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32Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7候鸟迁徙路径研究方法探讨王建勋哈尔滨师范大学，黑龙江哈尔滨 150025摘要 候鸟是生态系统的重要参与者，研究候鸟的迁徙路径对生态保护和农业病虫害防治具有重要意义。对目前常用的候鸟迁徙路径研究方法进行了阐述，并比较了各种方法的优缺点，旨在为候鸟迁徙路径的研究提供参考。关键词 候鸟；迁徙路径；定位跟踪法中图分类号：Q958 文献标识码：B 文章编号：20953305(2023)070032-03候鸟是一种在繁殖地和越冬地之间往返迁徙的鸟类，直接或间接地参与生态、农业系统。野生迁徙候鸟是禽流感等病毒的天然宿主1-4，由于具有独特的飞行能力和极强的地理扩散能力，鸟类活动为某些传染性疾病的快速传播和扩散带来了潜在风险。20世纪以来，以禽霍乱、禽波特淋菌病、西尼罗河热、禽流感等为代表的鸟类疾病频繁暴发，导致为数众多的野生鸟类、家禽甚至人类死亡，给社会造成巨大的经济损失5。燕子、杜鹃等与农业虫害紧密联系的鸟类也属于候鸟，这些鸟类的数量与虫害相互关联6。如果它们的迁徙路径受到生态威胁，导致鸟类回迁过程受阻，有可能引起虫害发生，造成粮食减产。因此，研究候鸟迁徙路径对保护鸟类和防治农业病虫害都有着十分重要的意义。候鸟迁徙路径的研究方法较多，传统的研究鸟类迁徙路径的方法主要通过观测并记录数据7，利用数据进行推断不能够完整地反映出鸟类的具体迁徙状态。随着信息技术的发展，很多新的技术手段被应用于鸟类迁徙的研究中。目前，常用的鸟类迁徙路径研究方法大致分为两类：一是对鸟类佩戴跟踪器进行定位的定位追踪法；另一类是通过模型预测，对鸟类迁徙路径进行预测分析的模型预测法。2种方法在候鸟迁徙路径研究中都具有重要的作用。1 传统候鸟迁徙路径的研究方法传统的研究候鸟迁徙路径的方法，主要是通过观测获取鸟类位置。研究人员采取样点法或样线法，通过野外调查、跟踪等方式，获取大量候鸟观测数据后，经过对大量观测数据的推断，大致了解迁徙方向。但野外调查受地形限制，对一些生活在湿地的候鸟，调查人员难以进入鸟类栖息地，因此会对数据收集造成影响。随着科技的发展，利用航空器采取样线法可以调查鸟类位置8，但航空器调查需要在天气晴朗、阳光充足的条件下进行。受航空器成本的影响，调查数据难以覆盖整个鸟类迁徙路径。环志法是一种通过给鸟类佩戴环志，推断迁徙路径的一种方法9。工作人员在迁徙起始位置诱捕鸟类，为鸟类佩戴带有编号的环志，再在鸟类可能停歇的迁徙中转站或迁徙终点站对鸟类进行二次诱捕，回收环志，以此推断候鸟的迁徙路径。环志法可以明确候鸟个体的迁徙方向，但环志法需要对鸟类进行二次诱捕，因此环志回收效率低，研究周期长。环志法无法判断鸟类在二次诱捕之间的行进轨迹，若在此期间存在2条迁徙路径，环志法可能会造成误判。传统的研究方法在候鸟位置的获取上普遍存在不足，针对迁徙路径的研究也以经验分析为主，但经验判断可能会对研究结果造成影响。Study on the Method of Migratory Bird Migration Path Wang Jian-xun(Harbin Normal University,Harbin,Heilongjiang 150025)Abstract Migratory birds are important participants in ecological systems,and it is of great significance to study the migratory paths of migratory birds for ecological protection and agricultural pest control.In this paper,we describe the methods commonly used to study migratory bird paths and compare the advantages and disadvantages of various methods,aiming to provide a reference for the study of migratory bird paths.Key words Migratory birds;Migration path;Locating and tracking method作者简介 王建勋（1987），男，黑龙江海伦人，工程师，主要从事3S技术的应用研究。