四川动物  2019, Vol. 38 Issue (6): 657-665

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刘亚东, 吴渊, 王正军, 于海龙, 钱法文, 李森, 孙伟, 孙万兵, 洪剑明
LIU Yadong, WU Yuan, WANG Zhengjun, YU Hailong, QIAN Fawen, LI Sen, SUN Wei, SUN Wanbing, HONG Jianming
基于卫星跟踪的遗鸥活动特征与空间利用研究
Studies on the Movement, Home Range and Spatial Utilization of Larus relictus Based on Satellite Tracking
四川动物, 2019, 38(6): 657-665
Sichuan Journal of Zoology, 2019, 38(6): 657-665
10.11984/j.issn.1000-7083.20190253

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收稿日期: 2019-07-19
接受日期: 2019-09-26
基于卫星跟踪的遗鸥活动特征与空间利用研究
刘亚东1,2 , 吴渊1,2 , 王正军1,2 , 于海龙1,2 , 钱法文3 , 李森4 , 孙伟5 , 孙万兵5 , 洪剑明1,2 *     
1. 首都师范大学生命科学学院, 北京 100048;
2. 首都师范大学北京湿地研究中心, 北京 100048;
3. 中国林业科学研究院, 森林生态环境与保护研究所, 北京 100091;
4. 内蒙古自治区乌兰察布市林业种苗站, 内蒙古乌兰察布 012000;
5. 河北省张家口市康保县林业局, 河北张家口 075000
摘要:河北省康巴诺尔湖和张家口坝上已成为遗鸥Larus relictus的重要繁殖地和迁徙停歇地,但对此地繁殖种群的研究才刚开始。为了掌握遗鸥繁殖种群的活动区、活动节律和空间利用等特点,2016年6—9月,利用卫星跟踪技术对康巴诺尔湖遗鸥的活动特征和空间利用进行了研究。对4只遗鸥个体的跟踪结果表明:活动特征方面,(1)遗鸥主要活动区位于张家口坝上和内蒙古乌兰察布市东部,且不同个体位点分布差异较大;(2)繁殖后期和游荡期遗鸥活动区面积差异明显,游荡期活动区面积(155.95 km2)大于繁殖后期(59.90 km2)。同时不同个体活动区重叠程度差异较大,繁殖后期重叠程度高,游荡期重叠程度低;(3)活动节律显示遗鸥每天凌晨和黄昏都出现较长的活动距离。空间利用方面,本研究首次将粪区和农草区划为遗鸥的觅食区域,发现繁殖后期和游荡期遗鸥对湖淖区均有较高程度的利用。此外,还对遗鸥潜在食源进行了调查,发现在康巴诺尔湖遗鸥主要食物为摇蚊科Chironomidae幼虫和划蝽科Corixidae,在其他觅食地主要食物为丰年虫Chirocephalus sp.、蚌虫Cyzicus sp.、鲎虫Triops sp.和蛆虫。
关键词康巴诺尔湖    遗鸥    活动区    活动距离    空间利用    
Studies on the Movement, Home Range and Spatial Utilization of Larus relictus Based on Satellite Tracking
LIU Yadong1,2 , WU Yuan1,2 , WANG Zhengjun1,2 , YU Hailong1,2 , QIAN Fawen3 , LI Sen4 , SUN Wei5 , SUN Wanbing5 , HONG Jianming1,2 *     
1. College of Life Science, Capital Normal University, Beijing 100048, China;
2. Beijing Center of Wetland Studies, Capital Normal University, Beijing 100048, China;
3. Research Institute of Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China;
4. Forest Seed and Seedling Station of Ulanqab, Ulanqab, Inner Mongolia Autonomous Region 012000, China;
5. Forestry Bureau of Kangbao County, Zhangjiakou, Hebei Province 075000, China
Abstract: The Kangba Noel Lake and Bashang of Zhangjiakou city (Hebei province) are important breeding and stopover sites of Larus relictus, and research on the breeding populations in these areas are started recently. The activity characteristics and spatial utilization of L. relictus in Kangba Noel Lake were studied from June to September 2016 using a satellite tracking technique to determine the home range, activity rhythm and spatial utilization of the breeding populations. The tracking results of 4 L. relictus individuals showed that the main home ranges of this species were located at Bashang, Zhangjiakou city and the east of Ulanqab city (Inner Mongolia Autonomous Region), and significant differences concerning the activity characteristics were observed between different individual sites. There was a significant difference in home ranges between the late breeding period and the wandering period, and the area of the wandering period (155.95 km2) was larger than that of the late breeding period (59.90 km2). However, the overlap degree of home range in the wandering period was lower than that of the late breeding period. The results of activity rhythm analysis showed that the movement distances of L. relictus were higher during the dawn and dusk. In terms of spatial utilization, the faecal area and farming grass area were first found to be used as foraging areas by L. relictus. In addition, it was observed that L. relictus had high degree of lake area utilization in the late breeding period and wandering period. Furthermore, the results of potential food resource study indicated that the food of L. relictus was mainly composed of Chironomidae larvae and Corixidae in Kangba Noel Lake, and Chirocephalus sp., Cyzicus sp., Triops sp. and maggots in other feeding grounds.
Keywords: Kangba Noel Lake    Larus relictus    home range    movement distance    spatial utilization    

