船舶噪聲對越冬白頭鶴的行為影響分析

摘要：

為研究船舶噪聲對白頭鶴行為的影響，設置環(huán)境背景噪聲，60，65，70，75，80，85，90，95 dB（A）9個噪聲聲強梯度，以及150～250 m、250～350 m和350～450 m 3個距離段，采用噪聲錄制-回放法模擬船舶噪聲對白頭鶴正常棲息活動、警戒和飛行行為的影響。試驗結果表明：白頭鶴在距聲源150～250 m（選取194 m）時，隨著噪聲增強，正常棲息活動行為比例降低，警戒和飛行行為比例增加；距聲源250～350 m（選取317 m）時，隨著噪聲增強，正常棲息活動行為比例略有降低，警戒和飛行行為比例有所增加；距聲源350～450 m（選取380 m）時，當船舶噪聲大于70 dB（A）時，源強增加對白頭鶴的正常棲息活動產(chǎn)生干擾影響，白頭鶴警戒和飛行行為增加。試驗研究結果可為白頭鶴保護和湖泊通航管理提供一定理論基礎，但在反映船舶通航對白頭鶴行為的影響方面還存在一定的局限性。建議在船舶試通航期間，進一步深入開展原位試驗，分析多因子復合作用對白頭鶴行為的影響，為菜子湖通航管理和白頭鶴種群保護提供決策依據(jù)。

關 鍵 詞：

白頭鶴； 水鳥保護； 船舶噪聲； 噪聲強度； 干擾距離； 湖泊通航； 菜子湖

中圖法分類號： Q959.7+26

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.03.011

0 引 言

噪聲污染對動物產(chǎn)生的危害包括：干擾動物捕食效率影響其生存能力，對野生動物穿越造成阻隔影響，以及影響動物辨別天敵、覓食能力等。噪聲對鳥類的影響主要為降低聲信號的傳播距離、干擾聲信號內容，進而影響繁殖力及適合度、種群數(shù)量、群落組成等［1］。

國內外學者針對噪聲對鳥類行為的影響開展了一系列研究。王云［2］等采用實驗車模擬納帕海環(huán)湖公路交通噪聲對黑頸鶴的行為反應影響，建議未來納帕海濕地區(qū)域建設公路應回避黑頸鶴棲息地至少135 m。張佰蓮［3］等通過對崇明東灘自然保護區(qū)越冬白頭鶴警戒行為研究發(fā)現(xiàn)，白頭鶴隨著集群增大，平均警戒時間及警戒個體比例均減小。張敏［4］等通過分析人類游覽活動強度對濕地繁殖季節(jié)鳥類的分布及驚飛距離發(fā)現(xiàn)，不同生態(tài)類型的鳥類對人為干擾適應性不同，以涉禽的驚飛距離最長。陳棟等［5］采用噪聲預測模型對東洞庭湖自然保護區(qū)內水鳥影響進行評價，距離公路150 m處，綠頭鴨受到嚴重影響而驚飛；距離公路360 m處，豆雁、灰鶴受到輕微干擾；距離公路575 m處，大部分鳥類基本不受影響。

Masatomi［6］等對1995～1999年白頭鶴日本越冬地Izumi記錄的視頻圖像的分析，定性和定量列舉了白頭鶴個體行為，包括身體表面護理、肢體伸展、行走以及覓食等活動。Evans［7］等通過環(huán)境噪聲對斑胸草雀警惕性和覓食效率的影響研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境噪音會影響動物對聲信號的辨別，從而改變覓食和警惕行為，鳥類會選擇在可以聽到特定呼叫的安靜區(qū)域覓食。Parris［8］等通過對澳大利亞東南部莫寧頓半島交通噪聲對灰扇尾鳥影響的研究發(fā)現(xiàn)，交通噪聲會對鳥類產(chǎn)生聲學干擾，影響鳥類的鳴叫行為。

