白龟湖自然保护区冬季鸟类多样性分析

杨晓星，李少斌①，陈天恩，谢朝晖

(1.长江大学生命科学院，湖北 荆州 434000；2.河南大学生命科学学院，河南 开封 475000；3.河南城建学院生命科学学院，河南 平顶山 467000)

湿地是世界上生物多样性最丰富的区域，也是重要的生态系统。保护湿地不仅是可持续发展的本质，是中国履行《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》的义务，也是生态文明建设的核心工作[1]。生物多样性指地球上所有植物、动物和微生物及其所拥有的基因，各物种之间及物种与生境之间相互作用所构成的生态系统及其生态过程，包括物种内部、物种之间和生态系统多样性[2]。生物多样性监测是一种既监测生物之间发生的变化又评估其保护成效的有效方法，并且能够为制定与生物多样性保护相关的行动计划和管理措施提供重要依据[3]。鸟类物种多样性是鸟类与其他生物及环境相互作用形成的生态组合，能够表征鸟类群落组成结构和鸟类栖息地环境优劣，对于了解生态系统稳定性具有重要意义[4]。鸟类是湿地生态系统不可或缺的组成部分，具有物种保护、生态修复等独特的生态系统工程效应[5]。由于鸟类生态位宽广，对生态因子变化敏感，故其是检测环境质量的生物指示物种[6]。鸟类的物种组成在一定程度上反映了鸟类栖息地环境的综合利用情况[7]。

白龟湖自然保护区虽然每年开展调查记录，但没有系统整理鸟类数据，因此，有关该湿地保护区的报道[8]较少，已有研究多针对白龟湖植物群落景观[9]、白龟湖水污染现状[10]等，以及周边地区，如白鹭洲城市湿地公园土壤重金属元素特征[11]等。笔者通过实地调查和文献资料调研对保护区鸟类名录进行整理和更新，以期为保护区生物多样性保护管理提供基础资料，进一步充实白龟湖区域鸟类分布数据，同时定量分析其物种组成、多样性指数等，从而为制定生物多样性保护与管理策略提供依据。

1 研究区概况

白龟湖自然保护区位于平顶山市区中心西南约6 km处，地理坐标为北纬33°42′14″～33°46′16″、东经113°02′31″～113°14′45″，地处淮河流域沙颍河水系沙河支流上，由库区河汊、河滩湿地组成[12]。保护区总面积为7 790 hm2，东西长为20.9 km，南北跨度为7.4 km。保护区属温带大陆性季风气候区。雨水充沛，日照充足，热量资源丰富，在季风影响下，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季干寒；冬夏季长，春秋季短，四季分明。光、热、水资源比较丰富，气候温和，雨热同期，有利于多种植物生长。年平均气温为14.9 ℃，极端最高温度为43.4 ℃，极端最低温度为-19.7 ℃，年均降水量为650～800 mm，无霜期为214 d[13]。保护区内共有维管束植物84科213属420种，约占全省植物总数的9.4%，丰富的森林资源为鸟类提供了充足的食物来源和良好的栖息环境[13]。

2 研究方法

2.1 调查方法

2019年12月至2021年12月采用样线法和样点法分别进行鸟类多样性观测，共设置5条样线和20个样点(实际样点和样线未重合，图1)。

图1 白龟湖自然保护区鸟类调查样线分布

调查时间为每年12月或1月，每个越冬期至少2次，分别进行样线和样点调查[14]。选择无风晴朗天气调查，调查时间一般为6:00—10:00和17:00—19:00，以8倍、12倍双筒望远镜进行观察为主，以鸣叫声和摄影为辅，行走速度约为1.5 km·h-1。样点法主要采用单筒望远镜进行观察并记录鸟类种类和数量，每个样点调查时间为15～30 min，样线长及起始点经纬度和海拔高度以及样点经纬度和海拔高度用GPS 测定。记录样线两侧及样点可视范围内鸟类种类、数量和分布生境，参照 BIBBY等[15]的 “标准计数”法，对从样线内向两侧飞出的鸟类予以记录，对从两侧飞入的鸟类则不记录，与行进同方向飞行的鸟类将不予重复记录。不确定鸟类用数码相机拍照，结合《中国鸟类观察手册》[16]和 《鸟类行为图鉴》[17]进行鉴定，鸟类分类系统依据《中国鸟类分类与分布名录》[18]，鸟类红色名录濒危等级判定根据世界自然保护联盟濒危物种红色名录网站(2021年3月发布)(http:∥www.iucnredlist.org)，鸟类保护级别(2021年2月发布)和国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录(2000年8月发布)根据国家林业和草原局网站(http:∥www.forestry.gov.cn)确定，河南省重点保护鸟类(2018年3月发布)根据河南省林业局网站(http:∥lyj.henan.gov.cn/)确定。

