北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)鳥擊物種鑒定及防控建議

王 業(yè)，李 壹，徐 靜，羅伏兵，何宏軒

（1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川，750021；2.中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所，北京，100101；3.北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司，北京，100621；4.北京市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，北京，102600）

鳥擊（bird strike）是指航空器在起飛、著陸或低空飛行過程中遭受飛鳥撞擊的情況［1］。鳥擊事件自航空業(yè)發(fā)展早期就已存在，隨著航空業(yè)的迅速發(fā)展，全球范圍內(nèi)的鳥擊事件愈發(fā)頻繁。2008—2015 年，每年報(bào)告的鳥擊事件平均為12 219起，幾乎是2001—2007年年平均鳥擊事件（6 702起）的2倍［2］。我國(guó)的鳥擊事件也呈急劇上升趨勢(shì)，2006—2015 年共發(fā)生鳥擊事件17 135 起、鳥擊事故征候1 125 起，2015 年中國(guó)民航因鳥擊造成的經(jīng)濟(jì)損失約11 963.2 萬元［3］。鳥擊事件已成為威脅航空器飛行安全的一項(xiàng)重大安全隱患。

為有效預(yù)防鳥擊事件的發(fā)生，減少鳥擊對(duì)航空器的威脅，國(guó)內(nèi)外研究者進(jìn)行了諸多研究［4-6］，目前主要集中于對(duì)機(jī)場(chǎng)周邊鳥類的物種組成、群落結(jié)構(gòu)及生活習(xí)性的研究［6-9］，而關(guān)于鳥擊物種鑒定的研究較少。DNA 條形碼（DNA barcoding）技術(shù)已被證明可用于鳥擊物種的鑒定［10-13］，該技術(shù)利用一段種內(nèi)保守而種間具有明顯差異的DNA 序列片段來進(jìn)行物種鑒定［14］。線粒體細(xì)胞色素c 氧化酶亞基Ⅰ（cytochrome c oxidase subunit Ⅰ，COI）基因具有母系遺傳、進(jìn)化速度快和核苷酸替代率高等特點(diǎn)，被廣泛用作通用的標(biāo)準(zhǔn)條形碼基因片段［12］。因此，本研究利用DNA 條形碼技術(shù)對(duì)2020 年5 月—2021 年4 月北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)（PEK，以下簡(jiǎn)稱“首都機(jī)場(chǎng)”）的鳥擊殘留物進(jìn)行鑒定，分析鳥擊發(fā)生規(guī)律，以期為鳥擊防范工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，并制定科學(xué)、有效的安全防范措施，減少因鳥擊對(duì)航空安全造成的威脅。

1 研究區(qū)概況

首都機(jī)場(chǎng)屬于4F 級(jí)民用機(jī)場(chǎng)，共開通國(guó)內(nèi)外航線200余條。機(jī)場(chǎng)地理坐標(biāo)40°4' N，116°35' E，距市中心約25 km。2018 年，年旅客吞吐量突破1 億人次，成為全球第2 個(gè)年旅客吞吐量過億人次的機(jī)場(chǎng)［15］。該地區(qū)為典型的北溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫10～12 ℃，春（3—5 月）、秋（9—11 月）季節(jié)不明顯，夏季（6—8 月）高溫多雨，冬季（12—次年2 月）寒冷干燥（http：//www.weather.com.cn/cityintro/101010100.shtml）。

對(duì)機(jī)場(chǎng)周邊的鳥類觀測(cè)發(fā)現(xiàn)鳥情變化在春、秋遷徙季節(jié)較為復(fù)雜。家鴿（Columba）、綠頭鴨（Anas platyrhynchos）、烏鴉（Corvusspp.）、鷺科（Ardeidae）鳥類、小型鳴禽及猛禽的活動(dòng)較為頻繁，鳥類遷徙在5 月和10月達(dá)到高峰；冬季鳥類較少且穩(wěn)定，以雀形目（Passeriformes）的小型越冬鳥和中大型猛禽為主；夏季鳥類繁殖期結(jié)束后的鳥類種數(shù)相對(duì)穩(wěn)定，但個(gè)體數(shù)量增多，以燕類和家鴿為主。

