天津冬季水鳥多樣性和優(yōu)先保護(hù)區(qū)域分析

王鳳琴，陳 晨，劉 威，劉亞洲，盧學(xué)強(qiáng)，魏 巍，古 遠(yuǎn)，伊劍鋒②

(1.天津自然博物館，天津 300201；2.天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，天津 300191；3. 生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042；4.南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300350)

鳥類是開展生物多樣性監(jiān)測(cè)的重要指示類群[1]。天津位于東亞—澳大利西亞候鳥遷徙通道，是我國(guó)東部濕地水鳥的重要遷徙停歇地，濕地水鳥資源豐富。水鳥作為濕地環(huán)境質(zhì)量變化的最佳指示生物[2]，根據(jù)其種群變化可以推定濕地生態(tài)環(huán)境變化，以及是否需要實(shí)行一定的管理和補(bǔ)救方法[3-4]。此前，天津濕地水鳥多樣性研究主要包括物種組成[5-8]、區(qū)系分析[9]和季節(jié)變化[10]等，研究周期較短，以1 a居多，無法掌握區(qū)域內(nèi)常見物種和重要保護(hù)物種的多樣性和分布變化趨勢(shì)，無法了解面臨的脅迫因素[11]。

2011—2018年11月底—12月，對(duì)天津北大港、塘沽沿海、大黃堡和七里海4個(gè)區(qū)域9個(gè)樣地的鳥類多樣性進(jìn)行了連續(xù)8 a的觀測(cè)，并對(duì)脅迫因素進(jìn)行記錄和分析。通過比較9個(gè)樣地的水鳥群落多樣性水平，以重點(diǎn)保護(hù)水鳥為指示物種，分析冬季水鳥的保護(hù)優(yōu)先區(qū)和重點(diǎn)修復(fù)區(qū)，以期為天津濕地規(guī)劃建設(shè)和保護(hù)修復(fù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域

天津市濕地資源豐富，根據(jù)第二次全國(guó)濕地資源調(diào)查，各類濕地總面積29.56萬hm2，陸域濕地占全市國(guó)土面積的17.1%[12]。天津濕地類型較全，主要包含濱海濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地和人工濕地5類，具有生態(tài)功能多樣、濕地動(dòng)植物資源豐富的特點(diǎn)，為鳥類提供了良好的棲息、覓食、越冬和繁殖場(chǎng)所。此次冬季水鳥多樣性調(diào)查涉及4個(gè)區(qū)域9個(gè)樣地(表1和圖1)，其中由于儲(chǔ)氣庫面積較大且鳥類種類和數(shù)量都較多設(shè)置了4個(gè)樣點(diǎn)。所有樣地涵蓋了蘆葦沼澤濕地、人工濕地、河流、濱海灘涂等天津的主要濕地類型。

表1 調(diào)查區(qū)域與調(diào)查樣地基本信息Table 1 Basic information of 4 survey regions and 9 survey sites

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

2011—2018年11月底—12月采用樣線法和樣點(diǎn)法[13]對(duì)天津市4個(gè)區(qū)域9個(gè)樣地的水鳥及其生境進(jìn)行調(diào)查。采用GPS進(jìn)行樣點(diǎn)位置確定，8倍雙筒望遠(yuǎn)鏡巡視，20～60倍單筒望遠(yuǎn)鏡觀察，結(jié)合鳥類的飛行姿勢(shì)和鳴聲等綜合特征來辨認(rèn)種類，記錄看到或聽到的鳥種及數(shù)量。借助長(zhǎng)焦相機(jī)拍攝，對(duì)有疑問的種類將拍攝資料帶回室內(nèi)鑒定核對(duì)。

鳥類分類系統(tǒng)依據(jù)鄭光美《中國(guó)鳥類分類與分布名錄(第二版)》[14]。水鳥種類根據(jù)拉姆薩爾《濕地公約》中水鳥的定義，即在生態(tài)上依存于濕地的鳥。瀕危等級(jí)描述依據(jù)世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)瀕危物種紅色名錄最新版[15]，生態(tài)環(huán)境部(原環(huán)境保護(hù)部)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院發(fā)布的《中國(guó)生物多樣性紅色名錄——脊椎動(dòng)物卷》[16]。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

按照鳥類不同種群數(shù)量占鳥類統(tǒng)計(jì)總數(shù)的比例(P)來確定優(yōu)勢(shì)種和數(shù)量級(jí)，將P≥10%的定為優(yōu)勢(shì)種；1%≤P<10%的定為常見種；0.1%≤P<1%的定為稀有種；P<0.1%定為罕見種[17]。

