謝鵬董樹(shù)斌朱寶光李天芳張余廣馬一丹李曉民

(1.東北林業(yè)大學(xué)野生動(dòng)物資源學(xué)院，哈爾濱，150040；2.黑龍江洪河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，建三江，156332；3.黑龍江省林業(yè)廳，哈爾濱，150090)

東方白鸛(Ciconiaboyciana)屬鸛形目(Ciconiiformes)鸛科(Ciconiidae)的大型涉禽，體長(zhǎng)120 cm。僅分布在東亞地區(qū)，數(shù)量稀少，全球僅3000只左右。被列為國(guó)家Ⅰ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥(niǎo)類，IUCN紅色物種名錄列為瀕危物種(EN)[1-4]。

常見(jiàn)于池塘邊緣、沼澤地淺水地帶，是典型的濕地水禽。東方白鸛的研究主要集中在生態(tài)行為、生境選擇、數(shù)量分布、人工飼養(yǎng)等領(lǐng)域，而GPS/GSM跟蹤器在東方白鸛跟蹤研究未見(jiàn)報(bào)道。本文通過(guò)使用GPS/GSM鳥(niǎo)類跟蹤器對(duì)東方白鸛幼鳥(niǎo)開(kāi)展初步研究，以揭示東方白鸛幼鳥(niǎo)在飛行能力和活動(dòng)區(qū)域方面的規(guī)律[5-13]。

使用追蹤器對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行追蹤研究由來(lái)已久。將無(wú)線電追蹤技術(shù)應(yīng)用于鳥(niǎo)類學(xué)研究方面始于20世紀(jì)50年代末，挪威學(xué)者對(duì)野鴨進(jìn)行心跳和飛行方面的研究[14]，以及1988年我國(guó)鳥(niǎo)類研究者對(duì)黃腹角雉(Tragopancaboti)活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行的研究等[15]。而無(wú)線電追蹤技術(shù)卻有著明顯的局限性：信號(hào)傳輸距離有限，工作范圍小。

進(jìn)入20世紀(jì)80年代末，新的追蹤技術(shù)—衛(wèi)星跟蹤技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于鳥(niǎo)類的跟蹤研究。相比無(wú)線電技術(shù)，衛(wèi)星跟蹤技術(shù)得到了更廣泛地應(yīng)用，其跟蹤范圍廣、時(shí)間久、不受地理?xiàng)l件影響等優(yōu)點(diǎn)，在東方白鸛、丹頂鶴(Grusjaponensis)、白枕鶴(Grusvipio)等遠(yuǎn)距離遷徙鳥(niǎo)類的跟蹤方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)[16-19]。但是，精度不夠高、使用費(fèi)用高、工作時(shí)間還不夠長(zhǎng)等缺點(diǎn)限制了衛(wèi)星跟蹤器的應(yīng)用。

隨著21世紀(jì)手機(jī)GSM信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的超廣范圍的覆蓋，以及全球定位系統(tǒng)(GPS)的成熟應(yīng)用[17]，出現(xiàn)了使用費(fèi)用更低、定位精度更高和工作時(shí)間更長(zhǎng)的追蹤器—GPS/GSM鳥(niǎo)類追蹤器。追蹤器每1 h取得當(dāng)前的時(shí)間、海拔、經(jīng)度、緯度、速度、定位精度等信息，并通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送并儲(chǔ)存至地面服務(wù)器，使用者再通過(guò)PC、手機(jī)等終端，聯(lián)網(wǎng)查看服務(wù)器數(shù)據(jù)。目前，GPS/GSM鳥(niǎo)類追蹤器(以下簡(jiǎn)稱鳥(niǎo)類追蹤器)在鳥(niǎo)類跟蹤研究方面的文獻(xiàn)還不多見(jiàn)[20-23]。

1 研究地概況

東方白鸛幼鳥(niǎo)環(huán)志地點(diǎn)位于黑龍江洪河自然保護(hù)區(qū)(Honghe National Nature Reserve，HNNR)內(nèi)，保護(hù)區(qū)地處三江平原北部，地理坐標(biāo)為E133°34′38″～133°46′29″，N47°42′18″～47°52′00″，面積21836 hm2，海拔高度55～65 m，年均氣溫1.9℃，年均降水量約為500～600 mm。地貌植物以草本沼澤和水生植被為主，間有島狀林分布。洪河保護(hù)區(qū)保留了三江平原未被開(kāi)墾前的原始沼澤景觀，保護(hù)區(qū)相對(duì)封閉，人為活動(dòng)少、干擾強(qiáng)度低，稀疏的蘆葦(Phragmitesaustralis)沼澤、蜿蜒的河流淺灘和大面積的湖泊為東方白鸛提供了舒適的棲息環(huán)境。20世紀(jì)90年代初，洪河保護(hù)區(qū)的東方白鸛一度瀕臨絕跡，從1993年開(kāi)始，洪河保護(hù)區(qū)開(kāi)展東方白鸛人工招引巢的工作，并取得了卓越成績(jī)，現(xiàn)在每年都有20多個(gè)人工巢被利用，成為我國(guó)重要的東方白鸛繁殖區(qū)[24-27]。