相比于公路噪聲，圍繞船舶噪聲對水鳥影響的研究相對較少，其主要原因是船舶噪聲影響的主要是水鳥。水鳥具有特殊的分布特性（淺水水域、灘地、沼澤地等），因此對觀測地點的布置提出了較高的要求。對于長江中下游以越冬候鳥保護為主的典型湖泊，船舶噪聲影響試驗的觀測時間需集中在候鳥越冬期，而長江中下游湖泊豐漲枯落的水文情勢又決定了候鳥越冬期湖區(qū)會有大面積的灘地分布，進一步加大了試驗觀測地點確定的難度。因此，目前鮮有學者針對船舶噪聲對長江中下游水鳥行為影響開展研究，針對不同噪聲強度和距離復合影響下水鳥行為響應的研究基本為空白。

菜子湖是長江中下游典型湖泊，位于全球候鳥主要遷徙通道之一的東亞-澳大利西亞水鳥遷徙通道和中國候鳥三大遷徙線路中線上，是白頭鶴、東方白鸛、豆雁、小天鵝等候鳥在東亞遷徙路線上的重要越冬地和停歇地之一，也是全球受威脅物種白頭鶴、東方白鸛等在東亞地區(qū)的越冬地之一［9-10］。根據(jù)引江濟淮工程規(guī)劃，菜子湖湖區(qū)航道按通航1 000 t級船舶的Ⅲ級航道標準建設，工程運行期菜子湖航道船舶若在冬季通行，船舶噪聲將會成為影響候鳥越冬期菜子湖水鳥活動的重要因素之一。因此，圍繞船舶噪聲對菜子湖水鳥行為影響開展研究對確定菜子湖冬季通航管理對策具有重要意義。

本文以高警惕性水鳥白頭鶴為研究對象，結合菜子湖水鳥歷史監(jiān)測資料，選擇候鳥越冬期白頭鶴在菜子湖的集中分布區(qū)作為典型區(qū)域開展船舶噪聲模擬試驗，分析不同源強和不同距離噪聲作用下白頭鶴行為受到的影響。主要目標是掌握白頭鶴對聲強和距離的行為響應特征，為候鳥越冬期菜子湖船舶運行管理和白頭鶴種群保護提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

菜子湖位于長江北岸支流，跨安徽省桐城市、銅陵市兩市。水面由白兔湖、嬉子湖、菜子湖3個湖區(qū)組成，現(xiàn)湖泊水面面積242.9 km2（相應水位15.1 m）［11-12］。

白頭鶴是具有集群習性的大型遷徙涉禽，是國家一級重點保護野生鳥類和世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）紅色物種名錄中的易危物種［13-14］，對人類活動保持較高的警惕性和較大的警戒距離，對外來干擾反應比較強烈［15］。菜子湖作為白頭鶴主要越冬地之一，其白頭鶴種群數(shù)量占中國越冬白頭鶴總數(shù)量的比例較高［16］。受菜子湖沉水植物如苦草等分布面積縮小和白頭鶴可利用食物資源減少的影響，目前水稻田成為白頭鶴重要覓食地之一。

根據(jù)菜子湖越冬水鳥歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，白頭鶴種群主要分布在菜子湖東北部的梅花團結大圩、雙興村、車富嶺等區(qū)域。其中，菜子湖北部的梅花團結大圩是白頭鶴越冬期在菜子湖的主要棲息和覓食地，圩堤內的水稻田分布有數(shù)量較多的白頭鶴。鑒于梅花團結大圩是菜子湖區(qū)越冬水鳥的重要生境之一，因此該區(qū)域也是引江濟淮工程船舶通航運行后水鳥保護關注的重點區(qū)域。綜上，選取梅花團結大圩作為重點典型區(qū)域開展船舶噪聲對白頭鶴行為影響的模擬試驗研究。

2 模擬試驗方案

考慮到船舶噪聲模擬試驗的復雜性，為了更好地開展模擬試驗，對船舶噪聲試驗方案進行了多次優(yōu)化調整，于2018～2019年開展多次預試驗，并優(yōu)化試驗方案，2019年11月至2020年1月共計開展5組船舶噪聲現(xiàn)場模擬試驗，選取種群數(shù)量接近的3組試驗數(shù)據(jù)開展統(tǒng)計分析。

