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從統(tǒng)計學(xué)角度探討浙江白鷺的分布及遷徙規(guī)律論文
候鳥往返于繁殖地和越冬地之間的遷徙有明顯的時間規(guī)律， 不同種類的候鳥遷徙都有遷入時間、 遷入高峰時間、 遷出時間的變化規(guī)律。 浙江省地處中國東南沿海長江三角洲南翼， 屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。
擁有豐富多樣的野生鳥類資源， 位于亞洲鳥類東部遷徙路線上， 浙江瀕海區(qū)域是候鳥南遷北徙的必經(jīng)之地。 研究候鳥遷徙不僅是保護野生鳥類， 也是有效預(yù)防禽流感等流行病傳播的迫切需要[1-4]. 候鳥遷徙的研究過去多數(shù)采用環(huán)志法， 得出其春秋兩季的遷徙高峰， 確定遷徙通道[5]; 獲得不同水鳥遷徙時間及順序。 近年來有采用衛(wèi)星跟蹤技術(shù)開展鳥類遷徙研究[6-7]; 也有將遷徙研究與地理信息系統(tǒng)（GIS）結(jié)合，探討其在動物空間行為研究中的應(yīng)用[8]; 或者探究社會學(xué)習(xí)對鳥類遷徙的影響等[9-10]. 本研究依托浙江省野生動物疫源疫病監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)， 選取系統(tǒng)監(jiān)測到數(shù)量最多的浙江省常見夏候鳥白鷺 Egrettagarzetta 為研究對象， 其遷徙路線以南北向為主， 屬于日行性鳥類 , 是典型的濕地涉禽。 進而采用統(tǒng)計分析、 聚類分析、 時空圖譜分析[11]相結(jié)合的數(shù)據(jù)處理分析方法， 分析環(huán)境因子與白鷺種群數(shù)量變化和遷徙時序之間的關(guān)系， 探究其分布與遷徙規(guī)律， 為保護野生鳥類提供科學(xué)依據(jù)。 本研究立足現(xiàn)有的大量統(tǒng)計資料和監(jiān)測數(shù)據(jù)， 從統(tǒng)計學(xué)角度來探討研究候鳥的分布及遷徙規(guī)律。
1 研究區(qū)域概況。
浙江地處中國東南沿海， 位于 27°06′~31°11′N, 118°01′~123°10′E, 地貌以低山、 丘陵為主， 地勢呈西南高東北低， 海岸線綿長， 屬于亞熱帶季風(fēng)氣候， 氣候溫和， 濕潤多雨。 浙江年平均氣溫 15~18℃； 全省年平均降水量為 980~2 000 mm; 年平均日照時數(shù)為 1 710~2 100 h[5]; 浙江的自然環(huán)境復(fù)雜多樣， 野生鳥類種類繁多， 是亞洲鳥類東部遷徙路線的必經(jīng)之地。
浙江省鳥類資源豐富， 分布以雀形目 Passeriformes 為主。 根據(jù)最新的 “浙江野生動物現(xiàn)狀報告” 統(tǒng)計， 浙江省共有鳥類 474 種， 一半以上都是候鳥， 其中生境分布以沼澤水域為主的鸛形目有 3 科 26 種，地域分布在浙西北、 浙東南及海島地區(qū)較多， 以夏候鳥為主[12].