根據(jù)水鳥在各調(diào)查樣地出現(xiàn)的頻次，按分布地點(diǎn)的多少分為廣性分布種(分布于6個(gè)以上)、中性分布種(分布于3～5個(gè))和狹性分布種(分布于1～2個(gè))。

物種多樣性的測(cè)度采用Shannon-Wiener指數(shù)[18]計(jì)算，計(jì)算公式為

H′=-ΣPilnPi。

(1)

式(1)中，H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)；Pi為物種i的個(gè)體數(shù)占所有物種個(gè)體總數(shù)的比例。

群落均勻性的測(cè)度采用Pielou指數(shù)[18]計(jì)算，計(jì)算公式為

J=H′/Hmax，

(2)

Hmax= lnS。

(3)

式(2)～(3)中，J為Pielou均勻度指數(shù)；Hmax為群落中物種多樣性的最大值；S為物種總數(shù)。

群落優(yōu)勢(shì)集中性的測(cè)度采用Simpson指數(shù)[18]計(jì)算，計(jì)算公式為

D=1-ΣPi2。

(4)

式(4)中，D為Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)。

物種豐富度的測(cè)度采用Margalef指數(shù)[18]計(jì)算，計(jì)算公式為

Dmg=(S-1)/lnN。

(5)

式(5)中，Dmg為Margalef豐富度指數(shù)；N為所有物種個(gè)體總數(shù)。

2.3 優(yōu)先保護(hù)區(qū)分析方法

優(yōu)先保護(hù)區(qū)分析是物種及其生境保護(hù)最直接和最有效的模式。在自然環(huán)境中，鳥類棲息生境優(yōu)劣有3個(gè)指標(biāo)值得關(guān)注：一是鳥類種類的豐富程度，二是鳥類數(shù)量的多少，三是物種的多樣性水平，種類越豐富，種類分布的均勻程度越高，多樣性水平也越高。參照重要濕地認(rèn)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：如果一塊濕地具有重點(diǎn)保護(hù)物種或者易危、瀕?；驑O度瀕危物種，就應(yīng)被認(rèn)為具有重要意義[19]。以各調(diào)查樣地的個(gè)體數(shù)量(N)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)和干擾程度(R)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)3個(gè)參數(shù)定義出地區(qū)優(yōu)先保護(hù)指數(shù)(priority index)[20]：

IP=IN×IH′/IR。

(6)

式(6)中，IP為優(yōu)先保護(hù)指數(shù)；IN為個(gè)體數(shù)量等級(jí)賦值；IH′為多樣性指數(shù)等級(jí)賦值；IR為干擾程度指數(shù)等級(jí)賦值。

上述3個(gè)參數(shù)均劃分為5個(gè)等級(jí)(表2)，并根據(jù)國(guó)家級(jí)保護(hù)物種和世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄中物種的分布綜合分析各調(diào)查地點(diǎn)的優(yōu)先保護(hù)狀況。干擾程度R值用來表征調(diào)查樣地內(nèi)不同人類活動(dòng)類型的影響強(qiáng)度，劃分為5個(gè)等級(jí)(表2)。人類活動(dòng)影響強(qiáng)度的計(jì)算方法參考HJ 192—2015《生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》[21]和《自然保護(hù)區(qū)人類活動(dòng)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)指南(試行)》[22]，人類活動(dòng)分為農(nóng)業(yè)用地、居民點(diǎn)、工礦用地、采石場(chǎng)、能源設(shè)施、旅游設(shè)施、交通設(shè)施、養(yǎng)殖場(chǎng)、道路和其他人工設(shè)施10類。人類活動(dòng)類型的影響強(qiáng)度根據(jù)不同人類活動(dòng)類型對(duì)調(diào)查樣地的影響程度與影響權(quán)重以及面積來確定。

表2 各參數(shù)的等級(jí)劃分Table 2 The definition of different ranks of three parameters

