利用遥测技术研究豆雁( Anser fabalis）东亚种群迁徙生态学

• Main Author: 李鸿滨
• Other Authors: 曹垒
• Format: Other/Unknown Material
• Language: Chinese
• Published: 2019
• Subjects: 豆雁，迁徙 生态学 冰雪 消融 绿色波浪 ，土地利用; Bean Goose; Migration Ecology; Spring Thaw; Green Wave; Land Use; Anser fabalis
• Online Access: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42231

鸟类具有强大的飞行能力，在不同的季节占据广泛分离的区域。在季节性变化的环境中，鸟类可利用的食物呈周期性波动。为追随季节性的食物资源，鸟类在一年中利 用不同的区域生活。因此，鸟类迁徙对大尺度的物质循环与能量流动具有重要影响。 全球有 8条水鸟迁徙路线，东亚 -澳大利西亚是最大的，也是最受胁的迁徙路线。为了解水鸟受胁的原因，需要掌握迁徙路线的结构，不同种群迁徙路线和重要位点的差异，以及迁徙的驱动因素等。同时，野生鸟类是禽流感病毒的主要载体，鸟类迁徙是禽流感病毒全球传播的主要途径，而迁徙路线之间的重叠，是导致 H5N8病毒从东亚和东南亚，传播到欧洲和北美的关键因素。综上，研究鸟类迁徙，尤其是研究东亚的鸟类迁徙对于阐明迁徙生物与全球生态系统的耦合机制、水鸟保护策略和禽 流感的传播途径研究等非常重要。 东亚是全球鸭科鸟类的多样性最高的区域，但水鸟迁徙生态学的研究仍有很多空白。豆雁分布广 泛，数量相对很大，东亚种群数量约 25万，但相关迁徙研究很少。同时，它们也是携带禽流感病毒比例较高的物种。因此，本研究以豆雁为例，研究阐明雁类的迁徙策略和驱动因素。 雁类主要通过燃烧脂肪提供迁徙过程中所需的能量，而且，作为部分资本繁殖者partial capital breeder））,它们迁徙途中需为繁殖积累能量。因此，选择高质量的中途停歇地以快速积累能量，对于雁类的成功迁徙和繁殖是尤为重要的，尤其在春季迁徙时。关于雁类春季迁徙速度的观点，有两个主要的传统假说，包括 尽早到达繁殖地假说和绿色波浪假说。 尽早到达繁殖地假说认为：1.雁类春季迁徙要尽早到达繁殖地，甚至在冰雪消融之前，以占据有利领域，提高繁殖成功率； 2.雁类到达繁殖地即开始繁殖，因此，雁类需在春季迁徙过程中为繁殖积累能量。基于 1和 2的观点，需检验两个假设： 1.检验雁类是否在冰雪消融前到达繁殖地； 2.雁类的最优选择是否是在冰雪消融 暴露出食物时，到达停歇地。 本次研究在长江中下游为16只豆雁安装了卫星追踪器，采集豆雁每小时的经纬度、时间和速度等数据。利用MODIS卫星遥感产品 MOD10A2，计算出豆雁中途停歇地与繁殖地每隔 8天的冰雪覆盖数据，并通过插值得到两种产品每天的数据。 研究表明，在长江湿地越冬的豆雁，春季迁徙到达不同繁殖位点的两个种群，因冰雪消融时间的差异而具有不同的迁徙模式。相比中部种群（繁殖地纬度高），东部种群（纬度低）迁徙距离较长，但迁徙时间较短，从而具有较快的迁徙速度。影响迁徙时间的因素为在俄罗斯境内的停留时间，中部种 群在俄罗斯区域停歇时间较长。相比早迁徙个体，晚迁徙个体具有较短的迁徙时间，迁徙离开时间与到达时间无显著的相关性。迁徙与冰雪消融的研究结果符合预先的假设，即豆雁春季迁徙在冰雪融化后到达停 歇地，春季融雪限制了豆雁的迁徙速度。豆雁在冰雪消融前到达繁殖地，以使雏鸟能够赶上繁殖地的食物峰期，提高繁殖成功率。 绿色波浪假说认为：鸟类春季迁徙时，会选择在地面植被初级生产力的高峰期到达停歇地，即当地 50%NDVI所对应的时间点 50%GWI 。前人研究发现， 50%NDVI时植物氮元素含量最高，被认为是地面植被初级生产力的高峰期 。但豆雁种群在春季迁徙时，其停歇地包括了自然湿地和农田两类。东北的农田主要采用机器 收割，通常地面遗留有散落的稻谷和玉米，研究观察这是豆雁主要的食物。因此，推测豆雁在中 国东北不符合绿色波浪假说，而在俄罗斯区域符合绿色波浪假说。为检验以上假设，需研究豆雁春季到达停歇地的时间与 50%GWI所对应时间的关系。综上，需检验两个假设： 1.春季融雪是否限制了豆雁的迁徙速度； 2.豆雁春季迁徙是否都遵循绿色波浪假说。 本研究利用 MODIS卫星遥感产品 MOD13A2，计算出豆雁中途停歇地与繁殖地每隔 16天的 NDVI分布数据，并通过插值得到两种产品每天的数据。本次研究将 NDVI数据转化成绿色波浪指数（ GWI 0%GWI代表 NDVI最小值， 100%GWI代表 NDVI最大值），并利用 50%GWI指示植物的最佳觅食阶段。本研究将豆雁处于白昼的位点（去除飞行位点）与 2017年全球土地覆被数据叠加，获得每个位点对应的土地利用类型。 研究表明，豆雁中部种群春季迁徙时，在44°N以南以及 44°N至 52°N之间（主要为中国东北区域）的停歇地分别利用 37%和 34%的农田，东部种群在 44°N以南以及44°N至 52°N之间的停歇地分别利用 47%和 73%的农田，而两个种群在俄罗斯区域均主要利用自然觅食地。 迁徙与绿色波浪的研究结果同 样符合预先的假设，即在中国 东北区域，豆雁到达时间远早于 50%GWI时间，且两者的差距较大，大量农田的利用干扰了豆雁追随绿色波浪的能力。而在人类活动量少的俄罗斯区域，个体到达时间靠近50%GWI时间，豆雁能够追随绿色波浪进行迁徙。 本研究是中国，甚至是东亚地区首次阐明豆雁东亚种群的春季迁徙策略，验证了传统迁徙理论的适用性，也揭示了人类活动对于豆雁迁徙的影响。我们期望未来能够进行农田对豆雁活动的影响进行深入研究，从而为生态保护和国土自然管理提供科学依据。同时，研究发现，豆雁在东北需要停留很长时间，积累能量，为成 功飞越泰加林等迁徙屏障，也为之后的成功繁殖。因此，合理地保护东北这一鸟类迁徙的重要停歇地，提高栖息地质量，对于迁徙水鸟的生存尤为关键。