2 研究方法

2.1 跟蹤器的佩戴

2015年7月，在洪河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)對(duì)8只未離巢的東方白鸛幼鳥(niǎo)進(jìn)行環(huán)志，同時(shí)佩戴了鳥(niǎo)類跟蹤器，跟蹤器由湖南環(huán)球信士公司生產(chǎn)，型號(hào)為HQBP3527，重量27 g，體積35 mm×32 mm×63 mm。采用背負(fù)式固定于幼鳥(niǎo)身上，工作時(shí)長(zhǎng)約3年。

2.2 數(shù)據(jù)采集與分析方法

幼鳥(niǎo)的定位數(shù)據(jù)由跟蹤器發(fā)回至環(huán)球信士公司數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，每1 h發(fā)送1次當(dāng)前時(shí)間的定位信息，定位信息包括時(shí)間、海拔、經(jīng)度、緯度、速度、定位精度等信息。定位精度分為A、B、C、D和無(wú)效一共5個(gè)等級(jí)，精度偏差范圍分別為5 m、10 m、20 m、100 m和2000 m，精度依次遞減，定位精度的可信度為95%。本文分析數(shù)據(jù)去除了D和無(wú)效等級(jí)的數(shù)據(jù)，選取了精度較高的A、B、C 3個(gè)等級(jí)的數(shù)據(jù)作為有效點(diǎn)位。

2015年7月7日給東方白鸛幼鳥(niǎo)佩戴跟蹤器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同年10月25日幼鳥(niǎo)飛離黑龍江省開(kāi)始向南遷徙，持續(xù)時(shí)間109 d。根據(jù)東方白鸛幼鳥(niǎo)活動(dòng)能力和活動(dòng)區(qū)域變化，將整個(gè)研究時(shí)間段分為4個(gè)時(shí)期：留巢期(In nest period，2015年7月8～20日，共13 d)：幼鳥(niǎo)活動(dòng)能力弱，基本在巢內(nèi)活動(dòng)；根據(jù)野外觀察，此期東方白鸛處于飛羽發(fā)育階段，每天亮翅，欲飛，后期可以在巢周邊盤(pán)旋，但不落地，活動(dòng)面積多在巢址50 m內(nèi)。離巢期(Leaving nest period，2015年7月21日到8月17日，共28 d)：幼鳥(niǎo)開(kāi)始具備了一定的飛行能力，能夠在巢周邊活動(dòng)，到巢周邊淺水區(qū)覓食，但每天都回巢休息。擴(kuò)散初期(Early spread period，2015年8月18～30日，共13 d)：幼鳥(niǎo)不再回巢，能夠飛至較遠(yuǎn)的地點(diǎn)，但沒(méi)有離開(kāi)洪河自然保護(hù)區(qū)。擴(kuò)散后期(Later spread period，2015年8月31日～10月24日，共55 d)：幼鳥(niǎo)飛離繁殖地，到周邊濕地活動(dòng)，不再回歸，直至向南遷飛。

數(shù)據(jù)分析用ARCGIS10.2來(lái)顯示定位地點(diǎn)的分布、以及飛行方向，用100%MCP法計(jì)算活動(dòng)區(qū)域面積。在EXCEL2016中利用坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算分析幼鳥(niǎo)的活動(dòng)(距離)情況。MCP(Minium Convex Polygon)最小凸多邊形法，是根據(jù)外圍的定位點(diǎn)生成的一個(gè)多邊形，該多邊形即代表幼鳥(niǎo)的活動(dòng)區(qū)域[28]。

