周 勇

（銅陵市第十中學(xué)，安徽 銅陵 244000）

鳥類分布廣泛，棲息在各種各樣的生境中，同時(shí)也是動(dòng)物中最容易觀察的類群，其存在可作為其他一些物種存在的可靠而敏感的標(biāo)志 （Panzer et al.1995）。世界上多數(shù)鳥類的生活習(xí)性和特征為人們所了解，即使在野外也能被確定到科屬種等分類水平，能夠提高分析的精確度 （Wilcox1984;Williamsand Gaston1994）。此外鳥類受到公眾關(guān)注，鳥類群落的變化和植物或無脊椎動(dòng)物群落的變化相比更容易被察覺到（Browder et al.2002）。因此，多數(shù)學(xué)者將鳥類作為監(jiān)測(cè)環(huán)境變化的指示物種，用來反映生存的環(huán)境狀況及其改變（Carignan and Villard2002），美國、英國等地還組織了系統(tǒng)和大范圍的鳥類調(diào)查，來監(jiān)測(cè)鳥類與環(huán)境的關(guān)系（Brenda et al.2010）。

自古以來，人類就將鳥類的行為與環(huán)境的變化建立關(guān)聯(lián)，成為某種意義上最早的鳥類監(jiān)測(cè)。如亞里士多德早在公元前342年就在其著作中提到鶴類的飛行和天氣變化的關(guān)系；人們根據(jù)燕子低空飛行來判斷將有降雨等。人類進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)以來，社會(huì)生產(chǎn)力的急劇發(fā)展，導(dǎo)致了人類對(duì)環(huán)境的過度開發(fā)。造成生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化，環(huán)境污染嚴(yán)重，全球氣候變化加劇，野生動(dòng)物生境遭到嚴(yán)重破壞和斑塊化，大量物種滅絕，生物多樣性喪失。這些變化喚起了公眾監(jiān)測(cè)環(huán)境變化的認(rèn)識(shí)。上世紀(jì)70年代，鳥類開始成為反映環(huán)境變化，尤其是在監(jiān)測(cè)環(huán)境污染方面最具普遍意義的指示物種（Furness 1993）。之后，鳥類作為指示物種逐漸擴(kuò)展到對(duì)水污染、核輻射污染、大氣污染、重金屬污染、農(nóng)藥污染等的監(jiān)測(cè)中（李和丁2007；尹雪斌等2004；趙和雷 2002；王和呂2007）。近些年，歐美的一些國家通過開展長期的鳥類調(diào)查（北美:Breeding Biology Research&Monitoring Database;英國:New AtlasofBreedingBirdsin Britain and Ireland），獲得較為完整的鳥類種群數(shù)量和分布的歷史資料。研究者利用GIS等技術(shù)，將鳥類分布、豐富度的變化與環(huán)境特征變化如棲息地利用、氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)演替等建立聯(lián)系，開展了大量系統(tǒng)有效地工作，為鳥類物種的保護(hù)、棲息地管理等提供了很好的建議（http://www.umt.edu/bbird）。以下將以北美繁殖鳥類監(jiān)測(cè)為例，從目標(biāo)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)管理以及后期產(chǎn)出等方面，揭示一個(gè)經(jīng)典的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是如何開展的，同時(shí)結(jié)合新發(fā)展的監(jiān)測(cè)技術(shù)，為中國開展類似工作提供建議。

一、北美繁殖鳥類監(jiān)測(cè) （The North American Breeding Bird Survey）

1962年，美國作家Rachel Carson的著作《寂靜的春天》出版，揭露了使用殺蟲劑DDT（Dichloro-diph-en-yltrichiloreothane）對(duì)鳥類造成的影響。環(huán)境污染對(duì)野生動(dòng)物的影響促成了美國政府在全美范圍內(nèi)實(shí)行野生鳥類種群監(jiān)測(cè)的長期項(xiàng)目 （The North American Breeding Bird Survey，以下簡稱 BBS）。 1966 年，Patuxent野生動(dòng)物研究中心的Chandler Robbins和他的同事，推出了北美繁殖鳥類監(jiān)測(cè)計(jì)劃。從1966年至今，該項(xiàng)目一直在持續(xù)進(jìn)行。通過該工作，產(chǎn)生了很多長期性、大范圍和國際性鳥類合作監(jiān)測(cè)的研究項(xiàng)目 （Sauer et al.2005;Thogmartin etal.2006;U.S.GeologicalSurvey 2007）。