鸟类活动区是其经常活动和游荡的区域,与领域不同,活动区通常不会得到有效保护,可以允许其他鸟类进入而不予驱逐,其大小与个体条件、栖息环境以及季节变化密切相关(Kernohan et al., 2001孙全辉等,2003)。活动区的研究对判断环境资源的选择和适应等多种生态过程有重要作用,对评价生境质量、生境选择、栖息地负载量具有重要意义(楚国忠等,2008张国钢等,2008张晋东等,2013)。鸟类栖息地是鸟类能够生存的空间,是个体、种群或群落完成生活史某一阶段所需的环境类型,而空间利用是指鸟类对栖息地范围内环境资源的利用模式和活动格局。通过对栖息地资源调查,特别是开展空间尺度上栖息地研究,包括统计不同生境类型和取食点实际环境条件以及大范围地理分布,能够探究影响鸟类生存、分布和繁殖的关键因子(郑光美,1995杨维康等,2000杨勇等,2011)。

遗鸥Larus relictus是国家Ⅰ级重点保护野生鸟类,属内陆型繁殖鸥种,繁殖要求十分苛刻,仅选择荒漠-半荒漠环境条件下湖泊的湖心岛为繁殖生境,属狭栖型鸟种(He et al., 1992)。我国已报道的遗鸥繁殖地有鄂尔多斯高原的桃力庙-阿拉善湾海子、红碱淖、浩通音察干淖尔、锡林浩特白音库仑诺尔、包头袄太湿地、定边苟池湿地和康保康巴诺尔湖(薛文等,1998高立杰等,2013肖红等,2013吴渊等,2016),目前主要繁殖地为红碱淖和康巴诺尔湖。Liu等(2017)在2008—2012年对红碱淖遗鸥进行遥测跟踪,明确了部分活动区、迁徙路线、迁徙规律和繁殖前期的位点分布,但没有分析繁殖后期和游荡期的活动区域,也未从食物等方面分析栖息地资源和空间利用的特点。2016年红碱淖的繁殖巢数下降到2 000余巢,远低于2010年的7 747巢。而2014年在康巴诺尔湖记录到遗鸥3 000余只,此地种群数量呈逐年递增的趋势,2015年和2016年分别有806巢4 180只和3 100巢7 100余只(吴渊等,2017)。鉴于康巴诺尔湖和张家口坝上已成为遗鸥重要繁殖地和迁徙停歇地(吴渊等,2016Liu et al., 2017),为了掌握该繁殖种群的活动特征和空间利用特点,发现繁殖地、觅食地存在的问题,本研究采用卫星跟踪技术,结合地面调查,以期为保护、恢复遗鸥繁殖栖息地和迁徙停歇地提供科学依据。

1 研究区域

研究区域位于河北省张家口坝上高原北部和与之接壤的内蒙古高原,其中内蒙古高原主要指内蒙古自治区乌兰察布东部和锡林郭勒盟草原南部区域(图 1)。海拔1 200~1 500 m,属温带大陆性季风气候,低温、少雨、多风、高蒸发(李波等,2016)。年降水量267~450 mm,70%集中在6—8月,年变率为15%~20%,年均水面蒸发量达1 700~2 000 mm,为降水量的4.75倍(宋素青等,2004)。河流属封闭的内流河,大部分干涸断流,湖淖水量逐年减少,盐渍程度增加。在局部地势低洼处,土壤潮湿,雨季有积水现象,当地称为小湿滩。目前研究区域成为中国北方生态脆弱地带中最为敏感的地段之一,形成了景观生态和系统层次结构简单、食物链短、抗干扰能力和自我修复能力差的脆弱生态环境系统(孙雷刚等,2014)。

