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鸻鹬类(waders)水鸟是湿地生态系统鸟类多样性的重要组成部分,是“东亚-澳大利西亚”候鸟迁徙线上的重要水鸟类群。由于气候变化和人类活动的影响,大量湿地已经丧失和退化,这对水鸟多样性构成了严重威胁[1-5]。植物群落作为水鸟栖息地三大生境因子(植物、水、食物)之一,在鸻鹬类水鸟生境的恢复和保护工作中至关重要,因此植物群落特征对鸻鹬类水鸟组成和分布的影响机制日益受到关注。有关鸻鹬类水鸟的生境需求、保护和恢复的研究已有不少,如葛振鸣等[6]在长江口杭州湾对鸻形目鸟类群落生境选择的研究指出,海三棱藨草(Bolboschoenoplectus mariqueter (Tang & F.T.Wang) Tatanov)覆盖比例对鸻形目鸟类群落有正向影响,而芦苇(Phragmites communis (Cav.) Trin. ex Steud.)、互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)密植区域则不利于鸻形目鸟类利用。胡越凯等[7]的研究指出,海三棱藨草生境破碎化趋势使得鸻鹬类鸟类群落有向其他生境转移的趋势。但有关这些研究,(1)多是基于自然滨海湿地及河口滩涂湿地,而没有关注以池塘为典型生境类型的人工恢复湿地;(2)所讨论的植物群落特征大多局限于具体植物种类,而没有关注整体植物群落特征,以及在时间维度上伴随植物群落演替和人为干扰双重影响下植物群落的变化对鸻鹬类水鸟的影响。(3)仅关注鸻鹬类水鸟各种群特征,未从功能性状的水平上关注其物种集团的组成和分布。集团是指一群具有相似的方式探索和利用同类环境资源的物种集合和群落功能单位[8]。作为群落功能群的重要类型,通过鸟类群落集团的划分有助于从功能群的角度探究鸟类物种在群落中的功能定位[9]。这一概念早已成为鸟类群落功能群研究的常用方法[10-11]。但使用功能性状作为划分集团的变量还较少,本研究以鸻鹬类水鸟性状作为划分鸟类集团的变量,探究植物群落特征的季度变化对不同鸻鹬类鸟类集团的差异性影响,从而为鸻鹬类水鸟栖息地恢复和管理提供理论依据。
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在鸻鹬类水鸟频繁活动的水域周边共计12个样地、36个样方中,共记录到草本植物77种,分属31科72属;其中禾本科代表植物有:雀稗(Paspalum thunbergii Kunth ex Steud.);菊科代表植物有:蒲公英(Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.)。各季度植物群落高度(PCH)分别是32.32、48.81、25.44、24.84、32.39 cm;各季度调查区植被覆盖度(VC)分别是0.62、1.08、0.62、0.39、0.51;各季度PCH/VC分别是52.15、45.37、41.22、63.03、63.19(表1)。Pearson相关性分析结果显示植物群落高度和植被覆盖度各季度的分布在0.05水平(双侧)上显著相关(r = 0.916,p = 0.029),均在2019年秋季达到峰值,2020年春季达到最低(图1a、图1b)。PCH/VC比值在2019年夏季至冬季呈下降趋势,在2020年春季至夏季呈上升趋势(图1c)。
表 1 各季度植物群落特征
Table 1. Characteristics of plant community in each season
项目
Items2019/06/07/08夏
Summer2019/09/10/11秋
Autumn2019/12—2020/01/02冬
Winter2020/03/04/05春
Spring2020/06/07/08夏
Summer植被覆盖度 Vegetation coverage (VC) 0.62 1.08 0.62 0.39 0.51 植物群落高度 Plant community height (PCH) 32.32 48.81 25.44 24.84 32.39 PCH/VC 52.15 45.37 41.22 63.03 63.19 -
调查期间共记录到鸟类119种,总个体数3 401只;其中鸻鹬类水鸟共18种,个体数230只,代表种有金眶鸻(Charadrius dubius Scopoli.)、黑翅长脚鹬(Himantopus himantopus Linnaeus.)。各季度分别记录到鸟类个体总数(TNB)及鸻鹬类水鸟个体总数(TNW)分别为154、13;776、27;742、15;1 104、124;625、51,表明二者在各季度变化趋势一致(图1d、图1e),但无显著相关性(r = 0.731,p = 0.160)。各季度二者的比值TNW/TNB分别是0.08;0.03;0.02;0.11;0.08(表2),比值TNW/TNB在2019年夏季至冬季呈下降趋势,在2019年冬季至2020年春季呈上升趋势(图1f)。
表 2 各季度鸟类群落特征
Table 2. Characteristics of birds community in each season
项目
Items2019/06/07/08夏
Summer2019/09/10/11秋
Autumn2019/12—2020/01/02冬
Winter2020/03/04/05春
Spring2020/06/07/08夏
Summer鸟类个体总数 Total number of birds (TNB) 154 776 742 1104 625 鸻鹬类个体总数 Total number of waders (TNW) 13 27 15 124 51 TNW/TNB 0.08 0.03 0.02 0.11 0.08 -
以植物群落特征(PCH/VC)为自变量,鸻鹬类水鸟群落特征(TNW/TNB)为因变量构建一元线性回归模型,发现模型汇总调整后R2 = 0.764,p < 0.05;自变量回归系数0.003,p < 0.05;常量−0.116。最终构建回归方程:
$ Y = 0.003X - 0.116 $
(1) 式中:Y:鸻鹬类水鸟群落特征(TNW/TNB);X:植物群落特征(PCH/VC)。
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主成分分析显示,前3个主成分(PC1~PC3)的特征值大于1,累积贡献率达80.49%,因此选取PC1~PC3进行下一步分析。PC1的显著变量是高翼长、低翼长、高嘴裂长、低嘴裂长、高跗跖长、低跗跖长;PC2的显著变量是中翼长、高跗跖长、中跗跖长;PC3的显著变量是低跗跖长(表3)。对PC1~PC3得分构建坐标系(图2a~c)及进一步的系统聚类结果(图2d)显示将组间联接平方距离定为7时可合理地划分出4个鸟类集团。结合PC1~PC3主成分的显著变量,将4个鸟类集团定义为:
表 3 基于9个鸻鹬类水鸟集团变量的PCA结果
