船舶噪声对菜子湖越冬大白鹭的行为影响分析

摘要：明确船舶噪声对水鸟的影响范围阈值，为通航船舶管理和水鸟保护提供科学依据。以引江济淮工程菜子湖航道为研究区域，采用模拟噪声法研究船舶噪声对长江中下游常见越冬候鸟大白鹭（Ardea alba）的正常栖息活动、警戒和飞行行为的影响，分析大白鹭对船舶噪声的响应阈值。结果表明：距声源 151～200 m 时，船舶噪声增加会干扰大白鹭正常栖息活动、增加警戒行为，一段时间后可能产生适应性，100 dB（A）会影响飞行行为但总体较小； 200 m 外的大白鹭种群，随着船舶噪声源强增加，其正常栖息活动基本不受干扰，仅在 100 dB（A）时飞行行为比例小幅增加，但各类行为基本不受影响。研究采用基于模拟噪声的水鸟行为影响程度分析方法，有效实现了船舶噪声影响范围的阈值判定。

关键词：大白鹭；水鸟保护；船舶噪声；行为影响；菜子湖

中图分类号：Q958 " " " "文献标志码：A " " " "文章编号：1674-3075（2024）06-0107-08

噪声是影响野生动物行为的重要环境因素（Slabbekoorn amp; Ripmeester，2008；Barber et al，2009）。噪声增加了声环境的复杂性，对野生动物产生多种影响，包括动物发声行为的改变、栖息地数量的减少、警惕性和觅食行为的变化，以及对个体健康和生态群落结构影响等（Shannon et al，2016；Rosa amp; Koper，2018）。当前，人口增长、城市化和资源开采等要素的变化使得噪声在未来数十年内仍将持续增加，噪声对野生动物构成威胁的风险也将相应增加（Jerem amp; Mathews，2020）。

交通工具等产生的噪声振幅高、频率低、传播距离远，频率一般在2～4 kHz，正好处于鸟类最佳听力范围（Slabbekoorn amp; Peet，2003）。噪声可以多种方式影响鸟类，包括对耳部的物理损伤，造成应激、惊飞和趋避反应，进而影响鸟类繁殖成功率、干扰声音交流和阻碍察觉捕食者等（Ortega，2012）。与两栖类动物相比，鸟类更容易受到交通噪声的影响，且距离交通运输线越近，噪声对鸟类物种多样性和种群结构的影响越明显（Herrera-Montes amp; Aide，2011）。由于交通运输产生的低频噪声可以掩蔽相同频率范围内的其他声信号，因此低频发声的鸟类更易受交通噪声影响，而高频发声的鸟类种群能够更好地栖息在嘈杂的城市环境中（Hu amp; Cardoso，2009；Goodwin amp; Shriver，2010）。此外，部分行为可塑性较强的鸟类可通过上调鸟鸣声频以适应噪声带来的影响（Slabbekoorn，2013），该现象在雀形目鸟类中较为常见（Hu amp; Cardoso，2010）。

针对船舶噪声，已有的研究主要聚焦于噪声评价（朱同德，1989；邱家兴等，2014）、噪声特性（周越等，2000；唐帅等，2018）及噪声污染控制（柏玉锋，2010；程丹，2010；任柯融，2015）等主题。在船舶噪声对动物的影响方面，相关研究主要关注噪声对于鱼类影响（施慧雄等，2010；林听听等，2020；刘滨等，2020）。湖泊、水库、河道等水域一方面是船舶的交通区域，另一方面也是水鸟的重要栖息地。已有研究通过采取模拟试验的方式开展了船舶噪声对豆雁（Anser fabalis）和白头鹤（Grus monacha）等水鸟影响的研究。Wang等（2022）的研究表明噪声源强和干扰距离对豆雁的行为有明显影响，但噪声持续时间没有影响；随着噪声源强的增加，豆雁觅食频率降低，警惕和飞行频率增加，噪声源强在70 dB（A）以上尤其明显。陈晓娟等（2023）的研究表明，在相同距离梯度下，随噪声源强增加，白头鹤正常栖息活动受影响程度也随之增加，但存在一定的噪声适应区间；对比不同的距离梯度，白头鹤行为特征差异较小。

为进一步明确船舶噪声对水鸟的影响范围阈值，实现航运活动的空间管理，本文以我国长江中下游湿地中常见大中型涉禽大白鹭（Ardea alba）为研究对象，通过模拟试验分析船舶噪声在不同源强和不同距离条件下对大白鹭正常栖息活动、警戒、飞行等行为的影响，分析了大白鹭对船舶噪声距离的响应阈值，以期为通航船舶管理和水鸟保护提供科学依据。