（一）目標(biāo)設(shè)定

項(xiàng)目的目標(biāo)是用科學(xué)可信的測(cè)量方法，反映北美大陸和地區(qū)尺度鳥類種群的現(xiàn)狀和未來趨勢(shì)，以形成基于生物學(xué)基礎(chǔ)的保護(hù)和管理計(jì)劃（U.S.Geological Survey 2007）。盡管初期的項(xiàng)目目標(biāo)比較模糊，但項(xiàng)目實(shí)施過程中，依據(jù)不同的數(shù)據(jù)，形成了很多成功的保護(hù)目標(biāo)。如利用調(diào)查數(shù)據(jù)估計(jì)種群變化趨勢(shì) （Link and Sauer 1997a,b,1998;Sauer et al.2003;Alpizar-Jara et al.2004;Sauer et al.2004），量化棲息地喪失和片段化對(duì)不同鳥類物種的影響 （Boulinier et al.1998a,2001），以及在大尺度范圍內(nèi)研究某些鳥類的種群生態(tài)學(xué)等內(nèi)容（Flather and Sauer 1996;Cam et al.2000;La Sorte and McKinney 2007）。上述內(nèi)容，也成為后續(xù)工作開展的主要目標(biāo)。

（二）方法設(shè)計(jì)

項(xiàng)目初期計(jì)劃在北美大陸，包括加拿大，同時(shí)監(jiān)測(cè)420多種鳥類。2006年以后，項(xiàng)目的工作點(diǎn)擴(kuò)展到墨西哥（U.S.Geological Survey 2007）。由于鳥類的機(jī)動(dòng)性和喜歡鳴叫的習(xí)性，研究者通常采用距離取樣（Distance sampling）來監(jiān)測(cè)鳥類 （Rosenstock et al.2002;Buckland et al.1993）。距離取樣是一類廣泛應(yīng)用于估計(jì)生物種群密度或豐富度的取樣方法。通常包括樣線法和樣點(diǎn)法兩種方法。這些方法已經(jīng)在很多類群，如植物、灌木和草本植物、魚類、昆蟲、兩棲爬行類、鳥類、水生和陸生哺乳類中得到了應(yīng)用。雖然類群不一樣，但該方法的主要原理都相同：觀察者通過設(shè)定一些標(biāo)準(zhǔn)化的樣線或樣點(diǎn)，在這些范圍內(nèi)搜集研究對(duì)象。每一個(gè)觀察到的兌現(xiàn)個(gè)，研究者記錄野生動(dòng)物距離樣線或樣點(diǎn)的距離。通過這樣的工作，來估計(jì)野生動(dòng)物的密度和相對(duì)豐富度。對(duì)在草地、沼澤以及其他均一環(huán)境下活動(dòng)的日行性物種，通常使用樣線法（Transects）調(diào)查（Ribic and Sample 2001），而對(duì)于復(fù)雜地形條件下不能使用樣線法調(diào)查的物種，主要采用樣點(diǎn)法（Point counts）來監(jiān)測(cè) （Buckland 1987）。其他常用的方法包括繪圖法（Spot Mapping）（Dobkin and Rich 1998）、搜尋鳥巢等方法（Johnson and Shaffer 1990）。夜行性物種的監(jiān)測(cè)相對(duì)困難，常用的方法是鳴聲回放(Hardy and Morrison 2000)，利用紅外攝像機(jī)對(duì)繁殖鳥類的巢、取食、捕食等行為監(jiān)測(cè)，也逐漸開展（Stake 2003）。

考慮到項(xiàng)目點(diǎn)覆蓋如此巨大的范圍，設(shè)計(jì)者決定利用志愿者（專業(yè)人士、觀鳥者、本地居民等）來開展大范圍野外數(shù)據(jù)的收集工作。對(duì)非專業(yè)人士來說，過于繁瑣的數(shù)據(jù)采集方案，可能會(huì)影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確度以及他們的工作熱情。為此，在保證收集最基本信息的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組設(shè)計(jì)：在每年6月鳥類繁殖的高峰期，利用經(jīng)過訓(xùn)練能夠熟練識(shí)別和收集鳥類種群資料的參與者，沿公路進(jìn)行調(diào)查。每條調(diào)查路線長41km，每隔0.8公里停留一次，每個(gè)點(diǎn)調(diào)查3分鐘，記錄半徑0.4km范圍內(nèi)聽到或看到的所有鳥類。調(diào)查時(shí)間從當(dāng)?shù)厝粘銮鞍胄r(shí)開始，持續(xù)約5小時(shí)結(jié)束。在美國和加拿大，研究者設(shè)計(jì)了4100多條樣線。通過這樣的設(shè)計(jì)，NABBS項(xiàng)目收集了多種物種大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)，匯集到項(xiàng)目組設(shè)計(jì)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中。后期的資料整理工作，主要依托于該海量數(shù)據(jù)庫的信息進(jìn)行。

