸟撞击的情况［1］。鸟击事件自航空业发展早期就已存在，随着航空业的迅速发展，全球范围内的鸟击事件愈发频繁。2008—2015 年，每年报告的鸟击事件平均为12 219起，几乎是2001—2007年年平均鸟击事件（6 702起）的2倍［2］。我国的鸟击事件也呈急剧上升趋势，2006—2015 年共发生鸟击事件17 135 起、鸟击事故征候1 125 起，2015 年中国民航因鸟击造成的经济损失约11 963.2 万元［3］。鸟击事件已成为威胁航空器飞行安全的一项重大安全隐患。

为有效预防鸟击事件的发生，减少鸟击对航空器的威胁，国内外研究者进行了诸多研究［4-6］，目前主要集中于对机场周边鸟类的物种组成、群落结构及生活习性的研究［6-9］，而关于鸟击物种鉴定的研究较少。DNA 条形码（DNA barcoding）技术已被证明可用于鸟击物种的鉴定［10-13］，该技术利用一段种内保守而种间具有明显差异的DNA 序列片段来进行物种鉴定［14］。线粒体细胞色素c 氧化酶亚基Ⅰ（cytochrome c oxidase subunit Ⅰ，COI）基因具有母系遗传、进化速度快和核苷酸替代率高等特点，被广泛用作通用的标准条形码基因片段［12］。因此，本研究利用DNA 条形码技术对2020 年5 月—2021 年4 月北京首都国际机场（PEK，以下简称“首都机场”）的鸟击残留物进行鉴定，分析鸟击发生规律，以期为鸟击防范工作提供可靠的数据支持，并制定科学、有效的安全防范措施，减少因鸟击对航空安全造成的威胁。

1 研究区概况

首都机场属于4F 级民用机场，共开通国内外航线200余条。机场地理坐标40°4' N，116°35' E，距市中心约25 km。2018 年，年旅客吞吐量突破1 亿人次，成为全球第2 个年旅客吞吐量过亿人次的机场［15］。该地区为典型的北温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温10～12 ℃，春（3—5 月）、秋（9—11 月）季节不明显，夏季（6—8 月）高温多雨，冬季（12—次年2 月）寒冷干燥（http：//www.weather.com.cn/cityintro/101010100.shtml）。

对机场周边的鸟类观测发现鸟情变化在春、秋迁徙季节较为复杂。家鸽（Columba）、绿头鸭（Anas platyrhynchos）、乌鸦（Corvusspp.）、鹭科（Ardeidae）鸟类、小型鸣禽及猛禽的活动较为频繁，鸟类迁徙在5 月和10月达到高峰；冬季鸟类较少且稳定，以雀形目（Passeriformes）的小型越冬鸟和中大型猛禽为主；夏季鸟类繁殖期结束后的鸟类种数相对稳定，但个体数量增多，以燕类和家鸽为主。

2 材料与方法

2.1 样品来源

2020 年5 月—2021 年4 月，从首都机场收集到138 份鸟击残留物，包括血液、羽毛和鸟类残肢等。所有鸟击残留物的收集和处理均按照《运输机场鸟击及动物侵入防范管理办法》［16］的要求进行。同时记录鸟击发生的日期、时间和航班等信息。

2.2 试验材料

血液/细胞/组织基因组DNA 提取试剂盒购自天根生化科技（北京）有限公司；PCR鉴定引物参考Hebert等［12］设计的引物（表1），并由北京六合华大基因科技有限公司合成。

表1 引物名称及序列Tab.1 Primer name and sequence

2.3 鸟击残留物鉴定

根据DNA 提取试剂盒说明书提取鸟击残留物的DNA，使用表1 所列引物进行PCR 扩增，使用1%琼脂糖凝胶电泳检测PCR 扩增产物，并将阳性产物回收，由北京六合华大基因科技有限公司测序。

3 结果

3.1 鸟击物种信息

2020年5月—2021年4月，共收集并成功鉴定鸟击残留物138份，确定为61个物种，隶属于2纲12目30 科，其中包含鸟纲（Aves）11 目29 科57 种，哺乳纲（Mammalia）1 目1 科4 种（表2）。鸟纲雀形目发生鸟击的次数最多，为103 次（图1），占总鸟击次数的74.64%。雀形目中共有38 种鸟发生鸟击，占总鸟击物种数的62.30%，其中鹟科（Muscicapidae）、柳莺科（Phylloscopidae）、百灵科（Alaudidae）和燕科（Hirundinidae）易发生鸟击（图2）。主要鸟击物种为云雀（Alauda arvensis）、金腰燕（Cecropis daurica）和红胁蓝尾鸲（Tarsiger cyanurus），鸟击次数大于10 次（表2）。