图 1 遗鸥卫星跟踪研究区域 Fig. 1 The study area of Larus relictus by GPS tracking

遗鸥环志地点位于河北省张家口市康保县城南部康巴诺尔湖国家湿地公园,地理坐标为114°35′~114°36′E,41°49′~41°50′N。湿地公园地处河北省向内蒙古高原过渡地带,是内蒙古高原最南缘,具有生态、地貌的多样性,是东亚-澳大利西亚水鸟迁徙路线和中亚水鸟迁徙路线的重要区域。在湿地公园内,遗鸥、黑颈Podiceps nigricollis、赤膀鸭Anas strepera和白骨顶Fulica atra是主要繁殖种群,鸿雁Anser cygnoides、斑嘴鸭A. poecilorhyncha、黑翅长脚鹬Himantopus himantopus、普通燕鸥Sterna hirundo和鸥嘴噪鸥Gelochelidon nilotica的繁殖种群较小。康巴诺尔湖为永久性湖泊,总蓄水量169.5× 104 m3,平均水深1.2 m,水源主要来自大气降水和经污水处理厂处理后的县城生活用水,湖心岛表面较为平坦,高出水面20~50 cm,南北长约200 m,东西长约60 m(吴渊等,2016)。

2 研究方法 2.1 遗鸥环志和卫星跟踪

4只环志个体均为成年遗鸥(许可批号:林护许准〔2016〕0746号)(表 1)。在康巴诺尔湖湖心岛捕捉于2016年5月30日,此时处于遗鸥孵卵末期(汪青雄等,2013),对捕获遗鸥进行测量并检查身体健康状况,为健康个体佩戴彩色标记和金属环志(性别未知),再以背负式佩戴湖南环球信士生产的HQBN2513型发射器,随即放飞,所需时间约15 min。跟踪器重13 g,占个体平均体质量的2.6%,对鸟类行为没有明显影响(Kenward,2000)。每一只环志遗鸥的巢址采用绿色样方杆进行标识,采用无人机上空观察和实地上岛的方法调查巢区繁殖情况。

表 1 康巴诺尔湖佩戴跟踪器的遗鸥信息 Table 1 Information of Larus relictus tagged with transmitters in Kangba Noel Lake
编号
ID
体质量
Body mass/g
跟踪器
Transmitter ID
彩环号
Color code ID
颜色
Color
环号
Code
遥测天数
Tracking days/d
01 507 CNUH001 ZL 橙底白字 Ⅰ05-8005 83
02 489 CNUH003 ZN 橙底白字 Ⅰ05-8003 56
03 489 CNUH006 U2 橙底白字 Ⅰ04-5510 76
04 505 CNUH007 U3 橙底白字 Ⅰ04-5511 83
2.2 时期划分

遗鸥活动情况可按其活动范围分为2个时期,繁殖后期:遗鸥活动于繁殖地康巴诺尔湖和附近区域,此时在湖心岛巢址停留时间分配权重最大,包括恋巢期和育雏期;游荡期:遗鸥迁离繁殖地康巴诺尔湖直至迁出张家口坝上区域,不再返回,游荡于各栖息地之间,活动范围突增。

2.3 空间利用和食物资源调查

结合前期调查和跟踪定位信息,对遗鸥栖息地进行实地调查。调查时,先用20~60倍莱卡单筒望远镜统计水鸟数量,并记录遗鸥成幼比和行为,待遗鸥飞离后,观察生境情况。对康巴诺尔湖和遗鸥数量较多的湖淖和湿滩(含环志遗鸥)进行底栖动物调查,在康巴诺尔湖共布设5个采样断面,其他湖淖和湿滩选择觅食集中区域采样。5—9月每月中旬取1次样。每次采样前统计100 m2内遗鸥的数量和行为,然后用1/16 m2彼得生采泥器连续取5次泥样,混合后倒入40目的洗泥网中洗净污泥,放入自封袋中,加75%乙醇暂时保存,回室内后于白瓷盘中分拣,再以10%甲醛溶液固定。在实验室内对采集的底栖动物样本进行镜检、分类、计数、称重(吕宪国,2005刘文盈等,2008)。

2.4 卫星数据获取与处理

卫星跟踪器定位信息包括经纬度、时间、海拔、航向、电压、精度、瞬时速度等,其中精度分A(5 m以内)、B(10 m以内)、C(20 m以内)、D(100 m以内)和无效位点5个等级,使用A、B、C进行分析。计算活动区面积一般要求个体的合格位点数超过30组,只对满足这一条件的活动区进行计算。将活动位点的经纬度数据输入ArcView 3.3中生成跟踪个体的活动点,并用Home Range Tools模块生成每只个体的活动区,采用核密度估计法(kernel density estimation,KDE)进行计算和分析,用90%KDE表示遗鸥活动区面积,50%KDE表示核心区面积。利用ArcGIS 10.2计算活动区重叠面积,以重叠指数表示重叠程度,公式为[(areaαβ/home-rangeα)(areaαβ/home-rangeβ)]0.5,其中,areaαβ为重叠面积,home-rangeα/β为各自活动区;1表示完全重叠,0表示没有重叠(Atwood & Harmon,2003程雅畅,2015)。

