2023, Vol. 47
文章信息
- 刘威, 张星烁, 徐海根, 杨波, 曹铭昌, 熊天石, 韩永祥, 袁屏, 伊剑锋, 周大庆. 2023.
- LIU Wei, ZHANG Xing-shuo, XU Hai-gen, YANG Bo, CAO Ming-chang, XIONG Tian-shi, HAN Yong-xiang, YUAN Ping, YI Jian-feng, ZHOU Da-qing. 2023.
- 江苏近海海域鸟类多样性及其与风电、养殖关系分析
- Bird diversity in Jiangsu offshore waters: its analysis and relationship with wind farms and mariculture
- 海洋科学, 47(4): 89-107
- Marine Sciences, 47(4): 89-107.
- http://dx.doi.org/10.11759/hykx20210804001
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文章历史
- 收稿日期：2021-08-04
- 修回日期：2022-12-26
2. 国家海洋局 南通海洋环境监测中心站, 江苏 南通 226002;
3. 江苏省野生动植物保护站, 江苏 南京 210036;
4. 连云港墟沟小学, 江苏 连云港 222042;
5. 南京图书馆, 江苏 南京 210018
2. Nantong Marine Environmental Monitoring Center, Nantong 226002, China;
3. Jiangsu Wildlife Conservation Department, Nanjing 210036, China;
4. Xugou Primary School in Lianyungang, Lianyungang 222042, China;
5. Nanjing Library, Nanjing 210018, China
鸟类多样性是地球生命系统中重要的组成部分, 对生态质量的好坏以及生态系统服务功能的完整性具有指示作用[1-2]。中国海洋面积广阔, 具有较高的海洋鸟类多样性[3-5]。江苏沿海作为国际重要鸟区[6-7], 其近海海域鸟类多样性了解较少, 缺乏系统的调查梳理。《江苏省志生物志·动物篇》(2005年)和《江苏鸟类》(2015)分别记录了10种和11种江苏近海鸟类[8-9]。李悦民等则记载了129种连云港前三岛鸟类[10]。此外, 自20世纪以来, 在江苏近海海域陆续记录到较多江苏省新纪录鸟种, 如黄嘴潜鸟(Gavia adamsii)、长嘴斑海雀(Brachyramphus perdix)和长尾贼鸥(Remco Steggerda)等[11-13], 表明江苏近海海域具有较高的鸟类多样性水平且亟待系统认识。
近年来, 随着近海海域开发利用强度不断提升, 海洋污染、渔业捕捞、船只旅游以及外来物种捕食等因素不断威胁着近海鸟类的生存质量和多样性水平[14-19]。当前, 风电建设和养殖作业是近海海域主要的人为活动之一。有报道显示, 近海养殖会干扰底栖动物和微生物群落结构以及水环境特征[20-21], 且风电建设也会对鸟类的迁徙、觅食和繁殖等生态活动产生影响, 导致生物量损失和栖息地质量下降[22-25]。
本研究通过对江苏近海海域进行不同季节的野外调查, 研究区域内鸟类群落的组成结构和空间分布, 系统梳理近40年来(1980年至今)江苏近海海域的鸟类物种。结合遥感解译和鸟类多样性调查, 探讨近海养殖和风电建设与鸟类多样性的相关性, 为近海海域的合理开发和生态监测提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 研究地点及研究对象江苏省地处我国沿海中部, 管理海岸线北起连云港市赣榆区的绣针河口, 南抵长江口北岸, 管理海域总面积1.18万km2, 其中连云港近海2 012 km2, 盐城5 874 km2, 南通3 885 km2。江苏海域共辖海岛32个, 是全国海岛数量较少的沿海省份之一, 总面积为59 km2, 海岛岸线长度为94.3 km, 海岛潮间带面积9.2 km2[26]。江苏近海海域生物资源丰富, 是鱼类、大型底栖动物、鸟类、鲸豚类的重要栖息地。江苏沿海位于我国黄渤海生物多样性保护优先区域以及东亚–澳大利西亚迁徙路线中段, 承载着较高的鸟类多样性和众多珍稀濒危物种[27-28]。
