大連老鐵山秋季環(huán)志雀形目鳥類多樣性及變化分析

張恒慶，王印睿，許 爽，王小平，郝 志

(1.遼寧師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116081；2.遼寧蛇島老鐵山國家級自然保護區(qū)管理局，遼寧 大連 116041)

老鐵山位于遼東半島的最南端，隔渤海海峽與山東半島相望，是東北亞大陸東部候鳥秋季自北向南遷徙，從遼東半島跨越渤海海峽到山東半島的最短遷徙路線.每年秋季，大量遷飛候鳥在老鐵山地區(qū)集結(jié)，待補充體力后遷飛過海[1]，由此，老鐵山地區(qū)成為遼東半島鳥類遷徙的重要通道之一[2].研究老鐵山地區(qū)的環(huán)志鳥類多樣性非常具有意義和代表性.鳥類多樣性不僅反映了鳥類群落本身的狀況，也反映了鳥類棲息地的質(zhì)量，對生態(tài)平衡和環(huán)境質(zhì)量起到較好的指示作用[3].大量研究表明，植被狀況是決定鳥類群落特征的重要因素，多樣的植被類型、復(fù)雜的植被結(jié)構(gòu)以及豐富的植物種類會使得鳥類的種類和數(shù)量都大大增加[4-5].本文主要通過該地區(qū)秋季環(huán)志雀形目鳥類群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)、相似度系數(shù)，并結(jié)合環(huán)志鳥類的結(jié)構(gòu)組成、個體數(shù)量等分析2012—2017年秋季該地區(qū)環(huán)志雀形目鳥類群落結(jié)構(gòu)、多樣性變化情況，以便更全面和深入地了解老鐵山地區(qū)的鳥類情況.并通過分析鳥類動態(tài)變化情況，探討當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境變化狀況，為今后的保護工作提供更好的數(shù)據(jù)支持，并為其他有關(guān)該地區(qū)鳥類的研究提供參考.

1 研究地點

老鐵山位于遼東半島最南端，現(xiàn)有林木均為人工次生林，主要有日本黑松(Pinusthunbergii)、赤松(P.densiflora)、刺槐(Robiniapweudoacacia)、酸棗(Zizyphusspinosus)、扁擔(dān)木(Grewiaparviflora)，還有楊柳科(Salicaceae)、榆科(Ulmaceae)的樹木和一些果樹等.該區(qū)域草本植物種類較多，主要有大油芒(Spouiopogonsibiricus)、艾蒿(Artemisiasacrorum)、全葉馬蘭(Kalimerisintegrifolia)等.環(huán)志地點位于老鐵山地區(qū)小東溝環(huán)志站(121°09′41″E，38°45′16″N)，屬溫帶半濕潤季風(fēng)氣候.該區(qū)年平均風(fēng)速在6.0 m/s以上，以偏北風(fēng)和偏西風(fēng)為主，海拔92 m，面積約300 m2.植被主要為黑松-刺槐混交林，樹高1.0～10 m，另外還有楊樹(Populustomentosa)、核桃樹(Juglansregia)、柳樹(Salixmatsudana)等；灌木和草本植物豐富，昆蟲數(shù)量較多.由于環(huán)志地點位于小東溝水庫附近，鳥類多來此補充水分，增加了上網(wǎng)概率，更有利于數(shù)據(jù)的獲得[1].

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

鳥類數(shù)據(jù)取自小東溝環(huán)志站2012—2017年鳥類環(huán)志數(shù)據(jù).當(dāng)?shù)丨h(huán)志工作主要采用粘網(wǎng)法，每年自9月開始，11月結(jié)束.每天7:30—18:00點，圍繞當(dāng)?shù)丨h(huán)志站附近水塘的3個方向架設(shè)3片粘網(wǎng)(2.5 m×10 m，網(wǎng)目為2 cm×2 cm).每隔0.5 h收集捕捉到的鳥類.主要根據(jù)羽色、形狀、虹膜顏色、尾羽數(shù)量、飛羽特征等對鳥類的種類進行鑒別[6-8].網(wǎng)捕后迅速進行環(huán)志、測量，記錄后放飛.用望遠(yuǎn)鏡觀察鳥的活動并記錄當(dāng)天氣候狀況[9].

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、Pielou均勻度指數(shù)(J)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(C)，以及年際間的相似度系數(shù)[10-11]作為環(huán)志到的雀形目鳥類多樣性的指標(biāo)，分析該地區(qū)2012—2017年環(huán)志鳥類的物種組成、科屬結(jié)構(gòu)和動態(tài)變化過程.本文相關(guān)數(shù)據(jù)處理采用 Excel 統(tǒng)計軟件完成.