2.1 噪聲源強的獲取

根據(jù)《安徽省干線航道網(wǎng)規(guī)劃（2018～2030年）》，結合引江濟淮工程菜子湖線航運設計方案，在安徽省境內的通江航道內選取1 000 t級船舶開展調查，錄制船舶運行噪聲并同步監(jiān)測船舶運行噪聲級［17］。

交通運輸航道及船閘中的運輸船只絕大部分為機動船，使用柴油發(fā)動機，船舶在正常航行過程中，艙門外噪聲主要來自船舶末端輪機排氣筒產(chǎn)生的噪聲［18-19］。因此，確定船舶噪聲主要來源于船舶末端輪機排氣筒。

由于菜子湖航道正在進行施工，會對鳥類造成一定影響。為了避免施工影響，選取地理位置與菜子湖線鄰近、船舶均由長江航道進入、主要貨類與菜子湖線基本一致的合裕航道線開展船舶噪聲類比調查。調查內容主要包括船舶噪聲測量、船舶噪聲錄音和船舶相關參數(shù)。

2018年11月，采用專業(yè)錄音設備錄制了1 000 t級滿載、上行貨運船舶排氣筒產(chǎn)生的噪聲，并采用噪聲計同步監(jiān)測了距離排氣筒1 m處的5 min等效A聲級，同時調查了船舶基本參數(shù)、載貨量、航速等信息。

2.2 聲源布置方案

結合前期船舶噪聲模擬預試驗開展情況，2019～2020年度船舶噪聲模擬試驗源強共設置9個梯度，分別為空白對照組（背景噪聲），60，65，70，75，80，85，90，95 dB（A）。

模擬噪聲源布置方案如下：結合現(xiàn)場地形條件，確定聲源到受試水鳥的距離作為試驗距離，試驗過程中聲源不再移動，以達到避免人為活動對水鳥行為造成影響的目的，并通過調控噪聲源強大小，來模擬不同源強和距離組合時船舶噪聲對水鳥行為的影響［20-21］。

采用單筒與雙筒望遠鏡觀察典型區(qū)域內白頭鶴的棲息情況，結合現(xiàn)場地形條件選取距離研究對象較近且不會對白頭鶴行為產(chǎn)生影響的位置布置聲源設備，聲源設備面向白頭鶴分布方向。采用三角架固定經(jīng)校準后的噪聲計，放置在聲源設備前方1 m處，三角架離地高度約0.6 m。

將干擾距離分為150～250 m（選取194 m）、250～350 m（選取317 m）和350～450 m（選取380 m）。按照模擬試驗方案設計中的噪聲源強梯度水平從小到大依次播放船舶噪聲，每個梯度水平的噪聲播放5 min，在5 min內采用瞬時掃描法分3次（第0～1 min、第2～3 min和第4～5 min）觀測白頭鶴行為動態(tài)及對應的個體數(shù)量，并做好相關記錄。

2.3 白頭鶴行為反應觀測方法

根據(jù)試驗前期對白頭鶴行為的多次觀測，結合相關文獻資料，將白頭鶴行為分為正常棲息活動（休息、修整、行走、覓食）、警戒和飛行三大類進行統(tǒng)計［22-23］。在不同噪聲強度和不同距離復合影響下，通過單筒和雙筒望遠鏡觀察白頭鶴行為反應特征，記錄休息、修整、行走、覓食、警戒、飛行6種行為的白頭鶴個體數(shù)量，分別計算白頭鶴三大類行為個體數(shù)量占種群數(shù)量的比例，將5 min內3次試驗結果進行算術平均。一組試驗完成后，更換白頭鶴觀測種群，重復上述操作。針對白頭鶴反應統(tǒng)計三類行為百分比變化，分析不同船舶噪聲源強和距離作用下白頭鶴的行為特征。