1.2 近海海域鸟类调查及资料收集调查团队于2020年春、夏、秋、冬四个季节对江苏近海海域开展鸟类多样性调查, 出海地点从南至北依次为南通如东县、盐城东台县、盐城射阳县、连云港灌云县以及连云港东西连岛, 航迹分别编号为L1~L5(图 1)。调查团队由具有鸟类调查基础、鸟类物种辨识能力较高的专业人员组成, 调查中使用双筒望远镜和单筒望远镜进行白天长时间观察, 辅以长焦镜头和相机进行拍照识别。调查过程中, 记录鸟类物种、个体数、活动状态、经纬度、威胁因素及干扰强度。基于中国知网等数据库和专家咨询, 整理历年来江苏省近海海域相关文献、专著和公民观鸟记录。鸟类分类体系参照《中国鸟类分类与分布名录》(第三版)[29], 保护等级参照2021年新调整的《国家重点保护野生动物名录》[30], 受威胁等级参照世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN Red List of Threatened Species)[31]和《中国脊椎动物红色名录》[32]。
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| 图 1 江苏近海海域鸟类调查航迹 Fig. 1 Bird survey line in the coastal waters of Jiangsu Province |
选取2020—2021年间8幅卫星遥感影像, 采用的卫星数据源来自于高分一号(GF-1)和Landsat 8卫星, 采集时间为当日低潮期间, 云量小于3%。在遥感图像直方图中, 风电机和筏式养殖与海水背景呈现明显的反射率差异, 可根据高清影像进行目视解译, 并利用ArcGIS 10.2软件进行矢量化。获取江苏近海海域风电建设和筏式养殖空间数据集, 分析其现状特征。
1.4 数据处理物种多样性指数是研究群落结构特征的一种方法。它可以用来比较栖息在不同生境中或同一生境在不同的时间内鸟类群落内种类的多少和各种间个体数的分布均匀性, 是测定鸟类群落丰富度的指标。在此, 我们将其用来比较江苏近海海域鸟类多样性的时空变化。以Shannon-Wiener指数测算物种多样性和Pielou指数测算群落均匀度水平。
Shannon-Wiener多样性指数[33]:
Pielou均匀度指数[34]:
式中, S为鸟类数量; Pi为第i种鸟个体数量占全部鸟种个体数量的比例。
数据处理和统计分析使用SPSS 20.0软件。为保证统计的准确性, 所有数据均先采用Kolmogorov- Smirnov方法检验数据的正态性。将鸟类多度和丰度作为因变量, 观测点距风电场和筏式养殖区的直线距离为因变量。距离为0 m表示观测点在风电场或筏式养殖区域内。利用Pearson相关性分析检验鸟类多度和丰度与风电场、筏式养殖在距离尺度上有无相关性, 显著性水平设置为α = 0.05。
2 结果与分析 2.1 江苏近海鸟类组成及多样性变化本次系统调查共发现江苏近海海域鸟类69种2 393只, 隶属于11目27科(表 1)。其中, 鸻形目和雀形目鸟类是江苏近海海域上的优势类群, 物种数皆为22种, 个体数分别为1 464只和148只。鹱形目鸟类在江苏近海海域具有稳定的存在, 本次调查统计到18只黑叉尾海燕(Hydrobates monorhis)。江苏近海海域不仅为鹱形目等海鸟的重要栖息地, 也对鸻形目、雀形目、鸽形目等鸟类的觅食、迁徙和越冬行为起到重要的支撑作用。根据2021年发布的《国家重点保护野生动物名录》[30], 江苏近海出现国家一级保护鸟类1种, 黑嘴鸥(Saundersilarus saundersi); 国家二级保护鸟类8种, 为白腰杓鹬(Numenius arquata)、大杓鹬(Numenius madagascariensis)、翻石鹬(Arenaria interpres)等。根据世界自然保护联盟(IUCN, 2020)[31], 濒危(Endangered)鸟类1种, 易危(Vulnerable)鸟类2种, 近危(Near Threatened)鸟类4种。《中国脊椎动物红色名录》[32]中易危鸟类2种, 近危鸟类6种, 数据缺乏(Data Deficient)鸟类2种。