2.2.1 Shannon-Wienner多樣性指數(shù)

Shannon-Wienner多樣性指數(shù)H是指群落中生物種類的多少，代表了群落的復(fù)雜度.群落中所包含的信息量越大，H就越大.表達式為

H= ∑(Pi)(lbPi).

(1)

式中：Pi=Ni/N；Ni為第i個鳥類物種的個體數(shù)；N代表樣地中所有鳥類物種總的個體數(shù)目.

2.2.2 Pielou均勻度指數(shù)

Pielou均勻度指數(shù)J為網(wǎng)捕的鳥多樣性指數(shù)H與最大多樣性指數(shù)Hmax的比值，以統(tǒng)計均勻度指標(biāo).采用Pielou均勻度指數(shù)對老鐵山地區(qū)2012—2017年秋季環(huán)志雀形目鳥類進行計算.

J=H/Hmax，Hmax=lbS.

(2)

其中，H為鳥多樣性指數(shù)，S為所環(huán)志的鳥類種數(shù).

2.2.3 優(yōu)勢度指數(shù)

本文優(yōu)勢度指數(shù)C采用Simpson指數(shù)來計算.優(yōu)勢度指數(shù)是對物種集中性的測量，表示隨機抽樣的2個個體屬于不同種的概率.Simpson指數(shù)對稀有種指示作用較小，對普通種作用較大[12].公式如下：

C=∑(Ni/N)2.

(3)

其中，Ni為i物種的個體數(shù)，N為所有物種的個體總數(shù).

2.2.4 相似性指數(shù)

為了分析老鐵山地區(qū)環(huán)志雀形目鳥類組成年度相似性動態(tài)變化情況，采用Morisita-Hom指數(shù)對 2012—2017年6 a所環(huán)志到的遷飛鳥類相似性程度進行計算.計算方法按以下公式進行：

(4)

3 結(jié)果及分析

3.1 鳥類結(jié)構(gòu)組成及動態(tài)變化分析

以《中國鳥類分類與分布名錄》第2版為標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)志到的雀形目鳥類加以鑒別和分類.小東溝環(huán)志站2012—2017年秋季共環(huán)志到雀形目鳥類18科，33屬，65種，17 490只，具體名目見表1.2012—2017年各年份秋季雀形目環(huán)志科、屬、種及環(huán)志個體數(shù)量情況如圖1所示.可以看出2012—2017年各年際間雀形目環(huán)志個體數(shù)量變化較大，其中，2014年及2015年環(huán)志量最多，分別為5 238只和4 512只，但從圖中可以看出這2 a環(huán)志到的雀形目鳥類科屬種數(shù)目并不是最多的.通過對遼寧蛇島老鐵山國家級自然保護區(qū)管理局環(huán)志到的數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)，主要是由于大山雀(Parusmajor)、煤山雀(Periparusater)等鳥類在這2 a間遷徙至此的數(shù)量較多，而其余年份環(huán)志到的數(shù)量較少或沒有，使得這2 a的環(huán)志個體數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他年份.

表1 老鐵山地區(qū)2012—2017年秋季環(huán)志雀形目鳥類名錄

續(xù)表1

老鐵山地區(qū)2012—2017年各年份秋季環(huán)志到的雀形目鳥類科數(shù)的變化情況如圖2所示.可以看到2012年環(huán)志到的雀形目鳥類科數(shù)最多，共環(huán)志到18科，其余年份變化情況較為穩(wěn)定，2013、2014、2016年均為12科，2015和2017年為14科.

圖1 老鐵山地區(qū)2012—2017年秋季環(huán)志雀形目鳥類情況Fig.1 The data of Passeriformes bird had been banding in autumn from 2012 to 2017 in Laotie Mountain

老鐵山2012—2017年各年份秋季環(huán)志到的雀形目鳥類屬數(shù)變化情況如圖3所示.可以看出其變化情況為2012年環(huán)志到的雀形目鳥類屬數(shù)最多，共26個屬，2013銳降至17個屬，然后緩慢增長，2014年為18個屬，2015年為22個屬，在2016年又減少到16個屬，是6 a間環(huán)志到屬數(shù)最少的一年，2017年又增長到23個屬.