1 " 材料与方法

1.1 " 研究区域

选取引江济淮工程航运线路水体菜子湖为研究区域（图1a）。菜子湖线是引江济淮工程双线引江布局的主力线路，对保障引江济淮工程安全运行和维护工程效益意义重大。同时，菜子湖也是候鸟在东亚迁徙路线上的重要越冬地和停歇地，对生物多样性保护具有重要意义（王晓媛等，2018）。引江济淮工程航运在运行过程中将不可避免地产生船舶噪声，可能对菜子湖分布的越冬水鸟产生不利影响。已有研究与监测结果显示，菜子湖水鸟适宜生境主要分布于双兴村、胡王庄、车富村、石会村、梅花团结大圩、菜子湖国家湿地公园等区域（图1b），距离航道较近（李红清等，2022；朱秀迪等，2022）。

1.2 " 模拟试验方案

研究采用的试验方案与陈晓娟等（2023）的基本一致，模拟试验步骤如下。

1.2.1 " 选取研究对象 " 根据此前研究确认的大白鹭分布较为集中区域（图1b），采用望远镜观察大白鹭分布情况；根据区域内大白鹭数量、位置、距声源设备的距离和周围人为干扰情况等因素综合考虑确定试验研究对象，并统计大白鹭数量。

1.2.2 " 布置声源设备和噪声测量设备 " 录制安徽省通江航道常见1 000 t级船舶运行排气筒噪声作为模拟试验噪声源。结合现场地形条件选取距离研究对象较近且不会对大白鹭行为产生影响的位置布置声源设备，声源设备面向大白鹭分布方向。采用三角架固定经校准后的噪声计，并放置在声源设备前方1 m处，三角架离地高度约0.6 m。

1.2.3 " 观测记录 " 播放噪声，观测越冬期大白鹭行为反应，并记录对应的大白鹭数量。

（1）按照表1中的噪声源强梯度水平从小到大依次播放船舶噪声。

（2）每个梯度水平的噪声播放5 min，在5 min内采用瞬时扫描法分3次（第0～1分钟、第2～3 分钟和第4～5 分钟）观测大白鹭行为特征及对应的数量，并做好记录；播放噪声期间同步做好噪声测量工作。大白鹭行为分类与定义详见表2。

1.2.4 " 测算大白鹭与声源的距离 " 在噪声试验过程中，同步采用经纬仪分别测出人员甲、人员乙与大白鹭方向的夹角α和β；采用皮尺测量甲、乙人员之间的距离L。通过构建三角形（图2）并采用三角形相关定理计算大白鹭到噪声源的最近距离D。

[D=L∙sinβsin（α+β）] " " " " " " " " " ①

式中：D为声源设备到水鸟的距离，m；α，β分别为人员甲、人员乙与大白鹭间的夹角；L为人员甲与人员乙之间的距离，m。

1.3 " 船舶噪声对大白鹭行为影响分析方法

按照大白鹭行为特征分类对数据进行统计分析（陈晓娟等，2023）。将大白鹭行为分为3大类，包括正常栖息活动（休息、修整、行走、社会、觅食）、警戒和飞行。分别计算3大类行为个体数量占种群数量的百分比，然后计算5 min内3次试验结果的算术平均值；分别分析大白鹭3类行为百分比随噪声源强增加的变化，研究船舶噪声源强增加对距声源不同距离的大白鹭3类行为的影响。

综合考虑数据的准确性、可靠性和可比性，在数据处理过程中，通过以下方法筛选、处理试验数据：

（1）将水鸟距声源的距离以50 m为单位进行分组，对同一组内的试验数据进行合并，合并方式为计算同组内不同距离水鸟行为比例的算术平均值；

（2）合并数据后，选取距离组数≥3，且每组种群数量≥10的试验数据进行分析。

1.4 " 船舶噪声对水鸟行为影响程度判定方法

本研究根据菜子湖无噪声试验时大白鹭平均5 min内的行为变化规律，以10%为大白鹭正常行为变化数量比例，提出一种船舶噪声对水鸟行为影响程度判定方法，作为船舶噪声对水鸟正常栖息活动产生干扰影响的依据。对于水鸟的影响从小到大划分为“基本无影响”“影响较小”“一般影响”“影响较大”4个等级，其判断基本规则如下：