在東方白鸛幼鳥(niǎo)的數(shù)據(jù)分析上，主要統(tǒng)計(jì)分析3個(gè)方面：活動(dòng)面積與活動(dòng)地點(diǎn)變化、活動(dòng)距離、以及飛行高度與飛行速度。分析活動(dòng)距離數(shù)據(jù)時(shí)，統(tǒng)計(jì)分析5個(gè)方面：累計(jì)活動(dòng)量、日平均活動(dòng)距離、最大日活動(dòng)距離、最小日活動(dòng)距離和最遠(yuǎn)單次飛行距離。累計(jì)活動(dòng)量Da，計(jì)算的是一段時(shí)間天數(shù)(d)內(nèi)活動(dòng)距離的總和；日平均活動(dòng)距離Dm，計(jì)算累計(jì)活動(dòng)量除以活動(dòng)時(shí)間，公式：Dm=Da/d；最大日活動(dòng)距離DMX；最小日活動(dòng)距離DMN；最遠(yuǎn)單次飛行距離DS，計(jì)算的是每天相鄰時(shí)間定位點(diǎn)之間的距離，并取最大值。

2.3 擴(kuò)散行為定義

(1)累計(jì)活動(dòng)量(km)：是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)活動(dòng)距離的總和；

(2)日平均活動(dòng)距離(km/d)：是指在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)的累計(jì)活動(dòng)量除以活動(dòng)天數(shù)的結(jié)果，公式Dm=Da/d；

(3)最大日活動(dòng)距離(km)：是指該時(shí)間段內(nèi)最大的日活動(dòng)距離；

(4)最小日活動(dòng)距離(km)：是指該時(shí)間段內(nèi)最小的日活動(dòng)距離；

(5)最遠(yuǎn)活動(dòng)距離(km)：統(tǒng)計(jì)相鄰時(shí)間定位點(diǎn)的距離，并取該時(shí)間段內(nèi)的最大值。

(6)飛行高度(m)：幼鳥(niǎo)飛行的海拔高度；

(7)飛行速度(km/h)：幼鳥(niǎo)每小時(shí)飛行的距離。

3 結(jié)果分析

3.1 東方白鸛幼鳥(niǎo)活動(dòng)區(qū)域及停留時(shí)間

通過(guò)跟蹤器信息，在109 d共獲得有效位點(diǎn)2573個(gè)。從位點(diǎn)數(shù)據(jù)分析可以看出東方白鸛幼鳥(niǎo)活動(dòng)區(qū)域在洪河保護(hù)區(qū)、濃江下游、撓力河下游及俄羅斯的奧澤羅等地。從停歇時(shí)間看，該幼鳥(niǎo)在他的出生地洪河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)停留47 d，占總記錄時(shí)間的43.12%，在奧澤羅停留時(shí)間49 d，占總記錄時(shí)間的44.95%，其余時(shí)間(11.93%)在濃江下游、撓力河下游地區(qū)等地活動(dòng)(圖1)。

圖1 東方白鸛幼鳥(niǎo)的活動(dòng)區(qū)域和飛行路線Fig.1 Habitat and flight path of juvenile oriental white stork

3.2 活動(dòng)面積

留巢期：獲得有效定位點(diǎn)314個(gè)。此階段東方白鸛幼鳥(niǎo)飛行能力弱，不具離巢能力，大多時(shí)間在巢內(nèi)活動(dòng)，后期可以繞巢進(jìn)行短距離盤(pán)旋。此階段東方白鸛幼鳥(niǎo)最小日活動(dòng)面積0，最大日活動(dòng)面積0.0053 km2，日活動(dòng)范圍積均值為0.0012 km2，到達(dá)最遠(yuǎn)距離巢址中心點(diǎn)158.83 m。

離巢期：獲得有效定位點(diǎn)655個(gè)。此階段東方白鸛幼鳥(niǎo)最小日活動(dòng)面積為0.0240 km2，最大7.2499 km2，日活動(dòng)面積均值1.2852 km2。活動(dòng)面積擴(kuò)大至12.12 km2，但每天回巢內(nèi)過(guò)夜。

擴(kuò)散初期：獲得有效定位點(diǎn)306個(gè)。東方白鸛幼鳥(niǎo)最小日活動(dòng)面積為1.0118 km2，最大日活動(dòng)面積為596.2589 km2，日均值82.6325 km2?；顒?dòng)地點(diǎn)主要為洪河保護(hù)區(qū)，偶爾飛保護(hù)區(qū)附近的濃江濕地區(qū)域活動(dòng)。

擴(kuò)散后期：有效定位點(diǎn)數(shù)1298個(gè)。最小日活動(dòng)面積為0.2798 km2，最大日活動(dòng)面積2060.0406 km2，日均值81.7172 km2。8月31日，東方白鸛幼鳥(niǎo)飛向俄羅斯奧澤羅佩羅夫巴普洛夫斯科耶(Ozero Petropavlovskoye Lake，以下簡(jiǎn)稱奧澤羅湖)，10月20日飛離奧澤羅湖返回中國(guó)，到撓力河棲息，10月25日該幼鳥(niǎo)飛離撓力河，開(kāi)始向南遷徙(表1，圖2)。