圖2 老鐵山地區(qū)2012—2017年秋季環(huán)志雀形目鳥類科數(shù)變化情況Fig.2 Changes in the family of Passeriformes bird hadbeen banding in autumn from 2012 to 2017 in Laotie Mountain

圖3 老鐵山地區(qū)2012—2017年秋季環(huán)志雀形目鳥類屬數(shù)變化情況Fig.3 Changes in the genus number of Passeriformes bird had been banding in autumn from 2012 to 2017 in Laotie Mountain

老鐵山2012—2017年各年份秋季環(huán)志到的雀形目鳥類種類數(shù)量變化情況如圖4所示.可以看到2012年環(huán)志到的雀形目鳥類種數(shù)最多，共環(huán)志到50種，2016年環(huán)志到的種類最少，為31種.

圖4 老鐵山地區(qū)2012—2017年秋季環(huán)志雀形目鳥類種類數(shù)量變化情況Fig.4 Changes in the species of Passeriformes bird had been banding in autumn from 2012 to 2017 in Laotie Mountain

3.2 多樣性指數(shù)分析

本文采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Simpson優(yōu)勢度指數(shù)進行鳥類多樣性的分析.這3種指數(shù)是基于物種數(shù)量進行的測量，其值可以體現(xiàn)某一地區(qū)物種的豐富程度及種間個體數(shù)分配的均勻性.個體數(shù)在各物種之間分配的越均勻，Shannon-Wiener指數(shù)值就越大[13].分別對老鐵山地區(qū)2012—2017年各年份秋季環(huán)志到的雀形目鳥類環(huán)志數(shù)據(jù)進行多樣性分析，各年份多樣性指數(shù)H、均勻度指數(shù)J以及優(yōu)勢度指數(shù)C，鳥類環(huán)志個體數(shù)量N和環(huán)志種數(shù)S結(jié)果見表2.

由表2可知，2012年和2016年秋季環(huán)志到的雀形目Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)較高，分別為2.551 6和2.459 2；2014年較低，僅為1.941 3.各年份比較來看,多樣性指數(shù)H順序大小為H2012>H2016>H2015>H2017>H2013>H2014.2012年多樣性指數(shù)最高，說明2012年秋季環(huán)志到的雀形目鳥類最為多樣化.結(jié)合實際情況來看，2012年環(huán)志到的雀形目鳥類種類數(shù)量最多.根據(jù)環(huán)志工作的經(jīng)驗來看，當(dāng)?shù)氐臍鉁?、降水、風(fēng)速風(fēng)向等條件都會影響鳥類遷徙，因此，可能是2012年當(dāng)?shù)氐臍夂蚝铜h(huán)境適合絕大多數(shù)遷徙鳥類的遷徙，使得環(huán)志到的雀形目鳥類種類最豐富.

Pielou均勻度指數(shù)方面，2016年最高為0.716 1，其次為2012年，為0.652 2，其余年份較為穩(wěn)定，變化幅度不大.各年份均勻度指數(shù)J比較來看，J2016>J2012>J2015>J2013>J2017>J2014.均勻度指數(shù)越大，說明鳥類個體在種間的分布越均勻，物種越豐富.均勻度指數(shù)與多樣性指數(shù)結(jié)果基本一致.

從Simpson優(yōu)勢度指數(shù)來看，2012年和2016年較小，分別為0.115 6和0.122 1，2013年優(yōu)勢度指數(shù)最大，為0.239 0.各年份優(yōu)勢度指數(shù)C比較來看，C2013>C2017>C2014>C2015>C2016>C2012.優(yōu)勢度指數(shù)代表了雀形目遷徙鳥類物種的優(yōu)勢程度，其數(shù)值越大，相對而言，種類就越少，多樣性較低.這與Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)的結(jié)果一致，都說明2012年多樣性最高，分布最均勻.

表2 老鐵山地區(qū)2012—2017各年份秋季環(huán)志雀形目鳥類多樣性指數(shù)

Table 2 Diversity index of Passeriformes bird had been banding in autumn from 2012 to 2017 in Laotie Mountain

年份201220132014201520162017多樣性指數(shù)H2.55162.02561.94132.12182.45922.0693均勻度指數(shù)J0.65220.56970.53760.57520.71610.5502優(yōu)勢度指數(shù)C0.11560.23900.18680.17390.12210.1898環(huán)志種數(shù)S503537403143環(huán)志個體數(shù)量N125317415238451220552691

3.3 相似性指數(shù)分析

2012—2017年6 a年間各年份雀形目環(huán)志鳥類Morisita-Hom相似性指數(shù)分析情況見表3.可以看出除2013年與2015年，2012年與2013年外，其余各年份之間相似性程度都較高.其中，2015年與2016年相似程度最高，為0.882 0.2013年除了與2014年相似性程度較高外，與其余年份的相似性程度普遍較低.從各年際間相似度來看，相鄰2 a的相似性程度更高，說明該地區(qū)環(huán)志雀形目鳥類每年的組成存在變化，但整體來看較為穩(wěn)定.