（1）船舶噪声源强逐渐增加的过程中，正常栖息活动个体比例整体变化幅度≤10%，及正常栖息活动个体比例呈逐步增加趋势，且试验后增加比例gt;10%，为“基本无影响”。

（2）船舶噪声源强逐渐增加的过程中，正常栖息活动个体比例呈逐步减少趋势，且试验后减少比例gt;10%，则：

（a）试验后减少比例gt;10%，且≤20%时，为“影响较小”；

（b）试验后减少比例gt;20%，且≤30%时，为“一般影响”；

（c）试验后减少比例gt;30%，为“影响较大”。

（3）船舶噪声源强逐渐增加的过程中，正常栖息活动个体比例呈现出波动增加趋势或波动后回到原值，且波动幅度gt;10%，为“影响较小”。

（4）船舶噪声源强逐渐增加的过程中，正常栖息活动个体比例呈现出波动减少趋势，且波动幅度gt;10%，则：

（a）试验前后减少比例≤20%时，为“影响较小”；

（b）试验前后减少比例gt;20%，且≤30%时，为“一般影响”；

（c）试验前后减少比例gt;30%，为“影响较大”。

2 " 结果与分析

2.1 " 对大白鹭正常栖息活动影响

船舶噪声源强对距声源不同距离的大白鹭正常栖息活动的影响见图3。随着噪声源强增加，距声源151～200 m的大白鹭正常栖息活动个体比例为29.0%～63.8%，呈先下降后上升再小幅波动变化。船舶噪声播放之初，噪声源强70 dB（A）时，相比于空白组，大白鹭正常栖息活动个体比例明显下降；噪声源强在70～80 dB（A）逐渐增加，比例随噪声增加而上升。当噪声源强进一步在80～90 dB（A）逐渐增加时，比例随噪声增加而下降，表明在该噪声水平区间内噪声源强越大，大白鹭正常栖息活动受干扰的影响越大。当噪声源强增加到100 dB（A）水平时，比例又逐渐回升，可能因为大白鹭逐渐适应了船舶噪声，其正常栖息活动所受的干扰影响有所减轻。

随着噪声源强增加，距声源201～250 m的大白鹭正常栖息活动个体比例为93.3%～100%，总体变化不大。当噪声源强在70 dB（A）和80 dB（A）时，正常栖息活动个体比例略有下降，当噪声源强增大到90 dB（A）和100 dB（A）时，该比例逐渐恢复到了100%，可能是由于少部分受影响的个体逐渐适应了船舶噪声，又恢复了正常栖息活动。结果表明在该距离下噪声源对该组大白鹭正常栖息活动影响不大。

随着噪声源强增加，距声源251～300 m的大白鹭正常栖息活动个体比例在94.3%～100%，总体变化不大。噪声源强在0～90 dB（A）逐渐增加时，大白鹭正常栖息活动均未受到影响，表明该组大白鹭正常栖息活动基本不受噪声源强增加影响；当噪声源强增加到100 dB（A）时，比例随噪声增加而小幅下降至94.3%，表明在该噪声水平下，大白鹭正常栖息活动受到了一定的干扰，但影响不大。

2.2 " 对大白鹭警戒行为影响

船舶噪声源强对距声源不同距离的大白鹭警戒行为的影响见图4。随着船舶噪声源强增加，距声源151～200 m的大白鹭警戒个体比例在31.9%～52.2%。船舶噪声播放之初，噪声源强在0～80 dB（A）逐渐增加时，大白鹭警戒个体比例基本保持不变，警戒行为总体未受噪声增大的影响；噪声源强在80～90 dB（A）逐渐增加时，比例由36.2%增加至52.2%，表明在该噪声范围内，噪声源强越大，对大白鹭警戒行为的影响越大；当噪声源强在90～100 dB（A）逐渐增加时，比例随噪声增加又下降至31.9%，可能是因为大白鹭逐渐适应了船舶噪声，影响有所减轻。

随着船舶噪声源强增加，距声源201～250 m的大白鹭警戒个体比例在0～6.7%波动，总体变化不大。在噪声水平为70 dB（A）和80 dB（A）时警戒比例略有增加，随后在船舶噪声源强增加至90 dB（A）和100 dB（A）过程中，大白鹭逐渐适应了船舶噪声，警戒比例下降为0。结果表明在该距离下噪声源强增加对该组大白鹭警戒行为的影响不大。