2 研究方法。
通過分析浙江省野生鳥類資源特點和野外調(diào)查數(shù)據(jù)資料， 選取浙江省野生動物疫源疫病監(jiān)測系統(tǒng)中相關(guān)數(shù)據(jù)， 根據(jù)鳥類種類、 數(shù)量和分布范圍選擇典型候鳥建立相關(guān)模型， 研究數(shù)量分布及遷徙規(guī)律。
浙江省自 2005 年采取邊建機構(gòu)邊開展監(jiān)測工作的辦法開展陸生野生動物疫源疫病監(jiān)測工作， 至今已建立了 10 個國家級、 5 個省級、 12 個市縣級監(jiān)測站， 共 48 個監(jiān)測點， 初步形成了浙江省陸生野生動物疫源疫病監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。 各監(jiān)測點經(jīng)過培訓(xùn)的工作人員每天在固定巡邏線路和固定時間通過野外數(shù)據(jù)采集儀上報監(jiān)測情況， 記錄野生動物種類、 數(shù)量等信息； 地方各監(jiān)測站和省級總站分別匯總本區(qū)域監(jiān)測點數(shù)據(jù)， 可以分層查看各級匯總數(shù)據(jù)等。
根據(jù)系統(tǒng) 2009-2013 年的監(jiān)測數(shù)據(jù)， 浙江白鷺的分布和遷徙數(shù)據(jù)覆蓋其中 11 個監(jiān)測站和 22 個監(jiān)測點， 監(jiān)測點包括了平原、 丘陵、 山脈、 島嶼、 河流、 湖泊、 濕地、 海岸等多種地形環(huán)境（嘉興市、 麗水市目前還沒有覆蓋監(jiān)測站， 溫州市、 衢州市各有 1 個監(jiān)測點， 但由于建站時間較短， 數(shù)據(jù)記錄較少， 本研究未采用）。 系統(tǒng)記錄的監(jiān)測點鳥類種類、 數(shù)量是由專業(yè)巡護人員每天在固定時間、 固定線路上觀測和記錄的， 記錄鳥類數(shù)量以精確計數(shù)為主， 根據(jù)經(jīng)驗估算數(shù)量為輔。 為消除觀測數(shù)量估計上的誤差， 本研 究 涉 及 的 白 鷺 數(shù) 量 均 采 用 離 差 標 準 化 無 量 綱 處 理 , 使 結(jié) 果 落 到[0, 1]區(qū) 間 , 轉(zhuǎn) 換 函 數(shù) 是 :
x*=（x-xmin）/（xmax-xmin）， 主要反映其變化趨勢性。
基于分析結(jié)果， 利用 ArcGIS 軟件繪制理論上浙江省白鷺的遷徙路線。 隨著監(jiān)測站數(shù)量增多， 監(jiān)測時間的累積， 統(tǒng)計基數(shù)的增加， 鳥類的遷徙路線將越接近實際路徑。
3 結(jié)果與分析。
3.1 白鷺在遷徙鳥中的比例。
統(tǒng)計分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲取的 2009-2013 年野生鳥類-候鳥的數(shù)據(jù)， 共有候鳥 191 種， 選取數(shù)量最多的前 10 種（圖 1）。 浙江省多數(shù)候鳥為水鳥， 其中白鷺占總量的 43.21%, 總量第一。 浙江省白鷺分布的監(jiān)測站點為湖州長興監(jiān)測站（1 個監(jiān)測點）， 湖州德清監(jiān)測站（1 個監(jiān)測點）， 杭州臨安監(jiān)測站（2 個監(jiān)測點）， 杭州余杭監(jiān)測站（2 個監(jiān)測點）， 杭州西溪濕地監(jiān)測站（1 個監(jiān)測點）， 紹興上虞監(jiān)測站（1 個監(jiān)測點），寧波鄞州監(jiān)測站（3 個監(jiān)測點）， 臺州三門監(jiān)測站（6 個監(jiān)測點）， 金華蘭溪監(jiān)測站（3 個監(jiān)測點）， 衢州龍游監(jiān)測站（1 個監(jiān)測點）， 溫州樂清監(jiān)測站（1 個監(jiān)測點）。