表3 老鐵山地區(qū)2012—2017年秋季環(huán)志雀形目鳥類相似性指數(shù)

4 討 論

本文通過對老鐵山地區(qū)2012—2017年間秋季環(huán)志雀形目鳥類情況多樣性、數(shù)量，以及各年份間變化情況進行分析，從而初步了解了近幾年老鐵山地區(qū)秋季環(huán)志雀形目鳥類結(jié)構(gòu)和多樣性動態(tài)變化情況.

通過對各年份間科、屬、種以及個體數(shù)量變化情況進行比較，結(jié)合多種多樣性指數(shù)分析后發(fā)現(xiàn)，與之后的年份比較對比，2012年雖然環(huán)志到的雀形目鳥類數(shù)量最少，但是從科數(shù)、屬數(shù)以及種數(shù)層次上來看都是最多的，而且多樣性較高，均勻度指數(shù)以及優(yōu)勢度指數(shù)也驗證了這一點，說明物種最豐富，個體在種間的分配較均勻.2016年同樣環(huán)志到的鳥類種類多，多樣性也較高.而2014年雖然環(huán)志數(shù)量較多，但這主要是受大山雀和黃雀數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他年份的影響，大山雀的這種集中在某一年集體遷徙，而其他年份遷徙量很少，甚至環(huán)志不到的情況已有過相關(guān)研究和報道[1,14].因其數(shù)量較大，對群落多樣性影響較大，因此在該地區(qū)以后的保護工作和科學(xué)研究中，應(yīng)該對于這種現(xiàn)象給予更多關(guān)注和研究.

從2012年以后，后面的5 a里環(huán)志到的雀形目鳥類除了數(shù)量比2012年多以外，科屬種層面上，都沒有2012年豐富，甚至有好多種鳥類在2012年之后再沒有環(huán)志到，所以從個體數(shù)量上來看雖然是增長的，但多樣性對比2012年都是下降的.但整體來看，科屬種方面在2012年后變化較為穩(wěn)定.應(yīng)在今后的環(huán)志工作中繼續(xù)關(guān)注環(huán)志到鳥類的多樣性和結(jié)構(gòu)組成，以便及時了解雀形目鳥類的遷徙動態(tài)和種群情況.

從各年際間相似度來看，只有2013年與其余年份的相似性指數(shù)較低，而其他年份之間相似程度較高，并且相鄰2 a的相似性程度更高，說明該地區(qū)環(huán)志雀形目鳥類的組成較為穩(wěn)定.

造成環(huán)志雀形目鳥類科屬種水平及多樣性變化的具體原因可能有人類活動的干擾、氣候的變化等.小東溝環(huán)志點距離當(dāng)?shù)鼐用窬幼〉剌^近，附近有部分農(nóng)田果園，人類的活動會對鳥類造成影響，使得鳥類減少在此地停留時間，甚至不在此處停歇，以致環(huán)志到的鳥類個體數(shù)量、種類減少.另外，氣候的變化也可能造成環(huán)志個體數(shù)量變化，多樣性下降.環(huán)志點設(shè)在附近一處水庫附近，作為飲水點，增加鳥類上網(wǎng)的概率.但是當(dāng)降水量過大時，該地區(qū)會有積水存在，從而為遷徙至此的鳥類提供新的取水點，導(dǎo)致環(huán)志到的鳥類數(shù)量下降.

鳥類作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡方面起著不可替代的作用，并且由于其多處在食物鏈較高的位置，對于整個生態(tài)系統(tǒng)的變化反應(yīng)非常靈敏，因此是一個很理想的研究對象.鳥類多樣性的豐富程度不僅反映了鳥類自身的群落狀況，還反映了其棲息生境的優(yōu)良[15].老鐵山地區(qū)2012—2017年間環(huán)志雀形目鳥類多樣性在呈下降趨勢，這說明當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境正在發(fā)生改變，某些遷徙鳥類在遷飛途中不在此地區(qū)歇息停留，或者不再經(jīng)此地遷徙.但同樣，2016年各項指標(biāo)有所好轉(zhuǎn)，說明當(dāng)?shù)毓芾聿块T進行的相關(guān)保護工作取得了一定效果，但從各項多樣性指數(shù)來看，仍沒有恢復(fù)到2012年的程度.后續(xù)幾年仍要繼續(xù)進行相關(guān)保護和監(jiān)測工作，以便及時發(fā)現(xiàn)問題.