2 材料與方法

2.1 樣品來源

2020 年5 月—2021 年4 月，從首都機(jī)場(chǎng)收集到138 份鳥擊殘留物，包括血液、羽毛和鳥類殘肢等。所有鳥擊殘留物的收集和處理均按照《運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)鳥擊及動(dòng)物侵入防范管理辦法》［16］的要求進(jìn)行。同時(shí)記錄鳥擊發(fā)生的日期、時(shí)間和航班等信息。

2.2 試驗(yàn)材料

血液/細(xì)胞/組織基因組DNA 提取試劑盒購自天根生化科技（北京）有限公司；PCR鑒定引物參考Hebert等［12］設(shè)計(jì)的引物（表1），并由北京六合華大基因科技有限公司合成。

表1 引物名稱及序列Tab.1 Primer name and sequence

2.3 鳥擊殘留物鑒定

根據(jù)DNA 提取試劑盒說明書提取鳥擊殘留物的DNA，使用表1 所列引物進(jìn)行PCR 擴(kuò)增，使用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物，并將陽性產(chǎn)物回收，由北京六合華大基因科技有限公司測(cè)序。

3 結(jié)果

3.1 鳥擊物種信息

2020年5月—2021年4月，共收集并成功鑒定鳥擊殘留物138份，確定為61個(gè)物種，隸屬于2綱12目30 科，其中包含鳥綱（Aves）11 目29 科57 種，哺乳綱（Mammalia）1 目1 科4 種（表2）。鳥綱雀形目發(fā)生鳥擊的次數(shù)最多，為103 次（圖1），占總鳥擊次數(shù)的74.64%。雀形目中共有38 種鳥發(fā)生鳥擊，占總鳥擊物種數(shù)的62.30%，其中鹟科（Muscicapidae）、柳鶯科（Phylloscopidae）、百靈科（Alaudidae）和燕科（Hirundinidae）易發(fā)生鳥擊（圖2）。主要鳥擊物種為云雀（Alauda arvensis）、金腰燕（Cecropis daurica）和紅脅藍(lán)尾鴝（Tarsiger cyanurus），鳥擊次數(shù)大于10 次（表2）。

圖1 首都機(jī)場(chǎng)在目級(jí)水平發(fā)生鳥擊的次數(shù)Fig.1 The No.of bird strikes at the order level at PEK

表2 首都機(jī)場(chǎng)鳥擊殘留物物種鑒定信息Tab.2 Information on species identification of bird strike residues at PEK

3.2 鳥擊規(guī)律分析

對(duì)收集的138 份鳥擊殘留物分析發(fā)現(xiàn)：2020 年5—10 月，鳥擊次數(shù)逐漸增多，11 月開始鳥擊次數(shù)逐漸降低，2021 年2—4 月，鳥擊次數(shù)再次增多。鳥擊次數(shù)高峰發(fā)生在2020年10月，占全年的38.41%，其次為9 月、8 月和11 月，鳥擊次數(shù)均在10 次以上；2021年1月和2月發(fā)生鳥擊的次數(shù)最低（圖3）。

圖3 2020年5月—2021年4月首都機(jī)場(chǎng)鳥擊次數(shù)統(tǒng)計(jì)Fig.3 Number of bird strikes per month at PEK from May 2020 to April 2021

因有10 次鳥擊事件的發(fā)生時(shí)間缺失，因此對(duì)剩余128 次鳥擊事件的時(shí)間進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)夜間（18：00—次日06：00）發(fā)生鳥擊的次數(shù)（77 次）明顯高于白天（06：00—18：00）。白天鳥擊主要發(fā)生在8月和10月；夜間鳥擊高峰期發(fā)生在10月（圖4）。

圖4 首都機(jī)場(chǎng)鳥擊發(fā)生的時(shí)間規(guī)律Fig.4 Temporal pattern of bird strikes at PEK

由于發(fā)生鳥擊的物種以雀形目為主，因此對(duì)雀形目發(fā)生鳥擊的規(guī)律進(jìn)行分析。結(jié)果表明雀形目的鳥擊高峰發(fā)生在10 月，且夜間發(fā)生鳥擊的次數(shù)明顯高于白天（圖5）。

圖5 首都機(jī)場(chǎng)雀形目鳥類鳥擊發(fā)生規(guī)律Fig.5 Temporal pattern of bird strikes caused by Passeriformes at PEK