2.2 生境类型划分

根据白龟湖自然保护区土地利用现状及样线布设情况，将鸟类生境分为湖泊、河流河汊、石滩滩涂、公园、乡村农田和人工林灌丛6种类型。

2.3 数据分析

2.3.1鸟类种类统计

基于此次调查，以早期记录和文献资料(已发表论文、统计报告)作为补充[8,19]，统计白龟湖分布的鸟类种类，编制物种名录。

2.3.2优势度分析

不同群落鸟类优势种、常见种按照 Berger-Parker 法[20]确定：P=Ni/N，其中，Ni为物种i在该群落中的个体数量；N为群落中全部鸟类个体数；当优势度指数P≥10%时，定为优势种；当1%≤P<10%时，定为常见种；当0.1%≤P<1%时，定为稀有种；当P<0.1%时，定为罕见种。

2.3.3多样性指数

鸟类多样性测度采用 Shannon-Wiener 指数(H)、Pielou 均匀度指数(J)、Simpson 指数(D)和 Margalef 指数(M)[21]。

(1)

J=H/Hmax，

(2)

(3)

M=(S-1)/lnN。

(4)

式(1)～(4)中，S为鸟类种数；Pi为物种i个体数占所有物种个体总数的比例；Hmax为最大的物种多样性指数；N为个体总数。

2.3.4群落相似性

采用 Jaccard 相似性系数(CJ)[22]判定不同生境中鸟类群落相似性，其计算公式为

CJ=c/(a+b-c)，

(5)

Sørensen相似性系数(CS)[22]计算公式为

CS=2c/(a+b)。

(6)

式(5)～(6)中，CJ和CS分别为群落 A 与群落 B 的Jaccard相似性系数和Sørensen相似性系数；a、b分别为群落 A、B物种数；c为群落 A、B中共有物种数；CJ和CS数值越大，表明群落组成成分就越相似。

3 结果与分析

3.1 物种组成

图2 白龟湖自然保护区各科鸟类个体数

3.2 生境间鸟类组成特征分析

从区系分布来看，湖泊生境、河流河汊生境、石滩滩涂生境、公园生境、乡村农田生境、人工灌木丛生境和全区广布种物种数分别为21、20、10、9、15、12和51种，7种生境类型古北界物种数分别为16、11、6、10、12、7和34种，7种生境类型东洋界物种数分别为1、3、1、6、3、2和9种。全区和各生境(除公园生境外)水平上均以广布种为主，其比例均达到50%以上；古北界物种在乡村农田、公园和湖泊生境中占比均达到40%左右，河流河汊生境最低，为32%；东洋界物种在公园生境中占比约为25%，在湖泊生境中最低，仅为3%。另外，古北界物种占比在各生境中都远超东洋界物种。

从居留型来看，湖泊生境、河流河汊生境、石滩滩涂生境、公园生境、乡村农田生境、人工灌木丛生境和全区冬候鸟物种数分别为20、14、7、4、8、6和30种，7种生境类型夏候鸟物种数分别为6、5、2、0、1、1和9种，7种生境类型留鸟物种数分别为3、7、1、14、13、10和26种，7种生境类型旅鸟物种数分别为9、8、7、7、8、4和29种。人工灌木丛、乡村农田和公园中留鸟占比最高，均达到40%以上；夏候鸟在各生境中占比都最低；在石滩滩涂、河流河汊和湖泊生境中冬候鸟占比最高，均达到40%以上。就全区而言，冬候鸟和留鸟占比基本相同(图3)。

图3 白龟湖自然保护区不同生境中鸟类分布型和居留型特征

3.3 生境间鸟类优势种分析

就全区而言，优势种1 种，为白骨顶(Fulicaatra)；常见种 13种，包括罗纹鸭和绿头鸭(Anasplatyrhynchos)等；稀有种 41种，包括赤颈鸭(Marecapenelope)和针尾鸭(Anasacuta)等；罕见种39种，包括白额雁(Anseralbifrons)和小天鹅等。

从不同生境来看，湖泊生境优势种1种，为白骨顶；河流河汊生境优势种3种，包括小(Tachybaptusruficollis)、白骨顶和普通鸬鹚(Phalacrocoraxcarbo)；石滩滩涂生境优势种2 种，包括白骨顶和红嘴鸥(Chroicocephalusridibundus)；公园生境优势种2种，包括喜鹊(Picapica)和麻雀(Passermontanus)；乡村农田生境优势种3种，包括豆雁(Anserfabali)、喜鹊和麻雀；人工灌木丛生境优势种4 种，包括黄腹山雀(Pardaliparusvenustulus)、白头鹎(Pycnonotussinensis)、喜鹊和麻雀。

3.4 生境间鸟类多样性特征

白龟湖自然保护区鸟类群落结构中Shannon-Wiener 指数(H)为3.71，Pielou 均匀度指数(J)为0.57，Simpson 指数(D)为0.84，Margalef 指数(M)为9.73(表1)。