图1 首都机场在目级水平发生鸟击的次数Fig.1 The No.of bird strikes at the order level at PEK

表2 首都机场鸟击残留物物种鉴定信息Tab.2 Information on species identification of bird strike residues at PEK

3.2 鸟击规律分析

对收集的138 份鸟击残留物分析发现：2020 年5—10 月，鸟击次数逐渐增多，11 月开始鸟击次数逐渐降低，2021 年2—4 月，鸟击次数再次增多。鸟击次数高峰发生在2020年10月，占全年的38.41%，其次为9 月、8 月和11 月，鸟击次数均在10 次以上；2021年1月和2月发生鸟击的次数最低（图3）。

图3 2020年5月—2021年4月首都机场鸟击次数统计Fig.3 Number of bird strikes per month at PEK from May 2020 to April 2021

因有10 次鸟击事件的发生时间缺失，因此对剩余128 次鸟击事件的时间进行分析，发现夜间（18：00—次日06：00）发生鸟击的次数（77 次）明显高于白天（06：00—18：00）。白天鸟击主要发生在8月和10月；夜间鸟击高峰期发生在10月（图4）。

图4 首都机场鸟击发生的时间规律Fig.4 Temporal pattern of bird strikes at PEK

由于发生鸟击的物种以雀形目为主，因此对雀形目发生鸟击的规律进行分析。结果表明雀形目的鸟击高峰发生在10 月，且夜间发生鸟击的次数明显高于白天（图5）。

图5 首都机场雀形目鸟类鸟击发生规律Fig.5 Temporal pattern of bird strikes caused by Passeriformes at PEK

4 讨论

4.1 鸟击与鸟类型体大小的关系

本研究从138份鸟击残留物中共鉴定出61个物种，以云雀、金腰燕和红胁蓝尾鸲等机场常见的小型鸟（雀形目）为主要物种。大多数鸟类迁徙高度约为1 000 m，而小型鸟的飞行高度一般为500 m 以下，鸟类利用中低空区域迁徙，该区域鸟类活动的个体数量和种群密度均较高［17］，这可能是首都机场鸟击主要发生在低空区域且主要为小型鸟的主要原因。

4.2 鸟击与鸟类迁徙行为的关系

北京位于世界九大候鸟迁徙路线之一——东亚—澳大利西亚鸟类迁徙路线上，每年迁徙季都有数百种鸟在北京停留或繁衍，是迁徙候鸟的重要能量补充驿站和重要栖息地［18］。本研究发现，首都机场发生鸟击的物种主要以旅鸟和候鸟为主，这与其他机场的情况［19-20］类似。此外，2020 年5—10 月发生鸟击的次数逐渐增多，这一趋势与机场附近鸟类的活动具有一致性。根据机场日常鸟情监测，从春季迁徙季（3—5 月）开始到秋季迁徙季（9—11 月）结束，鸟类种群和数量逐渐增多，而冬季（12—次年2 月）鸟类种群和数量均较少。每年9—11 月，是燕科等雀形目鸟类活动最频繁的时期。此外，本研究分析鸟击发生的时间段，发现夜间发生鸟击的次数明显高于白天，这一情况在9—11 月尤为突出，可能与鸟类的迁徙规律有关。不同种类的鸟具有不同的迁徙习性，如小型鸟多选择在白天休息、夜间迁徙，猛禽则相反［21］。

5 防控建议

5.1 明确鸟击物种

对鸟击物种的准确鉴定是完善机场驱鸟措施的重要前提，获得真实的鸟击信息能使驱鸟人员有针对性地调整和完善驱鸟措施。然而目前对机场鸟击的研究大多集中于机场附近的鸟类群落和数量调查［6-7，9］，很少有关于机场鸟击物种鉴定的研究，且在收集鸟击残留物时存在样品信息记录不全面，缺少发生鸟击的具体时间和高度等信息，获取这些信息需要机场与鸟击防范等多个部门之间的协调与配合。