4 討論

4.1 鳥擊與鳥類型體大小的關(guān)系

本研究從138份鳥擊殘留物中共鑒定出61個(gè)物種，以云雀、金腰燕和紅脅藍(lán)尾鴝等機(jī)場(chǎng)常見的小型鳥（雀形目）為主要物種。大多數(shù)鳥類遷徙高度約為1 000 m，而小型鳥的飛行高度一般為500 m 以下，鳥類利用中低空區(qū)域遷徙，該區(qū)域鳥類活動(dòng)的個(gè)體數(shù)量和種群密度均較高［17］，這可能是首都機(jī)場(chǎng)鳥擊主要發(fā)生在低空區(qū)域且主要為小型鳥的主要原因。

4.2 鳥擊與鳥類遷徙行為的關(guān)系

北京位于世界九大候鳥遷徙路線之一——東亞—澳大利西亞鳥類遷徙路線上，每年遷徙季都有數(shù)百種鳥在北京停留或繁衍，是遷徙候鳥的重要能量補(bǔ)充驛站和重要棲息地［18］。本研究發(fā)現(xiàn)，首都機(jī)場(chǎng)發(fā)生鳥擊的物種主要以旅鳥和候鳥為主，這與其他機(jī)場(chǎng)的情況［19-20］類似。此外，2020 年5—10 月發(fā)生鳥擊的次數(shù)逐漸增多，這一趨勢(shì)與機(jī)場(chǎng)附近鳥類的活動(dòng)具有一致性。根據(jù)機(jī)場(chǎng)日常鳥情監(jiān)測(cè)，從春季遷徙季（3—5 月）開始到秋季遷徙季（9—11 月）結(jié)束，鳥類種群和數(shù)量逐漸增多，而冬季（12—次年2 月）鳥類種群和數(shù)量均較少。每年9—11 月，是燕科等雀形目鳥類活動(dòng)最頻繁的時(shí)期。此外，本研究分析鳥擊發(fā)生的時(shí)間段，發(fā)現(xiàn)夜間發(fā)生鳥擊的次數(shù)明顯高于白天，這一情況在9—11 月尤為突出，可能與鳥類的遷徙規(guī)律有關(guān)。不同種類的鳥具有不同的遷徙習(xí)性，如小型鳥多選擇在白天休息、夜間遷徙，猛禽則相反［21］。

5 防控建議

5.1 明確鳥擊物種

對(duì)鳥擊物種的準(zhǔn)確鑒定是完善機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥措施的重要前提，獲得真實(shí)的鳥擊信息能使驅(qū)鳥人員有針對(duì)性地調(diào)整和完善驅(qū)鳥措施。然而目前對(duì)機(jī)場(chǎng)鳥擊的研究大多集中于機(jī)場(chǎng)附近的鳥類群落和數(shù)量調(diào)查［6-7，9］，很少有關(guān)于機(jī)場(chǎng)鳥擊物種鑒定的研究，且在收集鳥擊殘留物時(shí)存在樣品信息記錄不全面，缺少發(fā)生鳥擊的具體時(shí)間和高度等信息，獲取這些信息需要機(jī)場(chǎng)與鳥擊防范等多個(gè)部門之間的協(xié)調(diào)與配合。

5.2 突出防范重點(diǎn)

基于本研究結(jié)果，首都機(jī)場(chǎng)的鳥擊物種以小型鳥為主，且與鳥類的遷徙行為、遷徙時(shí)間和遷徙季節(jié)相關(guān)。因此，在進(jìn)行鳥擊防范時(shí)應(yīng)以小型鳥為主，尤其在秋季鳥類遷徙季應(yīng)強(qiáng)化防范工作，加強(qiáng)與高校等科研機(jī)構(gòu)合作，了解鳥類的遷徙行為和遷徙動(dòng)態(tài)，有針對(duì)性地預(yù)防鳥擊事件。

5.3 加強(qiáng)鳥情監(jiān)測(cè)與生境調(diào)查

鳥情監(jiān)測(cè)能夠獲得機(jī)場(chǎng)鳥類活動(dòng)的一手資料，及時(shí)準(zhǔn)確地了解鳥情動(dòng)態(tài)有利于動(dòng)態(tài)調(diào)整防范措施。對(duì)機(jī)場(chǎng)附近的生境和鳥類物種組成及活動(dòng)規(guī)律開展調(diào)查能夠準(zhǔn)確了解機(jī)場(chǎng)附近的生態(tài)環(huán)境和鳥類群落組成，與鳥擊物種鑒定結(jié)果相結(jié)合，從而針對(duì)性地調(diào)整鳥擊防范措施。