3 結(jié)果與分析

3.1 物種組成

2011—2018年11月底—12月共記錄到鳥類70種103 625只，隸屬于12目21科39屬。

其中，記錄到水鳥54種102 946只，隸屬于7目13科28屬；其他類16種679只，隸屬于5目8科11屬。雁形目和鸻形目無論在種類上還是在數(shù)量上都占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其中雁形目1科9屬24種，占水鳥群落組成的44.44%；其次是鸻形目4科6屬15種，占水鳥群落組成的27.78%。物種多度最高的為白骨頂(Fulicaatra)12 723只，其次為綠頭鴨(Anasplatyrhynchos)12 374只，黑腹濱鷸(Calidrisalpina)10 244 只，普通秋沙鴨(Mergusmerganser)10 054只。斑嘴鴨(Anaszonorhyyncha)、綠翅鴨(Anascrecca)、紅頭潛鴨(Aythyaferina)和紅嘴鷗(Larusridibundus)均達(dá)5 000只以上。斑頭秋沙鴨(Mergellusalbellus)、遺鷗(Larusrelictus)、白腰杓鷸(Numeniusarquata)、灰鸻(Pluvialissquatarola)、豆雁(Anserfabalis)、東方白鸛(Ciconiaboyciana)、花臉鴨(Anasformosa)達(dá)到了1 000只以上。冬季常見水鳥中國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)物種5種：遺鷗(Ⅰ級(jí))、東方白鸛(Ⅰ級(jí))、斑頭秋沙鴨(Ⅱ級(jí))、白腰杓鷸(Ⅱ級(jí))和花臉鴨(Ⅱ級(jí))。被列入世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄(IUCN最新版)瀕危(EN)等級(jí)的物種1種：東方白鸛；易危(VN)物種2種：紅頭潛鴨和遺鷗。列入瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約(CITES)附錄的物種2種：東方白鸛(附錄1)和遺鷗(附錄1)。其余物種皆在1 000只以下。根據(jù)冬季水鳥在各調(diào)查樣地出現(xiàn)的頻次，計(jì)有廣性分布種3種，包括黑尾鷗(Laruscrassirostris)、紅嘴鷗、綠頭鴨；中性分布種17種；狹性分布種34種。

3.2 多樣性分析

4個(gè)調(diào)查區(qū)域的冬季水鳥多樣性分析(表3)表明，北大港的物種數(shù)以及多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均最高，可為鴨雁類、鸻鷸類、鷺類、鸛類、秧雞類等多種生態(tài)類群提供越冬生境。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，塘沽沿海灘涂有10 244只黑腹濱鷸和4 270只遺鷗在此越冬，個(gè)體數(shù)量以及多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均較高，但物種豐富度最低。七里海和大黃堡盡管其物種豐富度較高，多樣性指數(shù)較低。

表3 各調(diào)查區(qū)域冬季水鳥多樣性Table 3 Waterbirds diversity in 4 survey regions in winter

9個(gè)調(diào)查樣地的冬季水鳥多樣性分析(圖2)表明，北大港儲(chǔ)氣庫的個(gè)體數(shù)量、物種數(shù)以及多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均最高，并有東方白鸛、白琵鷺(Platalealeucorodia)、大天鵝(Cygnuscygnus)、小天鵝(Cygnuscolumbianus)、疣鼻天鵝(Cygnusolor)等珍稀物種，是一個(gè)重要的水鳥越冬地。塘沽沿海高沙嶺支持了較多的鸻鷸類和鷗類在此越冬，而且在調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)數(shù)量較大的群體，個(gè)體數(shù)量以及多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均較高。七里海、上馬臺(tái)水域面積較大，在此停歇的雁鴨類物種數(shù)和個(gè)體數(shù)量較多，多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)較高。在調(diào)查期間鄉(xiāng)政府樣地的物種數(shù)以及多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均最低。

3.3 優(yōu)勢(shì)種分析

根據(jù)冬季水鳥不同種群數(shù)量占統(tǒng)計(jì)總數(shù)的比例，冬季水鳥的優(yōu)勢(shì)種有2種，包括白骨頂和綠頭鴨。常見種有12種，包括普通秋沙鴨、黑腹濱鷸、斑嘴鴨、紅頭潛鴨、綠翅鴨、紅嘴鷗、斑頭秋沙鴨、遺鷗、灰鸻、豆雁、白腰杓鷸和東方白鸛，其中遺鷗和東方白鸛為國(guó)家Ⅰ級(jí)保護(hù)物種，占比分別為4.15%和1.89%；白腰杓鷸為國(guó)家Ⅱ級(jí)保護(hù)物種，占比為2.26%。

4個(gè)調(diào)查區(qū)域中，綠頭鴨是北大港、大黃堡和七里海等3個(gè)區(qū)域共同的優(yōu)勢(shì)種。北大港的優(yōu)勢(shì)種還有白骨頂和紅頭潛鴨，大黃堡的優(yōu)勢(shì)種還有普通秋沙鴨，七里海的優(yōu)勢(shì)種還有綠翅鴨和斑嘴鴨。塘沽沿海區(qū)域的優(yōu)勢(shì)種有黑腹濱鷸、遺鷗、灰鸻、紅嘴鷗和白腰杓鷸(表4)。