表1 白龟湖自然保护区不同生境鸟类多样性

不同生境类型中，Shannon-Wiener 指数呈现出在乡村农田和人工灌木丛生境中较高。不同生境中物种Simpson指数变化与Shannon-Wiener 指数基本一致，亦呈现出在乡村农田和人工灌木丛生境中较高，在河流河汊和石滩滩涂生境中较低。从Pielou均匀度指数来看，各生境中分布都较均匀，其中，人工灌木丛生境中Pielou均匀度指数最高。从丰富度指数来看，以湖泊生境为最高，以石滩滩涂生境为最低，河流河汊、公园、乡村农田和人工灌木丛生境居中(图4)。

图4 白龟湖自然保护区不同生境鸟类多样性指数

3.5 生境间鸟类群落异质性分析

分别基于Jaccard 相似性系数和Sørensen相似性系数对各生境间鸟类群落异质性进行分析发现，就Jaccard 相似性系数而言，河流河汊和湖泊生境最高，其次为公园和人工灌木丛生境。而就Sørensen相似性系数而言，以公园和人工灌木丛生境为最高，其次为乡村农田和公园生境。两者均以公园和人工灌木丛生境为较高(表2)。

表2 白龟湖自然保护区不同生境鸟类群落相似性

4 讨论

白龟湖自然保护区是河南省生物多样性分布的重要地带之一，但是关于该地鸟类多样性资料较少[8]。笔者调查结果表明雀形目为优势种，其次，雁形目鸭科相较之前种类有较大变化(增加16种)，其原因可能是前期自然保护区初步建成，水域生态环境不稳定，对保护区的持续监测管理使得环境适宜鸟类栖息生存，从而提高生物多样性。此外，笔者调查首次在该保护区内记录到国家Ⅰ级保护动物青头潜鸭和中华秋沙鸭，同时记录到11种国家Ⅱ级保护动物。目前，河南省是已发现的青头潜鸭的主要栖息地与繁殖地之一[23]，其通常选择水域较开阔的区域，对隐蔽条件的选择要求不高，比较容易被发现。此次在湿地公园内发现18只青头潜鸭，需要对其进行长期记录观察，从而实施更加全面的保护。中华秋沙鸭作为环境指示物种，对生态环境要求极为苛刻，只有水质优良、无污染、食物丰富、人类活动少的河段才会被它们选为栖息地。此次在湿地中发现并记录到3只中华秋沙鸭，表明白龟湖自然保护区内水质条件不断提升，环境质量不断改善。

据调查，全区Pielou均匀度指数为0.57，该值较低，原因可能为白龟湖自然保护区免费对广大群众开放，公园内人类活动较多，为一些鸟类，尤其是伴人种类如麻雀等提供了适宜的栖息地。该保护区鸟类数量虽然较多，但由于伴人种类麻雀为绝对优势种，导致鸟类多样性降低，均匀度指数也较低[24]。Simpson 指数和Shannon-Wiener 指数都表明该区域物种多样性较丰富。Margalef 指数大小与各生境中鸟类个体总数的高低变化一致[25]，当Margalef指数大于6时表示环境良好，水域清洁[26]。

不同生境中， Shannon-Wiener指数和Simpson指数最高的都是乡村农田生境，表明其生物多样性较高。乡村农田生境中由于人类活动，具有充足的水源以及种植的谷物、蔬菜、水果等丰富的食物资源，能满足喜鹊、麻雀等鸟类的食物需求，并为它们的繁殖栖息及安全越冬提供重要基础[27]。此外，农耕区受人为活动等因素影响，生境异质性变化明显能够支持更高的鸟类多样性[28]。人工灌木丛生境多为人工栽种管理而成的保护区，且其生境内有大量昆虫和草籽，为白头鹎、喜鹊等提供了良好的觅食场所，因此，其均匀度指数最高[29]。湖泊生境内层次结构分明，乔木层、灌木层以及水生植物都可为鸟类提供较好的隐蔽环境和较为丰富的食物资源，因此鸟类丰富度最高[30]。

研究发现，人类幸福感和生物多样性之间存在正相关关系，发现参观花园后人们的心理健康指标与植物和鸟类多样性有关。除此以外，通过与具有较低生物多样性的公园相比较发现，人类在鸟类多样性较高的或者鸟类栖息地种类较多的公园更快乐，幸福指数提高[31]。白龟湖自然保护区共有维管束植物84科213属420种，约占全省植物总种数的9.4%[10-12]。DING等[32]研究表明鸟类群落结构与栖息地植被生长之间存在显著正相关，即生态系统多样性决定鸟类群落多样性，因此，保护区适宜鸟类生活，保护区生物多样性得到提高。

在调查中发现，人类对湿地公园造成一定干扰，比如旅游、锻炼，以及健身娱乐活动时使用的音响等。人工安放的照明灯和霓虹灯会造成光污染。研究发现，光污染或者噪声污染会吸引或者阻止鸟类的出现，有确凿的科学证据表明夜间人造光对许多物种产生负面影响，包括两栖动物、鸟类、哺乳动物、昆虫，甚至植物[33]。同时，噪音污染还会影响鸟类的行为和健康，降低它们的繁殖成功率[34]。因此，建议公园管理人员加强湿地资源保护科普宣教工作，提高居民的生态保护意识。