| 目 | 科数 | 占总科数比例/% | 物种数量 | 占总物种数量比例/% | 个体数量/只 | 占总个体数比例/% |
| 雁形目 | 1 | 3.70 | 8 | 11.59 | 673 | 28.12 |
| 䴙䴘目 | 1 | 3.70 | 2 | 2.90 | 5 | 0.21 |
| 鹤形目 | 1 | 3.70 | 1 | 1.45 | 23 | 0.96 |
| 鸻形目 | 5 | 18.52 | 22 | 31.88 | 1 464 | 61.18 |
| 鹱形目 | 1 | 3.70 | 1 | 1.45 | 18 | 0.75 |
| 鹈形目 | 1 | 3.70 | 5 | 7.25 | 49 | 2.05 |
| 鹰形目 | 1 | 3.70 | 2 | 2.90 | 3 | 0.13 |
| 隼形目 | 1 | 3.70 | 3 | 4.35 | 4 | 0.17 |
| 雀形目 | 13 | 48.15 | 22 | 31.88 | 148 | 6.18 |
| 鸽形目 | 1 | 3.70 | 2 | 2.90 | 5 | 0.21 |
| 佛法僧目 | 1 | 3.70 | 1 | 1.45 | 1 | 0.04 |
| 总计 | 27 | 100 | 69 | 100 | 2 393 | 100 |
结合资料调研和本次调查, 本研究将江苏近海海域记录鸟类丰富到182种(表 2), 包括鹱形目、潜鸟目、鲣鸟目等海洋性鸟类以及雀形目、鸽形目等陆域鸟类。2020年调查到的鸟类物种占总记录鸟种数的37.91%, 首次记录到的鸟种有27种, 主要为雁形目、鸻形目、隼形目和雀形目鸟类。32种鸟类在近30年后再次在江苏海域得到记录, 96种鸟类在近30年间未能得到记录, 主要为20世纪70~90年代在前三岛调查鸟种, 包括雀形目、鸻形目、鹱形目、鲣鸟目等鸟类[10]。参照《中国鸟类分类与分布名录》(第三版)[29]以及中国观鸟记录中心数据, 文献记录的乌嘴柳莺、金眶鹟莺和粉红胸鹨暂未收到江苏类名录中。
江苏近海海域中, 鸟类多样性水平存在着时空分布差异(表 3)。连云港地区在春季调查到鸟类物种数和Shannon-Wiener多样性指数最高, 夏季个体数最多; Pielou均匀度指数表明冬季时, 连云港地区的鸟类物种和个体数组成较为均衡。盐城地区在秋季调查到的鸟类物种数和个体数最多, 而Shannon- Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数最低, 表明秋季时盐城主要由迁徙鸟类组成, 优势种明显。南通地区在冬季时鸟类物种数、个体数和Shannon-Wiener多样性指数最高, 表明该季节南通近海海域鸟类的多度和丰度水平均高于其他阶段。可见, 鸟类多样性水平在江苏近海海域的不同地区呈现出特定的季节变化特征。
| 地点 | 季节 | 物种数 | 个体数 | Shonnon-Wiener Index | Pielou Index |
| 连云港 | 春 | 16 | 86 | 1.82 | 0.66 |
| 夏 | 14 | 367 | 1.13 | 0.43 | |
| 秋 | 3 | 104 | 0.48 | 0.43 | |
| 冬 | 5 | 36 | 1.07 | 0.67 | |
| 盐城 | 春 | 8 | 28 | 1.60 | 0.77 |
| 夏 | 8 | 292 | 1.18 | 0.57 | |
| 秋 | 25 | 666 | 1.00 | 0.31 | |
| 冬 | 4 | 14 | 1.10 | 0.80 | |
| 南通 | 春 | 7 | 102 | 0.93 | 0.48 |
| 夏 | 10 | 164 | 1.43 | 0.62 | |
| 秋 | 12 | 73 | 1.86 | 0.75 | |
| 冬 | 27 | 463 | 2.35 | 0.71 |
基于遥感影像和野外调查, 获取江苏近海海域风电建设和筏式养殖现状数据(图 2)。筏式养殖主要分布在连云港的苏北浅滩, 南通近海浅滩地区也存在一定程度的筏式养殖, 盐城近海海域无较大面积的筏式养殖。筏式养殖在江苏近海海域多存在于浅滩生境中, 且成片分布, 开展紫菜养殖生产。当前风电建设在江苏近海海域皆有分布。其中, 南通近海海域风电建设强度远高于盐城和连云港地区, 与筏式养殖具有空间上的重叠。连云港近海海域风电建设范围最小, 盐城地区居中。整体上, 风电建设和筏式养殖面积占据了江苏近海海域较大的比例, 是影响生物多样性不可忽视的人为活动因素。