3.2 白鷺分布數(shù)量與遷徙時間。
浙江省候鳥春季遷徙北上過境的時間從 3 月下旬到 5 月上旬， 其中 4 月上旬到 4 月中旬為遷徙的高峰時期， 秋季遷徙過境的時間從 9 月上旬到 10 月下旬； 春秋遷徙時見于沿海主要港灣杭州灣、 象山港、 三門灣、 樂清灣[12-13]. 白鷺于 4 月初到 4 月中旬陸續(xù)遷到浙江中部地區(qū)， 9 月下旬開始遷離。 統(tǒng)計結(jié)果如表 1 所示。
本研究從統(tǒng)計學(xué)角度出發(fā)， 選取白鷺數(shù)量分布最多的 4 個主要監(jiān)測站， 分類統(tǒng)計 2009-2013 年 5 a每月白鷺的平均數(shù)量， 分析結(jié)果如圖 2 所示。 結(jié)合散點分布情況和擬合函數(shù)（擬合度均大于 75%）分析如下： 湖州德清境內(nèi)地形起伏高差大， 垂直氣候較明顯， 夏候鳥居多。 結(jié)合散點分布可以看出， 從 5月開始， 白鷺大量遷徙抵達， 系統(tǒng)監(jiān)測到的數(shù)量開始大幅增加， 6-9 月數(shù)量達到頂峰。 7-8 月， 由于天氣炎熱， 白鷺出現(xiàn)頻率開始降低。 10 月白鷺遷徙離開， 11 月鳥類數(shù)量回到較低水平。 總體來看， 白鷺出沒較少時間為秋末至翌年初春， 是晴冷少雨、 空氣干燥的時節(jié)。 鄞州位于寧波平原， 緯度適中。 由圖 2 分析可知： 4 月開始， 白鷺大量遷徙抵達鄞州，系統(tǒng)監(jiān)測到的白鷺數(shù)量激增， 5-6 月達到頂峰。 6-8月， 白鷺較少， 11 月上旬， 白鷺遷徙離開。 三門縣位于浙江東北部沿海的臺州市， 地形為低山丘陵， 冬候鳥居多。 分析可知， 7 月開始， 白鷺遷徙抵達，數(shù)量開始直線增加， 8-9 月末白鷺數(shù)量達到頂峰。 9-10 月， 白鷺出現(xiàn)頻率持續(xù)走低。 蘭溪市位于浙江省中西部的金華市， 地處錢塘江中游， 丘陵盆地地貌， 屬東亞副熱帶季風(fēng)區(qū)， 夏候鳥居多。 4 月中旬開始， 蘭溪站監(jiān)測到的白鷺數(shù)量開始大幅增加， 6-8 月白鷺數(shù)量達到頂峰。 10 月開始候鳥白鷺出現(xiàn)頻率開始降低， 11 月回到較低水平。
系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示： 浙江省內(nèi)氣溫最高是在 7-9 月。 從圖 2 可以看出： 依據(jù)數(shù)量分布擬合出白鷺數(shù)量隨時間變化的多元最優(yōu)曲線模型， 根據(jù)浙江省各監(jiān)測站出現(xiàn)的白鷺監(jiān)測數(shù)據(jù)， 結(jié)合白鷺在中國的習(xí)慣性遷徙路徑[13-14], 總結(jié)白鷺在浙江省內(nèi)的遷徙規(guī)律如后： ①蘭溪站白鷺在 4 月中旬開始大量抵達，11 月離開， 數(shù)量在 5 月達到最大值， 德清站白鷺在 5 月開始白鷺大量抵達， 10 月離開， 數(shù)量在 7 月達到最大值； 春季北上遷徙的路徑如圖 3 所示： 金華蘭溪-杭州臨安-湖州德清， 秋季南下遷徙的路徑為： 湖州德清-杭州臨安-金華蘭溪。 ②浙江省三門站候鳥白鷺數(shù)量在 9 月中旬達到最大值， 浙江省鄞州站白鷺數(shù)量在 6 月達到最大值， 德清站數(shù)量在 7 月達到最大值。 總結(jié)近 5 a 的白鷺數(shù)量變化的分析結(jié)果： 三門站在 7 月白鷺大量抵達， 瀕海位置適宜鳥類生活故 11 月才陸續(xù)離開， 數(shù)量在 9 月達到最大值。
鄞州站在 4 月白鷺大量抵達， 11 月上旬離開， 數(shù)量在 6 月達到最大值。 德清站白鷺在 5 月大量抵達，10 月離開， 數(shù)量在 7 月達到最大值。 得出春季北上遷徙的路徑為： 寧波鄞州-紹興上虞-杭州余杭-湖州德清， 寧波和臺州沿海， 也有一部分白鷺直接從海上遷徙： 寧波鄞州-海上， 臺州三門-海上； 秋季南下遷徙的路徑為： 湖州德清-杭州余杭-紹興上虞-寧波鄞州-臺州三門。 根據(jù)以上分析， 可以大致描繪出的白鷺在浙江省內(nèi)南遷北徙路徑如圖 3 所示， 該遷徙路徑與張孚允等[15]在 “中國不同種類鳥的遷徙路線圖” 和 “中國候鳥遷徙途徑的初步調(diào)查” 中得出的白鷺在中國境內(nèi)的遷徙路徑走向基本一致。
3.3 浙江省白鷺數(shù)量變化影響因素探究。
分析主要監(jiān)測站白鷺的數(shù)量分布情況， 發(fā)現(xiàn)湖州德清監(jiān)測站（下渚湖湖上山監(jiān)測點）是白鷺的主要的棲息地。 選擇德清站作為研究區(qū)域， 探究 2009-2013 年（2012 年數(shù)據(jù)異常， 未納入研究范圍）環(huán)境因子對白鷺數(shù)量變化的影響及其內(nèi)在聯(lián)系。
3.3.1 氣溫因素分析 通過對系統(tǒng)中白鷺數(shù)量的統(tǒng)計分析， 選取德清站的平均氣溫和野生白鷺數(shù)量進行K-means 聚類效果分布， 分析結(jié)果如圖 4 所示。
氣溫與白鷺數(shù)量之間的關(guān)系： 聚類 4 下平均氣溫為 26.152 6 ℃時， 白鷺數(shù)量最多； 聚類 6 下平均氣溫為 6.916 3 ℃時， 白鷺數(shù)量最少。 選取德清的平均氣溫和野生白鷺平均數(shù)量進行一元回歸分析， 探究氣溫與白鷺數(shù)量變化的內(nèi)在聯(lián)系， 分析結(jié)果見表 2~4.
分析氣溫變化與監(jiān)測到的白鷺數(shù)量的相關(guān)程度， 得出結(jié)果： 監(jiān)測到每月白鷺平均數(shù)量與每月平均氣溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系。 建立回歸分析關(guān)系方程如下： yi= 2.442+1.018x. 用 SPSS 對平均氣溫-白鷺平均數(shù)量的回歸關(guān)系進行曲線估計， 進行合適的線性、 二次、 三次擬合， 擬合效果如下表 5. 選取擬合度最高（R2=0.269）的三次方程， 建立德清監(jiān)測站白鷺數(shù)量與氣溫關(guān)系方程， 設(shè) z1為白鷺數(shù)量， 氣溫為 x: z1=6.950-2.263 x3+0.243x2-0.005x.