（三）數(shù)據(jù)質(zhì)量管理

在取樣設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析中，由于物種的原因（某些安靜的鳥類用鳴叫調(diào)查方法不合適）、調(diào)查方法的原因（沿公路設(shè)定樣線會(huì)忽略一些害羞的鳥類）、取樣大小和樣線密度的不同影響種群豐富度的估測(cè)結(jié)果 （在樣線設(shè)定較少區(qū)域，鳥類物種的豐富度估測(cè)結(jié)果將會(huì)比設(shè)定更多樣線區(qū)域的結(jié)果要產(chǎn)生更多偏差）等因素的影響，實(shí)際調(diào)查中仍然存在著很多的障礙和困難。為此，研究者通過對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫等方式，來設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的取樣和分析技術(shù)。例如，從1992年開始，研究者在野外工作手冊(cè)中，針對(duì)鳥巢及其棲息地等繁殖棲息地?cái)?shù)據(jù)采集，從數(shù)據(jù)采集方法和質(zhì)量控制方面進(jìn)行了有效改進(jìn)，保證了后續(xù)的相關(guān)工作能夠重復(fù)進(jìn)行（Martin and Geupel 1993）。在尋找鳥巢方面，Martin設(shè)定兩種大小的研究樣方，供鳥巢搜尋者參考。在森林環(huán)境中，設(shè)定8個(gè)地塊，每個(gè)地塊大小40公頃，成為標(biāo)準(zhǔn)。在更高的搜尋頻率下，可以將地塊的面積減?。∕artin and Geupel 1993）。通過培訓(xùn)和利用設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，即使對(duì)不具有豐富鳥類學(xué)知識(shí)（如物種識(shí)別，有尋找鳥巢的經(jīng)驗(yàn)等）的志愿者，他們?nèi)匀灰部梢詫ふ业酱罅康镍B巢。從而擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的樣本。目前很多新方法正在致力于保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，以及處理沿公路樣線調(diào)查的關(guān)聯(lián)偏差，這也形成了一個(gè)熱點(diǎn)的研究領(lǐng)域（Barker et al.1993;Sauer et al.1994;Kendall et al.1996;Link and Sauer 1997a,b;Boulinier et al.1998b;Link and Sauer 1998;Hines et al.1999;Pollock et al.2002;Alpizar-Jara etal.2004;Saueretal.2004;Thogmartin et al.2006;Link and Sauer 2007）。 Martin等對(duì)1966-1991年間369個(gè)物種的種群數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)有一半的物種數(shù)量受到觀察者差異的影響。進(jìn)而提出加大對(duì)觀察者培訓(xùn)，延長調(diào)查時(shí)間等改進(jìn)措施。

（四）項(xiàng)目產(chǎn)出

一項(xiàng)2002年的文獻(xiàn)回溯發(fā)現(xiàn)，超過270份的科學(xué)出版物直接或間接地引用了該監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的資料，使其成為全世界應(yīng)用最廣泛的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 （Pollock et al.2002;Brenda et al.2010）。圍繞該項(xiàng)目的產(chǎn)出包括：研究論文、專著、學(xué)位論文、技術(shù)工藝、開發(fā)的軟件、以及遞交政府管理部門的各種層次報(bào)告（http://www.umt.edu/bbird/bbirdpub.htm）。一些代表性的研究論文發(fā)表在Nature,Science,Evolution,Ecology,Ecological Monographs,JournalofWildlife Management,Auk,Condor,Conservation Biology,American Naturalist等國際頂尖雜志，反映的問題包括：估計(jì)不同鳥類種群變化的趨勢(shì)，探討影響其變化的因素；利用種群監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，來評(píng)價(jià)不同種群計(jì)算的方法；評(píng)估棲息地片段化、棲息地喪失等對(duì)不同物種的影響，以及不同鳥類對(duì)上述變化的響應(yīng) （Link and Sauer 1997a,b,1998;Sauer et al.2003;Alpizar-Jara et al.2004;Sauer et al.2004）。幾十部關(guān)于鳥類生態(tài)及保護(hù)研究的專著先后出版，內(nèi)容包括某些雀形目鳥類物種的生活史、種群變化、未來種群變動(dòng)趨勢(shì)、以及種群動(dòng)態(tài)分析等（Sauer et al.2005;Thogmartin et al.2006;U.S.Geological Survey 2007）。數(shù)十篇博士和碩士論文也以BBS項(xiàng)目上述有關(guān)的內(nèi)容為題開展（http://www.umt.edu/bbird/bbirdpub.htm）。