收稿日期 2023-04-2233农业灾害研究 2023,13(7)2 定位跟踪法2.1 光级地理定位器跟踪法光级地理定位器的原理是根据环境光的模式估计地理位置和移动模式。通过对目标鸟类进行诱捕，放置光级地理定位器，可以周期性地对候鸟所处环境的光强度、温度、浸泡和电导率进行采样，并记录一个周期内光强度的最大值、温度的最大值和最小值、湿电导率和最大电导率的样本所有数据。当再次诱捕到佩戴光级地理定位器的候鸟后，通过程序对这些存储信息进行提取、计算，可以得出日出和日落时间、跟踪个体的地理位置等11。Seyer等11使用光级地理定位器记录了在加拿大北极地区繁殖的雄性和雌性贼鸥的全年运动(路线，越冬地点)。然后比较了它们在季节之间的迁移策略(物候、旅行距离、速度)，以确定它们在春季迁徙中是否采用时间最小化策略。Redfern等12分析了37只在低纬度群落繁殖的北极燕鸥的地理定位数据，以描述它们的迁徙行为，并测试个体具有可重复迁徙策略的假设。光级地理定位器的精度低于卫星定位，但可以满足候鸟迁徙尺度上研究的需求。2.2 卫星跟踪法卫星跟踪法是利用卫星定位技术获取目标位置信息的手段13-14。自20世纪80年代末期应用基于Argos系统的卫星跟踪技术开展候鸟迁徙研究以来，鸟类学家取得了许多利用传统鸟类迁徙研究方法所无法取得的成果15。我国卫星跟踪技术起步较晚，但发展迅速。通过诱捕候鸟并佩戴太阳能信号发射器，技术人员可以周期性地获取鸟类位置数据。王昱熙等16于20162018年在中国、蒙古国和俄罗斯捕捉6只斑头雁、5只白琵鹭和10只东方白鹳进行卫星追踪，探讨了黄河流域自然保护区对它们栖息地的保护现状。楚国忠等17在2006年7月2007年7月，利用卫星跟踪技术，跟踪15只青海湖繁殖水鸟的运动，揭露了青海湖繁殖水鸟渔鸥和斑头雁的迁徙动态和迁徙路径。卫星跟踪法的优点在于定位精度高，信号发射器能够直接将信息传输回数据处理系统，或者通过无线电链路下载方式远程获取下载数据，无需对鸟类进行二次诱捕，不会因定位器回收而对跟踪结果造成影响。卫星跟踪设备在使用过程中，经常会配备GSM、GPRS或5G等辅助通信功能，以提高定位和传输能力18。2.3 无线电遥测法通过在候鸟身上安装定位器，使用接收器接收定位器的无线电信号，根据无线电信号到达不同站点的时间，计算候鸟所在位置。确定定位器的位置需要至少3台接收器同时接收到信号，如果使用无线电遥测技术监控候鸟的迁徙，则需要建立无线电遥测矩阵，单个无线电接收站的接收半径能达到几十千米，因此，对于整个候鸟迁徙路径来说，需要一个庞大的监测系统。具有代表性的野生动物无线电监测系统有Motus野生动物跟踪系统19-21，它是一个国际合作网络，使用自动无线电遥测技术同时跟踪数百个鸟类、蝙蝠和昆虫物种。与其他技术相比，自动无线电遥测技术目前允许研究人员在很远的距离跟踪个体小的动物，具有很高的时间和地理位置的精度。3 模型预测法模型预测法是通过建立数学模型预估鸟类迁徙路径的方法。许多学者通过模型预测法获得了目标物种的迁徙路径。Sonnleitner等22使用历史记录数据研究北美蓝鸟迁徙模式的潜在变化。使用广义加法模型，推断出蓝鸟平滑的迁移路径。广义加性模型(GAM)能够用来研究每个物种的每日纬度/经度和时间之间的关系。这些模型从加权的日平均位置预测了平滑的路径。这些平滑路径可以被用来预测每个物种的平均种群质心的每日纬度和经度；Fuentes等23提出了BirdFlow模型，这是一个概率建模框架，利用数据库中的数据模拟候鸟的种群流动。将模型应用于对11种北美鸟类迁徙的研究，并使用GPS和卫星跟踪数据调整和评估模型的性能。预测结果表明，BirdFlow模型可以直接从数据库的相对丰度估计中准确地推断出个体的季节运动行为。用野生鸟类的跟踪数据样本补充模型可以提高性能。研究人员可以从模型结果中提取许多行为推断，包括迁移路线、时间、连通性和预测。Justen等24使用生态位模型和景观连通性分析，预测沿海和内陆画眉鸟迁徙的适宜栖息地分布情况，并确定最佳迁徙路径。模型预测法不但能够评估现在的迁徙路径，还可以预测未来的发展趋势。候鸟迁徙路径通常是相对稳定的，但气候、生态等因素会对鸟类迁徙行为造成影响。例如，日本北海道丹顶鹤因食物充足放弃了迁徙，成为留鸟。