在Excel中利用坐标点数据计算遗鸥活动距离,平均活动距离是指规定时间段内的累计活动量除以活动时间(谢鹏等,2018)。利用Google Earth影像数据可以准确识别研究区域土地利用类型(黄田等,2018),包括湖淖、农田、草地和村庄(粪池和粪堆均进行了实地调查),将获得的矢量化图与遗鸥活动位点进行空间重叠,对遗鸥空间利用进行分析。根据在线日出日落(https://richurimo.51240.com/)查询繁殖后期和游荡期天亮和天黑时间,将天亮及天黑时间的中值作为该时期日间和夜间划分依据(孟维悦等,2018),繁殖后期日间为04: 10—20: 35,游荡期日间为04: 45—20: 02,其余时间为夜间。在SPSS 19.0中,利用Kruskal-Wallis检验对繁殖后期和游荡期活动距离进行显著性检验,利用Spearman相关性分析采样点遗鸥数量与底栖动物优势种类数量和生物量关系。所有数值均以平均值±标准差(Mean±SD)表示。

3 结果 3.1 遗鸥活动特征分析 3.1.1 遗鸥位点分布

环志遗鸥主要在张家口坝上高原北部和与之接壤的内蒙古高原活动,不同个体位点分布差异较大。繁殖后期,遗鸥除在康巴诺尔湖活动外,会前往较近的湖淖、农田、草滩和粪池,其中,01号遗鸥在康保县北部草滩和南部湖淖活动,02号和03号遗鸥在康保县西北部粪池和西南部湖淖活动,04号遗鸥在康保县东北部农田和东南部湖淖活动,湖淖包括白淖、大盐淖、三盖淖和安固里淖。游荡期,遗鸥远离康巴诺尔湖,位点分布较广,01号和04号遗鸥优先选择在锡林郭勒盟西南部巴彦淖日、硕布庆淖日、桑根达来淖尔等湖淖觅食休憩,而后返回至张家口坝上区域,其中,01号遗鸥选择在九连城淖和达布森淖日一带活动,04号遗鸥选择在安固里淖和附近一养牛场粪池/粪堆活动;02号遗鸥位点分布较集中,在离开繁殖地后先在大盐淖和3个粪池/粪堆间游荡,后迁飞至九连城淖日进行短暂停留后迁往渤海湾;03号遗鸥先选择在乌兰察布市东北部白音淖、乌兰忽少海子、察汗淖海子和察汗淖一带游荡,后迁飞至九连城淖和乌兰淖日等地(图 2)。

图 2 繁殖后期(a)和游荡期(b)遗鸥位点分布 Fig. 2 Sites distribution of Larus relictus in the late breeding period (a) and wandering period (b)
3.1.2 遗鸥活动区面积

遗鸥活动区面积在繁殖后期和游荡期差异明显,游荡期大于繁殖后期(表 2)。繁殖后期,遗鸥活动范围较小,活动区域集中,平均活动区和核心区数量为1.20个±0.50个和1个,平均活动区和核心区面积为155.95 km2±75.92 km2和59.90 km2±23.24 km2。游荡期,遗鸥活动区域显著增多,平均活动区和核心区数量为4.00个±1.87个和3.00个±1.87个,平均活动区和核心区面积为973.40 km2±234.15 km2和238.48 km2±67.08 km2,同时个体活动区面积和核心区面积间都有明显差异。

表 2 康巴诺尔湖遗鸥活动区面积 Table 2 The home range size of Larus relictus in Kangba Noel Lake
编号
ID
繁殖后期Later breeding period 游荡期Wandering period
位点数
Number of sites
90%KDE
/km2
50%KDE
/km2
位点数
Number of sites
90%KDE
/km2
50%KDE
/km2
01 340 126.13 52.65 221 1 140.47 338.81
02 280 278.45 94.91 257 988.00 244.02
03 286 71.80 30.34 239 587.04 151.65
04 253 147.20 61.96 341 1 178.10 219.45
平均值 289 155.95 59.90 264 973.40 238.48
标准差 32 75.92 23.24 46 234.15 67.08
3.1.3 不同个体活动区重叠

繁殖后期,遗鸥活动区和核心区均有较高程度的重叠(