雖然早期BBS項(xiàng)目收集的資料僅僅限于種群狀況，在開展物種數(shù)據(jù)收集時(shí)，沒有同步開展棲息地的監(jiān)測(cè)。因而在分析鳥類種群變動(dòng)的原因時(shí)，不能夠有效地解釋造成鳥類種群變動(dòng)的原因。但是，分析種群變動(dòng)狀況，仍然是該項(xiàng)目的最有效的應(yīng)用。由于BBS收集的資料能夠用在繪制大尺度下鳥類的相對(duì)豐富度地圖中，因此目前種群變動(dòng)的資料已經(jīng)與棲息地喪失和片段化聯(lián)系起 來（Askins 1993;Boulinieretal.1998b,2001;

Donovan and Flather 2002）。一些物種，在其整個(gè)分布范圍都有一定的種群變動(dòng)信息，科學(xué)家和管理者利用空間種群變動(dòng)的趨勢(shì)，來分析對(duì)保護(hù)至關(guān)重要的一些熱點(diǎn)地區(qū)（Hot spots）。在物種的基礎(chǔ)上，將類似生活史特征物種集合成種團(tuán)（guilds），如基于食性、遷徙行為和營巢情況等劃分的種團(tuán)。由于影響資源的環(huán)境因子，也以相似的方式影響利用這些資源的每一種團(tuán)和種團(tuán)內(nèi)的每一物種，因此，種團(tuán)的變化和種團(tuán)中每一物種的變化，能夠反映環(huán)境的變化，在監(jiān)測(cè)環(huán)境變動(dòng)方面更有效果 （Askins 1993;Sauer et al.1996;Hines et al 1999）。

二、我國鳥類監(jiān)測(cè)工作展望

相對(duì)來說，我國鳥類監(jiān)測(cè)工作不論是針對(duì)于物種的，還是針對(duì)特定生態(tài)系統(tǒng)，或者是生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)，還沒有開展長期系統(tǒng)的鳥類監(jiān)測(cè)。多數(shù)的工作集中在地區(qū)性短期的鳥類多樣性調(diào)查。近年來，隨著禽流感、SARS和埃博拉病毒感染等疾病的相繼爆發(fā)，中國對(duì)野生動(dòng)物疫源疫病監(jiān)測(cè)工作高度重視。一個(gè)利用現(xiàn)有林業(yè)有害生物防治體系、自然保護(hù)區(qū)管理體系、鳥類環(huán)志網(wǎng)絡(luò)、野生動(dòng)物保護(hù)體系、野生動(dòng)物救護(hù)繁育體系和森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)體系為主體，覆蓋野生動(dòng)物疫病多發(fā)區(qū)域，人與野生動(dòng)物、家養(yǎng)動(dòng)物密切接觸區(qū)域，野生動(dòng)物遷徙通道、遷飛越冬（夏）地、停歇地和繁殖地等野生動(dòng)物集中分布區(qū)域的全國性野生動(dòng)物疫源疫病監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)正在建立，但該網(wǎng)絡(luò)體系以疫源疫病監(jiān)測(cè)為主，對(duì)野生鳥類物種和豐富度的長年監(jiān)測(cè)尚未形成體系。

雖然如此，中國長期開展的環(huán)志工作和一系列高校、科研院所以及自然保護(hù)區(qū)管理體系參與到鳥類的監(jiān)測(cè)工作中，依然為開展系統(tǒng)的鳥類監(jiān)測(cè)工作創(chuàng)造了條件。除了依托基礎(chǔ)的鳥類及生態(tài)監(jiān)測(cè)的原理與方法開展不同研究地點(diǎn)、不同生態(tài)系統(tǒng)的鳥類監(jiān)測(cè)工作外，國外開展的系列監(jiān)測(cè)工作也為我們提供了新的思路。比如上述的BBS項(xiàng)目。