在噪聲試驗過程中，同步采用經(jīng)緯儀分別測出人員甲、人員乙與水鳥方向的夾角α和β，采用皮尺測量甲、乙人員之間的距離L。通過構建三角形，計算水鳥到聲源的最近距離D（見圖1）。

D=L·sinβsin（α+β） （1）

3 結果和討論

3.1 對白頭鶴正常棲息活動影響

船舶噪聲源強對距聲源不同距離的白頭鶴正常棲息活動的影響見圖2。

隨著噪聲源強增加，距聲源194 m的白頭鶴正常棲息活動個體比例在30.5%～85.9%范圍內波動，呈先下降后上升再下降趨勢。噪聲源強在0～70 dB（A）范圍內逐漸增加時，白頭鶴正常棲息活動個體比例隨噪聲增加而下降，一方面可能是噪聲源強越大，對白頭鶴正常棲息活動的干擾影響越大。另一方面與試驗本身可能是干擾水鳥正常棲息活動的一個因素有關。噪聲源強在70～81.4 dB（A）范圍內逐漸增加時，白頭鶴正常棲息活動個體比例隨噪聲增加而上升，可能是由于白頭鶴對船舶噪聲和試驗人員的干擾有了一定適應，其正常棲息活動所受的干擾影響得到減輕。當噪聲源強在81.4～96.7 dB（A）范圍內逐漸增加時，比例隨噪聲增加而下降，表明在此噪聲區(qū)間內，白頭鶴正常棲息活動受干擾的影響隨噪聲增加而增大。

隨著噪聲源強增加，距聲源317 m的白頭鶴正常棲息活動個體比例在57.6%～84.0%范圍內波動，總體呈下降趨勢，表明白頭鶴正常棲息活動受干擾的影響隨噪聲增加而增大。

隨著噪聲源強增加，距聲源380 m的白頭鶴正常棲息活動個體比例在28.7%～94.6%范圍內波動，總體呈下降趨勢。噪聲源強在0～65.5 dB（A）范圍內逐漸增加時，白頭鶴正常棲息活動個體比例隨噪聲增加而上升，表明在此噪聲區(qū)間內，白頭鶴正常棲息活動基本不受噪聲源強增加影響，且由于距離較遠，試驗人員基本上不會對白頭鶴產(chǎn)生干擾。當噪聲源強在65.5～85.9 dB（A）范圍內逐漸增加時，比例隨噪聲增加而下降，表明噪聲源強越大，白頭鶴正常棲息活動受干擾的影響越大。在源強增加過程中，噪聲級為70.0 dB（A）以上時，白頭鶴正常棲息活動個體比例總體表現(xiàn)為下降趨勢，一方面可能是噪聲源強越大，對白頭鶴正常棲息活動行為影響越大；另一方面與試驗本身可能是水鳥行為的一個干擾因素有關。相比其他兩個距離試驗初期存在的試驗干擾，380 m距離下基本上不存在試驗設備布置、人員活動等干擾，所以白頭鶴正常棲息活動受干擾的影響隨噪聲增加而增大的趨勢更明顯。