3.3.2 天氣因素分析 探討影響白鷺數(shù)量明顯減少的另一主要環(huán)境因素---天氣因素。 將天氣因素根據(jù)其惡劣程度劃分為 6 個梯度： 晴（1）， 多云（2）， 陰（3）， 霧（4）， 雨（5）， 雪（6）。 研究部數(shù)據(jù)分布如圖 5所示。 結(jié)合 K-means 聚類（聚類為 6）分析結(jié)果如下： ①綜合來看， 受浙江省特殊地理氣候的影響， 雨天的比率為 39%, 晴天的比率為 20%, 陰天占到 17%, 剩下的多云天氣和雪天共占到了 17%. 天氣值為 1.31~1.09,即介于多云和陰天之間的天氣（更接近晴朗的多云天氣）時， 白鷺數(shù)量均值分別為 66.08 和 62.35, 數(shù)量最多；天氣值為 4.40 即雨天時， 白鷺數(shù)量均值為 62.36; 天氣值為 2.60 和 1.00 即在酷暑的晴天和秋冬的濕冷天氣的時候， 白鷺數(shù)量均值為 8.23 和 4.33, 數(shù)量最少。 ②天氣的劃分不如氣溫精細， 從總體范圍上獲得白鷺數(shù)量的總體情況， 提供整體的感知。 綜合影響數(shù)量變化環(huán)境因子的分析結(jié)果， 由于監(jiān)測站分布較少， 有可能是監(jiān)測站所在地的氣候異�；蛘咂渌蛩貙�(dǎo)致數(shù)量的下降； 或者是記錄人員經(jīng)驗不足引起的誤差等。
4 結(jié)論。
綜合研究結(jié)果， 得出以下結(jié)論： ①白鷺于 4 月初至 4 月中旬陸續(xù)大批遷到浙江中部地區(qū)， 9 月下旬開始遷離。 在浙江省內(nèi)德清、 三門、 鄞州、 蘭溪較為常見。 德清監(jiān)測站位于內(nèi)陸， 高溫時空氣干燥， 炎熱感覺強； 而鄞州、 三門監(jiān)測點位于沿海， 空氣濕度較高， 炎熱感降低， 各站監(jiān)測到它們活躍氣溫和活躍時間不盡相同。 ②選取德清監(jiān)測站探究環(huán)境因子對白鷺數(shù)量的影響， 對氣溫因子進行回歸分析， 得到氣溫級別的關(guān)系方程。 天氣因子通過天氣級別反映白鷺數(shù)量的總體情況。 受浙江省特殊地理環(huán)境的影響， 近4 成的天氣是雨天， 晴天的比率占了 2 成， 介于多云和陰天之間的天氣（即更接近晴朗的多云天氣） 時， 白鷺數(shù)量均值最多； 因為浙江省全年濕潤多雨， 不可避免地白鷺數(shù)量均值在雨天也較高， 為62.36; 在酷暑的晴天和秋冬濕冷的時候， 白鷺數(shù)量均值最少。 同時， 由于現(xiàn)有的監(jiān)測資料還不能全面、準確地反映白鷺數(shù)量變化原因， 考慮到繁殖成功率、 遷徙地及越冬地的環(huán)境影響， 未來將進一步深入研究。 ③根據(jù)數(shù)量分布擬合出白鷺數(shù)量隨時間變化的多元最優(yōu)曲線模型， 根據(jù)浙江省各監(jiān)測站監(jiān)測到白鷺數(shù)據(jù)的曲線擬合結(jié)果， 得出白鷺在浙江省內(nèi)的 2 條大致遷徙路徑， 其中“寧波鄞州-紹興上虞-杭州余杭-湖州德清” 這條遷徙路徑倚靠杭州灣和太湖， 周邊的環(huán)境非常適宜水鳥生存以及繁殖， 小范圍內(nèi)很有可能是這個方向上的遷徙。 隨著以后監(jiān)測站點的覆蓋建設(shè)進一步完善， 白鷺的遷徙路徑會更加精確。
本研究是從大量野生動物疫源疫病觀測數(shù)據(jù)來分析白鷺的遷徙路線與分布規(guī)律， 主要是從統(tǒng)計分析和大數(shù)據(jù)角度來開展研究， 意在生物學(xué)角度之外找到一種新的研究候鳥遷徙路線與規(guī)律的方法。 隨著觀測時間的進一步積累， 觀測范圍的進一步擴大， 觀測站點的進一步增加， 技術(shù)手段的進一步提升， 其研究結(jié)果與現(xiàn)實情況的吻合程度將進一步提高。
5 致謝。
感謝浙江省野生動植物保護管理總站提供相關(guān)數(shù)據(jù)。
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