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| 图 2 江苏近海海域风电场和筏式养殖 Fig. 2 Wind farms and Raft mariculture in Jiangsu offshore waters |
江苏近海海域鸟类多样性水平与风电建设、筏式养殖呈现出特定的季节变化和距离特征。整体上, 四个季节的鸟类多度和丰度与鸟类距风电场距离为正相关关系, 斜率为正值, 表明距风电场越远, 鸟类的物种数和个体数水平更高(图 3)。相关性检验表明鸟类多度与距离变化为显著正相关(Pearson rank correlation, r = 0.181, N = 214, P = 0.008 < 0.05), 即本次调查中鸟类物种数对风电场的敏感性较高。对于筏式养殖, 鸟类的多度(Pearson rank correlation, r = –0.369, N = 91, P = 0.00 < 0.05)和丰度(Pearson rank correlation, r = –0.349, N = 90, P = 0.001 < 0.05)与距离尺度皆呈现出显著的负相关关系, 斜率为负值, 表明筏式养殖区域对鸟类具有一定的吸引能力(图 4)。夏季(Pearson rank correlation, r = –0.325, N = 40, P = 0.04 < 0.05)和冬季(Pearson rank correlation, r = –0.519, N = 21, P = 0.016 < 0.05)鸟类的丰度与距离尺度为显著负相关, 春季和秋季相关性不显著。夏季鸟类(Pearson rank correlation, r = –0.368, N = 40, P = 0.019 < 0.05)的多度与距离尺度为显著负相关, 其余季节相关性不显著。
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| 图 3 鸟类多度和丰度与距风电场距离关系分析 Fig. 3 Relationship betw een bird diversity and the distance to wind farms |
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| 图 4 鸟类多度和丰度与距筏式养殖距离的关系分析 Fig. 4 Relationship between bird diversity and the distance to Raft mariculture |
江苏近海海域自20世纪70年代以来, 一直是江苏鸟类研究关注的重要区域, 包括前三岛鸟类繁殖生态、省级鸟类新纪录的发现等[10, 35-36], 不断丰富着江苏近海海域鸟类的多样性水平。在1995年江苏省海岛资源综合调查和2003年“908”专项海岛海岸带调查后, 江苏近海海域已近20年尚未开展系统的鸟类多样性资源调查。近年来, 江苏近海海域相继开展了针对大型底栖生物、沉积物重金属、微塑料、生态系统服务价值评估和水文特征等方面的系统调查[37-41], 鸟类多样性未能得到足够的关注。本研究系统地梳理了江苏近海鸟类多样性组成。通过本次调查, 结果表明迁徙经过的雀形目、鸻形目以及越冬的雁形目、鹤形目也是江苏近海海域不可忽视的重要组成部分, 具备一定的种群规模。
尽管随着沿海开发水平不断提升, 江苏近海海域仍是潜鸟目、鹱形目等远洋性鸟类的重要分布区, 对于受胁严峻的鹱类保护具有重要意义[42-43]。长嘴斑海雀、黑叉尾海燕等14种江苏近海海域分布鸟类为《中国脊椎动物红色名录》[32]中数据缺乏鸟类, IUCN红色名录[31]中近危鸟类。因此, 江苏近海海域鹱形目、鲣鸟目、潜鸟目等罕见鸟类的种群调查对于中国海鸟数据的补充以及全球尺度海洋性鸟类的保护具有重要意义。