2001年，扎龙自然保护区的大火对丹顶鹤的始营巢期产生了影响，造成丹顶鹤始营巢期较正常年份延缓45 d25。模型预测法可以针对气候、生态等因素进行建模，推测出候鸟迁徙路径的变化趋势。模型预测法不需要对鸟类进行诱捕，不会对鸟类造成伤害，避免了伦理问题，但计算结果是建立在历史数据基础上的，需要有历史资料作为支撑。4 结束语通过对比候鸟迁徙路径研究方法（表1）发现，定位追踪法精度高，数据可靠性强，对单一个体的位置掌握较为准确。但定位追踪法需要对鸟类进行诱捕，并佩戴定位追踪器，追踪器会对鸟类的生存造成影响，同时定位追踪器佩戴需考虑鸟类个体大小，体型过小的鸟类佩戴追踪器会造成较大负担，甚至造成死亡。随着追踪器的小型化，这一问题逐步得到解决。但鸟类诱捕仍然存在伦理争议，为了科学研究，是否应给鸟类佩戴追踪器是一个值得讨论的问题。在对一些濒危鸟类的研究中，诱捕鸟类在政策和伦理上会存在更多问题。定位追踪法对个体的研究优势明显，但对整个种群的迁徙路径研究存在一定劣势，不能够反映出整体的特性，同时个体差异可能会对整体结果产生影响。模型预测法是根据已有数据进行分析研究，对整个种群迁徙廊道的绘制效果较好。分析模型需要以历史资料作为支撑，要有研究物种的观测资料，记录数据不足会对模型预测精度产生影响。随着互联网和数据技术的发展，很多观鸟平台很好地汇集了鸟类观测数据，目标种群的记录数据不足对分析结果的制约将逐步被削弱。模型预测法还能够根据现有数据预测未来迁徙路径的变化趋势，这对鸟类保护可以起到很好的指引作用。模型预测法在伦理上不存在争议。模型预测法的不足之处在于34Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7对个体的评估能力较弱，无法满足特定研究的需求。随着新预测模型的出现，模型预测法应用范围将更广泛。传统的鸟类迁徙路径研究方法获取鸟类位置数据的难度大、精度低，研究周期较长，在推断鸟类迁徙路径的过程中，经验判断也会对研究结果产生影响。新的研究方法弥补了这些不足，可以更科学、高效地计算出候鸟迁徙路径。定位追踪法和模型预测法在鸟类迁徙路径的研究中具有各自的优点，在实际使用中可以互相补充。定位追踪技术为预测模型提供数据支撑，并对模型的预测结果进行验证。根据验证结果修正模型，能够提升模型的预测能力。表1 候鸟迁徙路径研究方法对比研究方法数据获取方式优点缺点传统方法野外观测样线法调查佩戴环志操作简单数据获取难准确性差研究周期长定位追踪法定位器准确性高需对鸟类进行诱捕 对个体迁徙路径的跟踪效果好，难以反映群体迁徙状态模型预测法历史资料无需诱捕适合迁徙廊道的研究能够进行预测研究需要历史观测数据作为支撑参考文献1 王立杰.辽宁区域迁徙候鸟对高致病性禽流感病毒的影响J.湖北畜牧兽医,2018,39(3):24-25.2 欧阳昌云,吴焕武,吴云峰,等.蓝山县禽流感防控与候鸟保护对策J.湖南林业科技,2006(1):57-58.3 孙思扬,杨春华,石磊,等.鄱阳湖区家禽及野生候鸟禽流感感染情况的调查J.江西畜牧兽医杂志,2016(4):17-19.4 印宝东,杨曼,温书志,等.盘锦地区候鸟禽流感调查研究J.现代畜牧兽医,2018(6):44-47.5 刘冬平,肖文发,陆军,等.野生鸟类传染性疾病研究进展J.生态学报,2011,31(22):6959-6966.6 李红梅,王珺雅,卓富彦,等.黄脊竹蝗在中国的发生及防控技术J.中国生物防治学报,2022,38(2):531-536.7 刘威,陈建琴,张怡,等.大纵湖区域鸟类群落的结构及群落相似性J.湿地科学,2019,17(2):152-159.8 王菲,张志国.打造候鸟迁徙的绿色通道J.绿色中国,2020(17):58-61.9 高泰,王倩,黄光旭,等.候鸟迁徙通道对鸟兽多样性保护的潜在价值:以云南鸟道雄关为例J.