3.2 對白頭鶴警戒行為影響

船舶噪聲源強對距聲源不同距離的白頭鶴警戒行為的影響見圖3。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源194 m的白頭鶴警戒個體比例在13.0%～64.4%范圍內波動，總體呈上升趨勢。噪聲源強在0～70.0 dB（A）范圍內逐漸增加時，白頭鶴警戒個體比例隨噪聲增加而上升，一方面可能是噪聲源強越大，對白頭鶴警戒行為的影響越大；另一方面可能與試驗本身的干擾有關。噪聲源強在70.0～81.4 dB（A）范圍內逐漸增加時，白頭鶴警戒個體比例隨噪聲增加而下降，可能是由于白頭鶴對船舶噪聲和試驗本身的干擾有了一定適應，其警戒行為有所降低。當噪聲源強在81.4～96.7 dB（A）范圍內逐漸增加時，比例隨噪聲增加總體上升，表明在此噪聲區(qū)間內，白頭鶴警戒行為隨噪聲增加而增強。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源317 m的白頭鶴警戒個體比例在16.0%～31.3%范圍內波動，總體呈上升趨勢，表明噪聲源強越大，對白頭鶴的警戒行為影響越大。在噪聲級為70.0 dB（A）和85.9 dB（A）時白頭鶴警戒個體比例有所下降，可能是由于在船舶噪聲源強增加過程中，白頭鶴有了一定的適應性，警戒行為有所減輕。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源380 m的白頭鶴警戒個體比例在5.4%～23.4%范圍內波動，總體呈上升趨勢。噪聲源強在0～65.5 dB（A）范圍內逐漸增加時，白頭鶴警戒或個體白頭鶴警戒個體比例隨噪聲增加而下降，表明在此噪聲區(qū)間內源強增加基本不對白頭鶴警戒行為造成影響；當噪聲源強在65.5～81.4 dB（A）范圍內逐漸增加時，警戒比例隨噪聲增加而上升，表明噪聲源強越大，對白頭鶴警戒行為影響越大；噪聲源強從81.4 dB（A）增加至85.9 dB（A）時白頭鶴警戒或個體比例隨噪聲增加而下降，可能是由于白頭鶴有了一定的適應性，警戒行為有所減輕。

3.3 對白頭鶴飛行行為影響

船舶噪聲源強對距聲源不同距離的白頭鶴飛行行為的影響見圖4。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源194 m的白頭鶴飛行個體比例在0～5.1%范圍內波動，無明顯變化趨勢，表明在試驗的噪聲區(qū)間內，船舶噪聲源強增加對白頭鶴飛行行為影響的程度較小。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源317 m的白頭鶴飛行個體比例在0～11.1%范圍內波動，總體呈上升趨勢。當噪聲源強在0～70.0 dB（A）范圍內逐漸增加時，飛行個體比例隨噪聲源強增加無明顯上升趨勢，表明在此噪聲區(qū)間內，船舶噪聲源強增加對白頭鶴飛行行為影響的程度較?。划斣肼曉磸娫?0.0～96.7 dB（A）范圍內逐漸增加時，飛行個體比例總體上隨噪聲源強增加略有上升，表明噪聲源強增加對白頭鶴飛行行為產(chǎn)生干擾影響。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源380 m的白頭鶴飛行個體比例呈上升趨勢。在船舶噪聲播放之初，當噪聲源強在0～70.0 dB（A）范圍內逐漸增加時，比例隨噪聲源強增加無明顯上升趨勢，表明此區(qū)間噪聲源強增加對白頭鶴飛行行為影響較小；當噪聲源強在70.0～85.9 dB（A）范圍內逐漸增加時，飛行個體比例隨噪聲源強增加而明顯上升，結合距聲源194 m和317 m的試驗數(shù)據(jù)，以及試驗場地周邊均為農(nóng)田覆蓋，外界不確定因素干擾影響可能性較大等綜合分析，白頭鶴驚飛可能還存在其他外界因素干擾的影響。

3.4 對白頭鶴行為總體影響

船舶噪聲對距噪聲源不同距離的白頭鶴3類行為的總體影響情況見圖5。

白頭鶴距聲源194 m時，船舶噪聲增加會增大對白頭鶴正常棲息活動的干擾影響，增加其警戒行為，總體表現(xiàn)為噪聲源強越大，干擾影響越大；船舶噪聲會增加白頭鶴飛行行為，但試驗聲強區(qū)間內噪聲源強增加對飛行行為的影響程度較小。在此測試距離下，白頭鶴行為受聲強增加和試驗初期干擾的影響。

白頭鶴距聲源317 m時，噪聲源強增加會增大對白頭鶴正常棲息活動的干擾影響，增加白頭鶴警戒行為，總體表現(xiàn)為噪聲越大，影響越大；噪聲增強會在一定程度上增加白頭鶴飛行行為，但影響程度有限；在船舶噪聲源強增加過程中，白頭鶴可能對一定噪聲級范圍內的船舶噪聲產(chǎn)生適應性。