表4 各調(diào)查樣地中冬季水鳥優(yōu)勢(shì)種Table 4 Dominant waterbird species in 9 survey sites in winter

3.4 重點(diǎn)保護(hù)物種分析

天津4個(gè)區(qū)域9個(gè)樣地冬季水鳥中共記錄國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)物種15種(表5)。其中屬國(guó)家Ⅰ級(jí)保護(hù)物種的有5種：青頭潛鴨(Aythyabaeri)、東方白鸛、黑鸛(Ciconianigra)、遺鷗和黑嘴鷗(Larussaundersi)。屬國(guó)家Ⅱ級(jí)保護(hù)物種的有10種：白琵鷺、灰鶴、白腰杓鷸、大杓鷸(Numeniusmadagascariensis)、疣鼻天鵝、大天鵝、小天鵝、鴻雁(Ansercygnoides)、花臉鴨和斑頭秋沙鴨。被列入世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄(IUCN最新版)極危(CR)等級(jí)的物種1種：青頭潛鴨；瀕危(EN)等級(jí)的物種有2種：東方白鸛和大杓鷸；易危(VN)等級(jí)的物種有4種：鴻雁、紅頭潛鴨、黑嘴鷗和遺鷗。列入瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約(CITES)附錄Ⅰ的物種有2種：東方白鸛和遺鷗；附錄Ⅱ的物種有4種：黑鸛、白琵鷺、大紅鸛(Phoenicopterusroseus)和花臉鴨。

表5 各調(diào)查區(qū)域重點(diǎn)保護(hù)水鳥記錄Table 5 The population of national protected birds in 4 survey regions

作為天津沿海濕地的代表物種，遺鷗幾乎每年冬季都會(huì)在塘沽高沙嶺越冬，共記錄到4 271只。還記錄到大杓鷸697只、黑嘴鷗36只。高沙嶺的生態(tài)環(huán)境屬于海濱濕地淤泥質(zhì)灘涂，是上述重點(diǎn)保護(hù)物種的重要越冬地。但隨著區(qū)域開發(fā)活動(dòng)的影響，已連續(xù)2 a未發(fā)現(xiàn)大杓鷸和黑嘴鷗來此越冬。唐家河口是獨(dú)流減河的入?？?，退潮后的泥灘地有大量的生物，發(fā)現(xiàn)遺鷗和大杓鷸在此出現(xiàn)。東方白鸛和白琵鷺都偏好選擇在較開闊且有一定水深的水域，覓食浮游生物、魚類或蝦類，北大港是東方白鸛和白琵鷺的重要越冬地，共記錄到東方白鸛1 856只，白琵鷺143只。其中集中分布于北大港的儲(chǔ)氣庫，且數(shù)量呈現(xiàn)逐年增多的趨勢(shì)。2018年，七里海濕地也記錄到東方白鸛94只，白琵鷺2只。青頭潛鴨和紅頭潛鴨偏好棲息于開闊水面，對(duì)水深有一定的要求，主要通過潛水覓食，在大黃堡的上馬臺(tái)記錄到青頭潛鴨9只，紅頭潛鴨89只，在北大港的儲(chǔ)氣庫記錄到紅頭潛鴨7 371只。

3.5 優(yōu)先保護(hù)地區(qū)分析

對(duì)各調(diào)查樣地優(yōu)先保護(hù)指數(shù)、個(gè)體數(shù)量、列入國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄和IUCN瀕危物種紅色名錄的種數(shù)和個(gè)體數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6。

表6 各調(diào)查樣地優(yōu)先保護(hù)指數(shù)、個(gè)體數(shù)量以及重點(diǎn)保護(hù)的水鳥Table 6 The priority index, individual numbers and protected waterbirds in 9 survey sites

冬季水鳥在儲(chǔ)氣庫、七里海和上馬臺(tái)具有較高的多樣性和物種豐富度，是多種重點(diǎn)保護(hù)物種的越冬棲息地，人類活動(dòng)干擾較小，優(yōu)先保護(hù)指數(shù)較高，建議作為優(yōu)先保護(hù)地區(qū)。北大港水庫水鳥物種多樣性雖然較低，優(yōu)先保護(hù)指數(shù)較低，卻是東方白鸛、大天鵝等國(guó)家級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥類遷徙“歇腳”的重要驛站，人類活動(dòng)干擾較?。惶凉粮呱硯X多樣性指數(shù)和優(yōu)先保護(hù)指數(shù)都較高，冬季還有大量遺鷗等珍稀鳥類棲息，因此建議北大港水庫和高沙嶺都作為優(yōu)先保護(hù)地區(qū)。