BBS項(xiàng)目對(duì)我國開展監(jiān)測(cè)工作的可借鑒之處包括：整體目標(biāo)的設(shè)計(jì)、實(shí)施步驟及方法計(jì)劃與調(diào)整、數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存與整理等。除了成功之處，該項(xiàng)目初期的缺憾之處也值得我們借鑒。例如在BBS項(xiàng)目的初期設(shè)計(jì)中，研究者沒有將鳥類種群的變動(dòng)與棲息地質(zhì)量的變化建立關(guān)聯(lián)，因而在分析鳥類種群變動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，無法解釋導(dǎo)致其變化的原因。因此，在下一步我國開展的鳥類監(jiān)測(cè)工作中，需要將棲息地的監(jiān)測(cè)考慮進(jìn)來。棲息地是物種生存的基礎(chǔ)，管理以及降低棲息地質(zhì)量的舉措，將改變有機(jī)體的適合度，影響種群整體的增長（Mc-Comb 2007）。識(shí)別并把棲息地和種群變化的相互作用包含在內(nèi)，對(duì)形成基于物種和環(huán)境特點(diǎn)的正確管理措施，非常重要（Barrett and Salwasser 1982）。

此外，新技術(shù)的發(fā)展極大的促進(jìn)了國外鳥類監(jiān)測(cè)工作的發(fā)展，如遺傳監(jiān)測(cè)（Genetic Monitoring）。隨著DNA檢測(cè)準(zhǔn)確性的提高，以及全基因組測(cè)序的發(fā)展，遺傳檢測(cè)正在形成一個(gè)更準(zhǔn)確、可防御的、廣泛可用的監(jiān)測(cè)野生動(dòng)物種群的方法（Schwartz et al.2006）。與標(biāo)記重捕（Cpature-mark-recapture）估計(jì)種群參數(shù)相比，非損傷取樣（noninvasive manner）在瀕危野生物種保護(hù)和管理中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于非損傷性取樣的樣品采集具有隨機(jī)性和便利性，因而可以顯著地增加研究對(duì)象，這是其他取樣方法難以做到的。例如：在美國，研究者通過遺傳監(jiān)測(cè)方法，確定了Glacier國家公園（Glacier National Park）中灰熊的種群密度和分布（Kendall et al.2008,2009）。通過采集毛發(fā)樣品，利用遺產(chǎn)方法分析，研究者估計(jì)出研究區(qū)域的灰熊種群數(shù)量約為240只，密度為30只/1000平方公里。無損傷遺傳分析方法的研究結(jié)果，為形成當(dāng)?shù)鼗倚芊N群的保護(hù)計(jì)劃提供了關(guān)鍵信息，并為其它物種開展類似工作提供了參考（Kendall and McKelvey 2008）。另一個(gè)例子是通過采集蚊子血液與西尼羅病毒傳播的研究（Kilpatrick et al.2006）。通過監(jiān)測(cè)蚊子所吸血液，利用DNA技術(shù)，研究者能夠把在北美爆發(fā)的西尼羅病毒與食用鳥類和哺乳類動(dòng)物聯(lián)系起來。類似的人畜共患病研究，也可以借鑒此思路。

在棲息地監(jiān)測(cè)中，利用地理信息系統(tǒng)（GIS-GeographicalInformationSystem）， 遙 感 技 術(shù) （Remote Sense）等，能夠監(jiān)測(cè)環(huán)境變化及野生動(dòng)物保護(hù)（Kerr 1986;Askins 1993;Boulinier et al.1998b,2001;Donovan and Flather 2002）。GIS技術(shù)是建立在地球科學(xué)和信息科學(xué)基礎(chǔ)上的邊緣科學(xué)，是地理學(xué)、地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、遙感等涉及空間數(shù)據(jù)采集、處理和分析的多種學(xué)科與技術(shù)共同發(fā)展的結(jié)果。通過與不同數(shù)據(jù)源的空間與費(fèi)空間數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過空間操作和模型分析，提供對(duì)規(guī)劃、管理和決策有用的信息產(chǎn)品。目前，地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于野生動(dòng)物及其棲息地的研究，主要集中在生境質(zhì)量的評(píng)價(jià)、棲息地破碎化的分析、種群數(shù)量的估測(cè)、管理信息系統(tǒng)的建立等方面，而對(duì)于野生動(dòng)物長期的種群動(dòng)態(tài)及棲息地變化監(jiān)測(cè)現(xiàn)處于探索階段 （周世強(qiáng)等2004）。在下一步的鳥類監(jiān)測(cè)工作中，可以將該技術(shù)應(yīng)用到瀕危物種以及保護(hù)區(qū)物種多樣性的保護(hù)和管理工作中。