3.2 风电建设与筏式养殖对鸟类多样性的影响生境完整性和科学的空间规划是生态系统健康发展的关键要素[44-47]。近海海域高强度的人为活动对海洋生物多样性具有较大的扰动影响, 导致栖息地丧失和物种受胁水平上升, 增加生态系统脆弱性[14, 19, 48]。陆地和滨海湿地风电场建设对鸟类多样性的影响已开展了较多研究, 主要涉及(1)对鸟类栖息和觅食的影响; (2)对鸟类迁徙的影响; (3)对鸟类存活率的影响; (4)对鸟类繁殖的影响4个方面[22-24, 49]。我国海上风电场建设对鸟类多样性的研究较少, 多为分析风电场建设对鸟类组成的影响[50-51]。本研究发现海上鸟类多样性与距风电场距离呈现显著性正相关, 鸟类出现明显的规避行为, 这与广东连州海上风电场鸟类多样性的变化趋势一致, 可能由风电产生的噪声或栖息地性质改变有关[52]。
筏式养殖是近海海域重要的支柱产业, 在产生经济效益的同时, 也会造成近海海域微生物多样性、底栖动物多样性的群落变化以及重金属和抗生素污染等[20-21, 53]。本研究开创性地探究了筏式养殖对近海海域鸟类多样性的影响, 揭示出筏式养殖区对鸟类具有一定的吸引力。鸟类多度和丰度与筏式养殖的距离特征以及季节变化可能与筏式养殖的生产节律有关。此外, 底栖动物作为沿海鸟类的重要食物来源, 有研究显示养殖区的底栖动物多样性处于高值状态[53-54], 可能是吸引鸟类的重要因素之一。野外调查中发现越冬雁鸭类倾向于隐藏在养殖筏架中, 推测筏架对鸟类可能起到一定的隐藏作用且紫菜等也为鸟类提供了食物资源。
3.3 江苏海洋生物多样性保护缺陷及相关建议当前, 江苏近海海域面临着过度开发、生态保护不足等发展问题。相比于陆地18%的保护地比例(超过17%的爱知目标), 我国271个海洋保护地(MPAs)保护面积仅占管辖海域面积的4.1%, 远低于10%的爱知目标, 难以有效保护、维持高水平的海洋生物多样性[55]。2012年, 江苏省实施的《江苏省海洋功能区划(2011—2020)》提出至2020年, 海洋保护区面积将达到省管辖海域面积的11%以上。而2018年出台的《江苏省海洋主体功能区规划》指出江苏省禁止开发区域占全省海洋面积的6.29%, 明显低于2012年制定的保护目标以及10%的爱知目标。
随着海洋强省战略的不断实施, 《2020江苏海洋经济发展指数》指出江苏海洋经济发展水平稳步提高, 生态环境状况明显改善, 但评价的23个三级指标中缺少生物多样性考虑。江苏近海海域生物多样性正面临着多重选择压力, 对生态系统服务的影响呈现空间差异化[38]。由于开发利用规模较高, 植被覆盖度低, 秦山岛和开山岛资源环境承载力分别处于临界超载和超载状态[56]。
因此, 本研究以鸟类为指示生物, 提出以下三点保护建议:
(1) 将生物多样性纳入江苏海洋生态环境监测网络, 扩大海洋生态监控区类型和范围。2015年, 原国家海洋局发布的《国家海洋局关于推进海洋生态环境监测网络建设的意见》指出要开展对典型海洋生态系统、生态功能区、敏感区和脆弱区的连续监测, 加强对珍稀濒危海洋生物的专项监测。因此, 建议在全省78个近岸海域国控监测点位的基础上, 增加生物多样性的监测航迹, 尤其关注海洋脊椎动物的种群现状和分布格局。同时, 对于前三岛、达山岛、麻菜珩、外磕脚等关键区域以及扁嘴海雀、黑叉尾海燕等珍稀濒危物种开展专项调查。
(2) 积极构建“海洋命运共同体”, 促进海洋保护地体系优化, 提升生态系统服务价值。《江苏省海洋生态红线保护规划(2016—2020)》指出到2020年划定全省海洋生态红线区73个, 面积占全省管辖海域的27.83%, 海岛自然岸线保有率达35%。在国家和江苏省海洋保护政策的指引下, 开发出基于生态文明的江苏海洋经济发展新路径。基于江苏近海海域生物多样性和生态系统服务价值的本底数据, 选取生态系统保护优先区域, 重点关注尚未开发的无人岛、关键物种的活动区域等。
(3) 严格把控海洋开发建设, 注重环境影响评价。江苏近海海域存在大量旅游建设、风电建设以及人工岛建设等, 以往的海洋环境评价对于生物多样性的损害评估较为薄弱, 导致秦山岛等原先鸟类依赖的基岩型岛屿变为人为干扰严重的旅游景区, 未划定特定的生态保育区和制定生态修复方案。本研究建议一方面加强对尚未开展或正在环评中的海洋工程开展生物多样性补充调查、评估; 另一方面对正在建设中和现运行的海洋工程开展生物多样性跟踪监测, 以期了解海洋工程建设对生物多样性的影响, 并在此基础上采取生态修复和空间优化措施。
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