随着船舶噪声源强增加，距声源251～300 m的大白鹭警戒个体比例一直为0，表明在该距离下噪声源强增加对该组大白鹭警戒行为的影响不大。

2.3 " 对大白鹭飞行行为影响

船舶噪声源强对距声源不同距离的大白鹭飞行行为的影响见图5。随着船舶噪声源强增加，距声源151～200 m的大白鹭飞行个体比例为0～30.4%。噪声水平达到70 dB（A）时，飞行比例大幅增加至30.4%，该结果是70 dB（A）水平试验过程中有车辆经过而产生的惊扰造成的，与噪声源强关系不大；噪声水平为80 dB（A）和90 dB（A）时，飞行行为比例下降为0；噪声水平达到100 dB（A）时，飞行行为比例小幅增加至7.2%，表明在该噪声水平下，大白鹭飞行行为受到了一定的影响。

随着船舶噪声源强增加，距声源201～250 m的大白鹭飞行个体比例一直保持为0。结果表明在该距离下噪声源强的增加对该组大白鹭飞行行为的影响不大。

随着船舶噪声源强增加，距声源251～300 m的大白鹭飞行个体比例总体保持不变。仅噪声水平达到100 dB（A）时，飞行行为比例由0小幅增加至5.7%，表明在该噪声水平下，大白鹭飞行行为受到了一定的影响。

2.4 " 对大白鹭行为总体影响

船舶噪声对距噪声源不同距离的大白鹭3类行为的总体影响情况见图6。

大白鹭距声源151～200 m时，在70 dB（A）水平下开展试验时有车辆经过导致大白鹭飞行行为比例骤增。除去该影响，船舶噪声增加会对大白鹭正常栖息活动产生一定干扰，增加其警戒行为，但一段时间后大白鹭可能对一定噪声水平范围内的船舶噪声产生适应性，使警戒行为比例恢复原来水平；船舶噪声增加至100 dB（A）会影响大白鹭飞行行为，但总体影响较小。此外，该组大白鹭整体警戒比例较高，可能是该组试验所在地梅花团结大圩的人类活动较为频繁所导致。

大白鹭距声源201～250 m时，噪声源强增加会对大白鹭正常栖息活动产生一定干扰影响，增加大白鹭警戒行为，但总体影响很小，并且随着噪声源强继续增加，大白鹭可能对一定噪声级范围内的船舶噪声产生适应性，使得警戒行为比例转而下降；另外，在该距离下噪声源强增加对该组大白鹭飞行行为基本不产生影响。

大白鹭距声源251～300 m时，随着船舶噪声源强增加，大白鹭正常栖息活动基本没有受到干扰。仅在噪声水平达到100 dB（A）时，飞行行为比例由0小幅增加至5.7%。该结果表明，在该距离下噪声源强增加对该组大白鹭各类行为基本不产生影响。

2.5 " 船舶噪声对大白鹭行为的影响程度及影响范围

根据1.3节判定方法，结合2.1节相关图表及试验结果分析，船舶噪声对于大白鹭的影响程度及影响范围如表3。结果显示，随着船舶噪声源强增加，噪声源对200 m以内的大白鹭种群的正常栖息活动将造成一定干扰影响，对200 m外的大白鹭种群则基本无影响。

3 " 讨论

船舶噪声的环境影响是航运工程生态环境保护关注的重点。目前，内河航运噪声对沿岸居民生活影响及对江豚等水生生物的影响报道较多（McKinney et al，2005；郑惠君，2003）。湖泊、水库、河道等水域一方面是船舶的交通区域，另一方面也是水鸟等野生动物重要的栖息地。然而，针对船舶噪声对水鸟影响的研究十分匮乏，严重制约航运工程的生态保护相关工作。本研究以引江济淮航运工程为研究案例，采用模拟噪声方法分析了船舶噪声对我国常见冬候鸟大白鹭的行为影响，结果表明噪声源对200 m以内的大白鹭种群的正常栖息活动将造成一定干扰影响，对200 m外的大白鹭种群则基本无影响。该结果与王素娟（2021）在长江中下游升金湖对大白鹭的相关研究结果较为一致，均表明高于80 dB（A）的噪声会对大白鹭产生惊飞影响。吴杨（2011）在青藏高原的研究表明黑颈鹤（Grus nigricollis）对公路的回避距离为135.18 m，陈栋等（2008）在东洞庭湖自然保护区研究表明距离公路150 m的绿头鸭（Anas platyrhynchos）受到严重影响时会惊飞，本研究显示船舶噪声对大白鹭的影响在距离超过200 m时几乎消失。上述研究差异一方面与噪声声源和传播环境有关，另一方面不同鸟类对噪声的耐受性也不同。耐受性大的个体能够承受较大的噪声刺激，耐受性小的个体则会将较低的噪声刺激认定为风险，并表现出应激行为反应（蒋一婷，2014）。本研究结果也进一步说明菜子湖区域越冬大白鹭对噪声耐受性大于青藏高原黑颈鹤和洞庭湖区绿头鸭。此外，本研究还发现近距离（151～200 m）噪声源强持续增加至90～100 dB（A）时，大白鹭又恢复正常栖息活动，说明大白鹭对短时段噪声具有一定适应性。