表1 東方白鸛幼鳥(niǎo)活動(dòng)面積

Tab.1 Activearea of juvenile oriental white stork

圖2 4個(gè)階段日活動(dòng)面積示意圖(a：留巢期，7月15日；b：離巢期，8月15日；c：擴(kuò)散初期，8月27日；d：擴(kuò)散后期，9月15日)Fig.2 Schematic map of daily activities for four periods(a：In nest period，July 15；b：Leaving nest period，August 15；c：Early spread period，August 27；d：Later spread period，September 15)

使用100%MCP和95%MCP方法估算洪河保護(hù)區(qū)、俄羅斯奧澤羅棲息地面積(表2)，結(jié)果顯示該東方白鸛幼鳥(niǎo)在洪河保護(hù)區(qū)的棲息地面積為12.35 km2(100%MCP)，而95%MCP估算面積僅為4.14 km2；俄羅斯奧澤羅棲息地面積為749.66 km2(100%MCP)，而95%MCP估算面積僅為450.38 km2(圖3)。從圖3可以看出，使用了95%MCP方法估算的棲息地區(qū)域涵括了大部分的更為集中的坐標(biāo)點(diǎn)。

表2 主要棲息地的活動(dòng)面積

Tab.2 Area estimation of main habitats

圖3 東方白鸛幼鳥(niǎo)的主要棲息地Fig.3 The main habitat of juvenile oriental white storks

3.3 活動(dòng)距離

留巢期幼鳥(niǎo)累計(jì)活動(dòng)距離7.86 km，日均活動(dòng)距離0.41 km，日最大活動(dòng)距離0.84 km，日最小活動(dòng)距離0 km，單次活動(dòng)最遠(yuǎn)距離0.16 km。巢期的東方白鸛幼鳥(niǎo)飛行能力弱，大多在巢內(nèi)活動(dòng)。

離巢期幼鳥(niǎo)累計(jì)活動(dòng)距離196.65 km，日均活動(dòng)距離7.71 km，日最大活動(dòng)距離19.87 km，日最小活動(dòng)距離1.25 km，單次活動(dòng)最遠(yuǎn)距離6.33 km。這一階段，東方白鸛幼鳥(niǎo)即開(kāi)始具備了短距離飛行的能力，離不開(kāi)巢的保護(hù)，夜晚還需歸巢，只能在周邊近距離活動(dòng)。

擴(kuò)散初期幼鳥(niǎo)累計(jì)活動(dòng)距離298.53 km，日均活動(dòng)距離22.96 km，日最大活動(dòng)距離82.33 km，日最小活動(dòng)距離7.21 km，單次活動(dòng)最遠(yuǎn)距離23.97 km。擴(kuò)散初期的東方白鸛幼鳥(niǎo)基本具備了中遠(yuǎn)距離飛行的能力。

擴(kuò)散后期幼鳥(niǎo)累計(jì)活動(dòng)距離1348.65 km，日均活動(dòng)距離24.52 km，日最大活動(dòng)距離119.79 km，日最小活動(dòng)距離3.40 km，單次活動(dòng)最遠(yuǎn)距離29.87 km。在擴(kuò)散后期過(guò)后，東方白鸛幼鳥(niǎo)和其他同伴一起組成秋季集群向南方遷徙，而在此之前的8月31日～9月2日(182.43 km)和10月20～21日(215.71 km)2次跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離飛行則證明：東方白鸛幼鳥(niǎo)已經(jīng)趨向于成熟，并具備了遠(yuǎn)距離飛行的能力(表3)。

表3 東方白鸛幼鳥(niǎo)活動(dòng)距離分析

Tab.3 Active distance of juvenile oriental white stork

3.4 飛行高度與速度

在留巢期東方白鸛幼鳥(niǎo)最快飛行速度為20 km/h，最大飛行高度為174.3 m。隨著飛行能力增強(qiáng)，在離巢期東方白鸛幼鳥(niǎo)飛行速度增加至49.0 km/h，最大飛行高度達(dá)到465.1 m。在擴(kuò)散初期東方白鸛幼鳥(niǎo)飛行速度相差不大，但飛行高度達(dá)812.5 m。擴(kuò)散后期飛行能力更強(qiáng)，飛行速度已達(dá)76.1 km/h，但飛行高度與擴(kuò)散初期相等(表4)。