冬季水鳥在唐家河口和獨(dú)流減河具有較高的多樣性和物種豐富度，前者是遺鷗的越冬棲息地，但受人類活動(dòng)干擾影響較大，來此越冬的水鳥種類和數(shù)量逐年減少，優(yōu)先保護(hù)指數(shù)較低，建議作為重要修復(fù)區(qū)。

4 結(jié)論與建議

水鳥的多樣性及其變化趨勢(shì)是保護(hù)水鳥的重要信息，也是濕地環(huán)境質(zhì)量的重要指示因子，故開展水鳥的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)意義重大，而停歇地生境的變化會(huì)直接影響水鳥對(duì)棲息地的選擇，進(jìn)而影響其遷徙路線。天津4個(gè)區(qū)域(北大港、塘沽沿海、大黃堡、七里海)9個(gè)調(diào)查樣地中，天津?yàn)I海濕地人工生境是自然生境鳥類資源的重要補(bǔ)充，對(duì)冬季水鳥多樣性的維持和珍稀物種的保護(hù)有重要作用。北大港是東方白鸛和白琵鷺的重要越冬地，集中分布在儲(chǔ)氣庫樣地，且數(shù)量呈現(xiàn)逐年增多的趨勢(shì)；全球極危物種青頭潛鴨在上馬臺(tái)越冬且數(shù)量增加；沿海灘涂是國(guó)家Ⅰ級(jí)保護(hù)物種遺鷗、黑嘴鷗、瀕危物種大杓鷸重要的棲息地，但隨著區(qū)域開發(fā)活動(dòng)的影響，遺鷗幾乎每年冬季都會(huì)在塘沽沿海越冬但數(shù)量呈減少趨勢(shì)，大杓鷸和黑嘴鷗已連續(xù)2 a冬季未被發(fā)現(xiàn)。

通過比較各調(diào)查樣地冬季水鳥群落多樣性水平，以珍稀水鳥為指示物種，儲(chǔ)氣庫、七里海鳥島、上馬臺(tái)、北大港水庫和塘沽高沙嶺作為優(yōu)先保護(hù)區(qū)，唐家河口和獨(dú)流減河為重要修復(fù)區(qū)。在這些優(yōu)先保護(hù)地區(qū)和重要修復(fù)區(qū)中，儲(chǔ)氣庫、七里海鳥島、上馬臺(tái)、北大港水庫、減河雖然已經(jīng)劃入濕地自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線和永久性保護(hù)生態(tài)區(qū)域，但位于不同的功能保護(hù)區(qū)域。目前自然保護(hù)區(qū)正在進(jìn)行重新規(guī)劃和調(diào)整，建議對(duì)儲(chǔ)氣庫、七里海鳥島、上馬臺(tái)、北大港水庫作為優(yōu)先保護(hù)區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)規(guī)劃和保護(hù)。減河和唐家河口屬于生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)，減河同時(shí)屬于北大港濕地保護(hù)區(qū)的一部分，但由于開發(fā)、旅游、交通等問題，造成環(huán)境質(zhì)量下降，建議作為重要修復(fù)區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)規(guī)劃和修復(fù)。

生物多樣性保護(hù)究竟應(yīng)該以“保護(hù)地面積”為核心關(guān)注，還是應(yīng)該聚焦“瀕危物種”的實(shí)際生存需要？歐盟國(guó)家在制定設(shè)立保護(hù)區(qū)的規(guī)格中，鳥類數(shù)據(jù)特別被提出可以作為鑒別保護(hù)重要性的指標(biāo)。塘沽沿海灘涂是國(guó)家Ⅰ級(jí)保護(hù)物種遺鷗、黑嘴鷗、瀕危物種大杓鷸重要的棲息地，尚未被劃入天津生態(tài)保護(hù)紅線，也沒有被劃定任何生態(tài)功能區(qū)。目前區(qū)域人為活動(dòng)干擾比較嚴(yán)重，比如塘沽沿海的海濱浴場(chǎng)存在“人鳥爭(zhēng)食”的現(xiàn)象，游客趕海拾貝，大量采挖蛤蜊，造成遺鷗等珍稀水鳥主要食物短缺，不但對(duì)它們的覓食產(chǎn)生影響，同時(shí)也威脅了水鳥的棲息，如不加以阻止有可能造成難以逆轉(zhuǎn)的后果。作為高保護(hù)價(jià)值空缺地區(qū)，建議將其劃入生態(tài)保護(hù)紅線，按照最嚴(yán)格的管控要求，加強(qiáng)棲息地的生態(tài)保護(hù)修復(fù)，劃定優(yōu)先保護(hù)區(qū)。