Table 3. PCA analysis results based on 9 waders guild variables
变量
Variables主成分
Principal componentsPC1 PC2 PC3 高翼长 Long wing length 0.73 0.58 0.22 中翼长 Medium wing length 0.17 −0.83 −0.46 低翼长 Short wing length −0.76 0.44 0.32 高嘴裂长 Long rictus 0.75 0.25 −0.47 中嘴裂长 Medium rictus −0.04 −0.56 0.46 低嘴裂长 Short rictus −0.75 0.17 0.20 高跗跖长 Long tarsometatarsus 0.61 0.62 0.11 中跗跖长 Medium tarsometatarsus 0.46 −0.61 0.48 低跗跖长 Short tarsometatarsus −0.80 0.16 −0.61 解释方差的百分比 Explained variance/% 38.87 26.73 14.89 特征值 Eigenvalue 3.50 2.41 1.34
(1) 高翼长、高嘴裂长、高跗跖长集团,包括3种鸻鹬类水鸟,有黑翅长脚鹬(Himantopus himantopus Linnaeus.)、反嘴鹬(Recurvirostra avosetta Linnaeus.)、青脚鹬(Tringa nebularia Gunnerus.)。
(2) 低翼长、低嘴裂长、低跗跖长集团,包括6种鸻鹬类水鸟,有长趾滨鹬(Calidris subminuta Middendorff.)、矶鹬(Actitis hypoleucos Linnaeus.)、金眶鸻(Charadrius dubius Scopoli.)、青脚滨鹬(Calidris temminckii Leisler.)、黑腹滨鹬(Calidris alpina Linnaeus.)、红颈滨鹬(Calidris ruficollis Pallas.)。
(3) 中翼长、高嘴裂长、低跗跖长集团,包括5种鸻鹬类水鸟,有针尾沙锥(Gallinago stenura Bonaparte.)、大沙锥(Gallinago megala Swinhoe.)、扇尾沙锥(Gallinago gallinago Linnaeus.)、白腰草鹬(Tringa ochropus Linnaeus.)、尖尾滨鹬(Calidris acuminata Horsfield.)。
(4) 中翼长、中嘴裂长、中跗跖长集团,包括4种鸻鹬类水鸟,有彩鹬(Rostratula benghalensis Linnaeus.)、泽鹬(Tringa stagnatilis Bechstein.)、林鹬(Tringa glareola Linnaeus.)、鹤鹬(Tringa erythropus Pallas.)。
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通过植物群落特征和鸻鹬类水鸟之间的数学关系,结合4个鸻鹬类鸟类集团个体数在鸻鹬类水鸟个体总数(TNW)中的占比可以看出:在研究区,植物群落特征的演替变化对4个鸻鹬类水鸟类集团具有差异性的影响。植物群落特征的季度变化对集团4影响最大,达34%;对集团2和集团3的影响次之,达25%、27%;对集团1的影响相对较小,仅14%。
江苏省天福国家湿地公园鸟类栖息地植物群落特征对鸻鹬类水鸟的影响研究
Influence of Plant Community Characteristics on Bird Habitat of Wader in Tianfu National Wetland Park, Jiangsu Province
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摘要:
目的 研究栖息地植物群落特征的季度变化规律,探讨其对鸻鹬类水鸟群落的影响机制,为鸟类栖息地管理提供科学依据。 方法 2019/07—2020/07期间,在天福国家湿地公园鸟类栖息地,利用样方法和样线法分别获取植物群落特征数据和鸻鹬类水鸟群落数据,通过转换变量,构建回归模型。通过主成分分析和聚类分析对鸻鹬类水鸟进行鸟类集团划分。 结果 统计分析发现:(1)天福国家湿地公园共记录到草本植物30科72属77种,鸻鹬类水鸟18种230只;(2)植物群落高度和植被覆盖度的比值与鸻鹬类水鸟个体总数和鸟类个体总数的比值呈显著正相关;(3)不同性状的鸻鹬类对植物群落特征的季度变化响应程度有差异,通过主成分分析和聚类分析将鸻鹬类水鸟划分成4个鸟类集团,其中集团4即中翼长、中嘴裂长、中跗跖长的鸻鹬类水鸟受植物群落特征的季度变化影响大于其他鸻鹬类鸟类集团。(4)目前天福国家湿地公园保护管理中心未进行区分不同植物群落而采取有差别的管理措施,属于无区别化干扰。 结论 天福国家湿地公园鸟类栖息地植物群落特征对鸻鹬类水鸟群落特征有显著影响,且对不同鸻鹬类鸟类集团的影响机制具有差异性;研究区无区别化的栖息地管理措施须结合植被群落演替规律及不同性状鸻鹬类水鸟的生境需求而精准改进,建议针对不同鸻鹬类鸟类集团的差异性生境需求,精准管理不同的植物群落特征,同时增加不同类别的栖息地管理措施。 Abstract:Objective To study the seasonal variation of habitat plant community characteristics and its influence mechanism on wader community in order to provide support for bird habitat management. Method From July 2019 to July 2020, the data of plant community characteristic were collected by sample method and the data of wader community were collected by line transect method in the bird habitat of Tianfu National Wetland Park, and regression model was established to study the influence mechanism by transforming variables. Principal component analysis (PCA) and cluster analysis (CLA) were used to classify the wader. Result The results of statistical analysis of the data collected from the bird habitat