表4 東方白鸛幼鳥(niǎo)飛行速度與高度

Tab.4 The maximum flying speed and altitude of juvenile oriental white stork

注：*高度為海拔高度

Note：*Height is above sea level

3.5 東方白鸛幼鳥(niǎo)活動(dòng)時(shí)間

東方白鸛幼鳥(niǎo)在留巢期階段較少離巢活動(dòng)，因此只統(tǒng)計(jì)了離巢期、擴(kuò)散初期和擴(kuò)散后期的開(kāi)始活動(dòng)時(shí)間和停止活動(dòng)時(shí)間。

離巢期東方白鸛幼鳥(niǎo)活動(dòng)時(shí)間多在4：00～17：00，最早活動(dòng)出現(xiàn)在3：00，最晚停止活動(dòng)時(shí)間為19：00。擴(kuò)散初期活動(dòng)時(shí)間多在4：00～19：00，最早開(kāi)始活動(dòng)時(shí)間為4：00，最晚停止活動(dòng)時(shí)間為21：00。擴(kuò)散后期幼鳥(niǎo)開(kāi)始活動(dòng)時(shí)間和結(jié)束活動(dòng)時(shí)間與擴(kuò)散初期一致，但最早活動(dòng)時(shí)間在3：00，記錄到最晚活動(dòng)時(shí)間在23：00。

4 討論

4.1 東方白鸛幼鳥(niǎo)飛行能力分析

東方白鸛屬晚成鳥(niǎo)，幼鳥(niǎo)需要經(jīng)過(guò)巢內(nèi)發(fā)育才能離開(kāi)繁殖巢，通過(guò)跟蹤器定位發(fā)現(xiàn)，東方白鸛在50日齡時(shí)可以離巢，但飛行距離很短，且每次飛行基本為巢址50 m范圍內(nèi)，到達(dá)最遠(yuǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)距巢中心點(diǎn)僅0.16 km。到達(dá)離巢期階段，飛行能力逐步增強(qiáng)，開(kāi)始每日出巢活動(dòng)，夜晚回巢休息，活動(dòng)面積也從巢址周圍逐漸擴(kuò)大至保護(hù)區(qū)北部12 km2。進(jìn)入擴(kuò)散初期，幼鳥(niǎo)飛行能力增強(qiáng)，不再回巢過(guò)夜，并且飛得更遠(yuǎn)，一次飛行距離達(dá)到23.97 km。到擴(kuò)散后期，飛行距離更遠(yuǎn)，8月31日～9月2日3 d時(shí)間里飛行182.43 km，一次飛行距離達(dá)29.87 km，具有與成鳥(niǎo)一起進(jìn)行長(zhǎng)距離的遷徙能力。

4.2 活動(dòng)面積變化

東方白鸛幼鳥(niǎo)活動(dòng)面積與活動(dòng)距離密切相關(guān)；活動(dòng)距離越大則活動(dòng)面積也越大。留巢期幼鳥(niǎo)活動(dòng)能力弱，飛行距離近，活動(dòng)面積也小，日最大活動(dòng)面積僅0.0053 km2，最小為0。離巢期幼鳥(niǎo)飛行能力增強(qiáng)，可以去巢外覓食，日均覓食面積為1.2852 km2。在擴(kuò)散初期和擴(kuò)散后期幼鳥(niǎo)已經(jīng)具有一定的飛行能力，日均活動(dòng)面積差別不大，但擴(kuò)散后期幼鳥(niǎo)活動(dòng)面積更大，日最大活動(dòng)面積達(dá)2060.0406 km2。

4.3 飛行高度和速度變化

在巢期幼鳥(niǎo)飛行能力弱，僅能在巢周邊進(jìn)行短距離的飛行，因而飛行高度和速度均較低，最大飛行速度僅為20.0 km/h，飛行高度為174.3 m。進(jìn)入離巢期幼鳥(niǎo)飛行速度和高度均明顯提高，飛行速度達(dá)49.0 km/h，飛行高度達(dá)465.1 km，使幼鳥(niǎo)可以飛得更遠(yuǎn)。擴(kuò)散初期幼鳥(niǎo)飛行速度變化不大，但飛行高度達(dá)800 m以上，使幼鳥(niǎo)可以借助上升氣流進(jìn)行翱翔，進(jìn)而節(jié)省飛行時(shí)的體能消耗；而擴(kuò)散后期幼鳥(niǎo)飛行能力進(jìn)一步得到提高，飛行速度達(dá)76.1 hm/h，使幼鳥(niǎo)有能力飛到更廣闊的地帶，獲取更豐富的食物，為越冬遷徙儲(chǔ)存更多的能量。