当前，已有研究多采用实际噪声环境下的野外观测和模拟噪声野外试验方法开展交通噪声对鸟类行为影响相关研究。例如，王云等（2011）通过观测汽车匀速行驶和徒步2种噪声环境下不同越冬水鸟的远离和惊飞反应，研究了纳帕海环湖公路噪声对黑颈鹤等重要水鸟的回避行为，发现鸟类对公路的回避距离与鸟类种群大小无关，受其初始状态及距公路距离影响较大。刘刚等（2018）的模拟实验结果表明，画眉鸟（Garrulax canorus）退避行为受道路交通噪声的影响，距离噪声源越近退避率越高。然而，由于受水陆交通工具噪声源的巨大差异和河流湖泊等水鸟栖息地的噪声传播环境的影响，野外研究船舶噪声对水鸟影响的难度相对较大。此外，为更好服务航道工程环境保护相关工作，需提前探明船舶噪声可能产生的环境影响。本文探索性地提出了船舶噪声对大白鹭影响范围阈值的判定方法，一方面初步明确了船舶噪声对大白鹭的影响程度和范围，为船舶噪声对菜子湖水鸟总体的影响分析提供了数据依据，另一方面也为菜子湖通航管理提供了重要支撑。但本研究也存在一定的局限性。受试验条件限制，本研究采用了噪声回放的方式模拟船舶噪声，该工况与通航阶段实际情况仍存在一定差异，建议在航道试验性通航阶段，持续开展船舶噪声对水鸟行为影响研究，并以原位试验替代现有的模拟试验，从而得到更加可靠的影响程度及影响范围结果。

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（责任编辑 " 郑金秀）

Influence of Ship Noise on the Behavior of Overwintering Ardea alba in Caizi Lake

YANG Yan1， HAO Hao‐xin1， CAI Jin‐zhou1， CHENG Bo1， CHEN Xiao‐juan1， WANG Su‐juan2， JIANG Bo1

（1. Changjiang Water Resources Protection Institute， Wuhan " 430051， P.R. China;

2. College of Resources and Environment Engineering， Anhui University， Hefei " 230031， P.R. China）

Abstract：Lakes， reservoirs， rivers， and other surface waters allow boat transport and provide important habitat for waterbirds. However， navigation on the waterways inevitably generates noise， which can have adverse effects on overwintering water birds. In this study， Caizi Lake， an important overwintering and resting site for migratory birds， was selected as the research site and Ardea alba （great egret）， a common wetland bird in the middle and lower Yangtze River， was selected as the subject. We explored the effect of ship noise on the behavior of overwintering A. alba with a simulation experiment， focusing on vigilance and flight. The birds were exposed to 5 noise levels： background noise， 70， 80， 90 and 100 dB（A）， at three distances （151-200 m， 201-250 m， 251-300 m）. Results show that increasing ship noise intensity did alter the habitat activities of A. alba. Within a distance of 151-200 m from the source， ship noise at different intensities interfered with normal great egret activity and increased the level of vigilance. At a ship noise level of 90-100 dB， flight behavior was slightly influenced， indicating that great egrets can adapt to a short-term increase in ship noise. Beyond 200 m， flight activity increased slightly at a noise intensity of 100dB， but other activities of A. alba were influenced very little by ship noise at any intensity. In conclusion， the simulation experiment effectively determined the threshold for ship noise impact， providing scientific support for managing navigation on Caizi Lake to protect migratory birds， as well as data and a scientific reference for managing other navigable waterways.

Key words：Ardea alba; water bird protection; ship noise; effect on behavior; Caizi Lake