白頭鶴距聲源380 m時，船舶噪聲源強增加對白頭鶴正常棲息活動影響較小，當船舶噪聲大于70 dB（A）時，噪聲增強會增加白頭鶴的正常棲息活動的干擾影響，增加白頭鶴警戒和飛行行為，總體表現(xiàn)為噪聲越大，影響越大；結合194 m和317 m的試驗數(shù)據(jù)，以及周邊環(huán)境的隱蔽性，白頭鶴驚飛可能與外界干擾因素影響有關。

4 結 論

噪聲聲強和聲源距離是影響水鳥行為的重要因子。根據(jù)本次研究結果可知，在相同的距離梯度下，白頭鶴正常棲息活動均表現(xiàn)為：隨噪聲源強增加，受影響程度也隨之增加，但存在一定的噪聲適應區(qū)間；但對比不同的距離梯度，白頭鶴行為特征差異較小。這可能是受研究區(qū)域背景條件限制，試驗觀測期間觀測人員很難隱蔽，可能成為影響白頭鶴行為的因素。再加上受試的白頭鶴種群并非固定群體，其個體的差異也會影響其對距離的響應。另外，本研究設置了3種距離梯度，后期可開展多距離梯度試驗，進一步分析研究白頭鶴對距離的響應閾值。

本次研究通過船舶噪聲原位模擬試驗研究分析了噪聲聲強和距離兩個因子對白頭鶴行為的影響，但船舶大小、船舶航行流動性、聲強、頻率、距離等都是影響白頭鶴行為的重要因子。本次研究雖可為白頭鶴保護和菜子湖通航管理提供一定基礎，但在反映船舶通航對白頭鶴行為的影響方面還存在一定的局限性。建議結合船舶試通航，進一步深入開展原位試驗，分析多因子復合作用對白頭鶴行為的影響，為菜子湖通航管理提供決策依據(jù)，為白頭鶴種群保護提供重要支撐。

致 謝

感謝安徽大學資源與環(huán)境工程學院周立志、王素娟等在實地調查過程中給予的支持與幫助，在此表示衷心感謝。

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（編輯：黃文晉）

Influence of ship noise on hooded cranes′ behavior

CHEN Xiaojuan，CAI Jinzhou，CHENG Bo，JIANG Bo

（Changjiang Water Resources Protection Institute，Wuhan 430051，China）

Abstract：

In order to study the influence of ship noise on the behavior of hooded crane，and to provide data reference for the protection of water birds and the management of ship passage in the waterway of Caizi Lake，the noise playback method is used to simulate the influence of ship noise on the behavior of the wintering waterbird，hooded crane.The noise gradient is divided into nine gradients：background noise，60，65，70，75，80，85，90 and 95 dB（A）.The distance is divided into three stages：150～250 m，250～350 m and 350～450 m，to observe the influence of ship noise on the normal habitat activity，vigilance and flying behavior of the hooded crane.The results show that when the distance is 150～250 m（194 m is selected），with the increase of noise，the proportion of normal habitat activities decreases，and the proportion of vigilant and flying behavior increases.When the distance is 250～350 m（317 m is selected），with the increase of noise，the proportion of normal habitat activities slightly decreases，the proportions of vigilant behavior and flying behavior increase.When the distance is 350～450 m（380 m is selected） and ship noise is greater than 70 dB（A），the increase of the noise intensity will interfere the normal habitat activities，and increase the alertness and flight behavior of the hooded crane.The research results can provide a certain theoretical basis for the protection of the hooded crane and the management of lake navigation，but there are still some limitations in reflecting the influence of ship navigation on the behavior of hooded crane.It is recommended to conduct further in-situ experiments to analyze the influence of multi-factor compound action on the behavior of hooded crane，so as to provide decision-making basis for the navigation management of Caizi Lake and the protection of hooded crane.

Key words：

hooded crane；waterbird protection；ship noise；noise intensity；interference distance；lake navigation；Caizi Lake