in Tianfu National Wetland Park showed that: (1) A total of 77 species of 72 genera and 30 families of herbaceous plants were recorded, and 230 waders of 18 species were recorded. (2) The ratio of plant community height to vegetation coverage was significantly positively correlated with the ratio of the total number of birds to the total number of wader. (3) The response degree of different functional traits of wader to the seasonal variation of plant community characteristics was different. Based on PCA and CLA, the waders were divided into 4 bird groups, among which the wader species of group 4 (medium-wing-length, medium-rictus and medium-tarsometatarsus) were more sensitively affected by the seasonal variation of plant community characteristics than the other bird groups. (4) At present, the management measures of Tianfu National Wetland Park Conservation and Management Center for all plant communities belong to non-differentiated disturbance. Conclusion The results show that the plant community characteristics of bird habitat in Tianfu National Wetland Park has significant effects on the community characteristics of wader, and the influencing mechanisms are different among different wader groups. The non-differentiated habitat management measures in the study area should be improved according to the vegetation community succession rules and the habitat requirements of the wader with different traits. It is suggested that the habitat management should accurately manage the characteristics of different plant communities according to the different habitat needs of different wader groups. it is also suggested to increase different types of habitat management measures. -
表 1 各季度植物群落特征
Table 1. Characteristics of plant community in each season
项目
Items2019/06/07/08夏
Summer2019/09/10/11秋
Autumn2019/12—2020/01/02冬
Winter2020/03/04/05春
Spring2020/06/07/08夏
Summer植被覆盖度 Vegetation coverage (VC) 0.62 1.08 0.62 0.39 0.51 植物群落高度 Plant community height (PCH) 32.32 48.81 25.44 24.84 32.39 PCH/VC 52.15 45.37 41.22 63.03 63.19 表 2 各季度鸟类群落特征
Table 2. Characteristics of birds community in each season
项目
Items2019/06/07/08夏
Summer2019/09/10/11秋
Autumn2019/12—2020/01/02冬
Winter2020/03/04/05春
Spring2020/06/07/08夏
Summer鸟类个体总数 Total number of birds (TNB) 154 776 742 1104 625 鸻鹬类个体总数 Total number of waders (TNW) 13 27 15 124 51 TNW/TNB 0.08 0.03 0.02 0.11 0.08 表 3 基于9个鸻鹬类水鸟集团变量的PCA结果
Table 3. PCA analysis results based on 9 waders guild variables
变量
Variables主成分
Principal componentsPC1 PC2 PC3 高翼长 Long wing length 0.73 0.58 0.22 中翼长 Medium wing length 0.17 −0.83 −0.46 低翼长 Short wing length −0.76 0.44 0.32 高嘴裂长 Long rictus 0.75 0.25 −0.47 中嘴裂长 Medium rictus −0.04 −0.56 0.46 低嘴裂长 Short rictus −0.75 0.17 0.20 高跗跖长 Long tarsometatarsus 0.61 0.62 0.11 中跗跖长 Medium tarsometatarsus 0.46 −0.61 0.48 低跗跖长 Short tarsometatarsus −0.80 0.16 −0.61 解释方差的百分比 Explained variance/% 38.87 26.73 14.89 特征值 Eigenvalue 3.50 2.41 1.34
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