绿色科技,2022,24(24):12-17,24.10 Hromdkov T,Pavel V,Flousek J,et al.Seasonally specific responses to wind patterns and ocean productivity facilitate the longest animal migration on EarthJ.Marine Ecology Progress Series,2020(638):1-12.11 Seyer Y,Gauthier G,Bty J,et al.Seasonal variations in migration strategy of a longdistance Arctic-breeding seabirdJ.Marine Ecology Progress Series,2021(677):1-16.12 Redfern C P F,Bevan R M.The Arctic tern Sterna paradisaea:consistency and variability in spatial use at a global oceanographic scaleJ.Marine Ecology Progress Series,2022(691):151-171.13 Becciu P,Rotics S,Horvitz N,et al.Causes and consequences of facultative sea crossing in a soaring migrantJ.Functional Ecology,2020,34(4):840-852.14 刘志立.鸟类迁徙规律及其相关模型研究D.杭州:浙江农林大学,2016.15 伍和启,杨晓君,杨君兴.卫星跟踪技术在候鸟迁徙研究中的应用J.动物学研究,2008(3):346-352.16 王昱熙,谢彦波,Nyambayar Batbayar,等.基于卫星追踪探讨黄河流域自然保护区对3种水鸟栖息地的保护现状J.生物多样性,2020,28(12):1483-1495.17 楚国忠,侯韵秋,张国钢,等.卫星跟踪青海湖繁殖水鸟的迁徙J.自然杂志,2008(2):84-89,126.18 曾艳梅.候鸟保护的现状与对策探讨J.绿色科技,2015(11):22-24.19 Dossman B C,Rodewald A D,Studds C E,et al.Migratory birds with delayed spring departure migrate faster but pay the costsJ.Ecology,2023,104(2):e3938.20 Gonzalez A M,Bayly N J,Hobson K A.Earlier and slower or later and faster:Spring migration pace linked to departure time in a Neotropical migrant songbirdJ.Journal of Animal Ecology,2020,89(12):2840-2851.21 Zenzal T J,Ward M P,Diehl R H,et al.Retreat,detour or advance?Understanding the movements of birds confronting the Gulf of MexicoJ.OIKOS,2021,130(5):739-752.22 Sonnleitner J,LaZerte S E,McKellar A E,et al.Rapid shifts in migration routes and breeding latitude in North American bluebirdsJ.Ecosphere,2022,13(12):4316.DOI:10.1002/ecs2.4316.23 Fuentes M,Van Doren B M,Fink D,et al.BirdFlow:Learning seasonal bird movements from eBird dataJ.Methods in Ecology and Evolution,2023,14(3):14052.DOI:10.1111/2041-210X.14052.24 Justen H,Lee-Yaw J A,Delmore K E,et al.Reduced habitat suitability and landscape connectivity in a songbird migratory divideJ.Global Ecology and Biogeography,2021,30(10):2043-2056.25 田家龙,贺福银,王建强,等.2001年大火对扎龙自然保护区丹顶鹤栖息与繁殖的影响J.林业科技,2004(4):29-31.责任编辑：黄艳飞