基于公民科學(xué)方式的上海南匯東灘濕地鳥(niǎo)類(lèi)多樣性研究

徐茹暉 張衛(wèi)平 張東升,2*

(1 水產(chǎn)科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(上海海洋大學(xué))，上海 201306；2 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，環(huán)境DNA 技術(shù)與水生態(tài)健康評(píng)估工程中心，上海 201306)

南匯東灘濕地位于上海東南角長(zhǎng)江入海口的南支南岸，南匯東灘濕地是東亞—澳大利西亞水鳥(niǎo)遷徙路線(xiàn)上重要的遷徙停歇地。2006 年9 月南匯東灘濕地單次記錄到水鳥(niǎo)種群數(shù)量達(dá)到了《關(guān)于特別是作為水禽棲息地的國(guó)際重要濕地公約》中規(guī)定的國(guó)際重要濕地標(biāo)準(zhǔn)，即所觀(guān)測(cè)鳥(niǎo)類(lèi)“占全球種群數(shù)量1%以上的水鳥(niǎo)物種數(shù)”，另外，南匯東灘區(qū)域的三趾鷸(Calidris alba)等水鳥(niǎo)的數(shù)量超過(guò)了東亞地區(qū)該物種種群估計(jì)數(shù)量的1%(裴恩樂(lè)等, 2007; 蔡友銘, 2014)，單種數(shù)量也達(dá)到了國(guó)際重要濕地標(biāo)準(zhǔn)。2007 年，南匯東灘區(qū)域被劃為上海市第一個(gè)野生動(dòng)物禁獵區(qū)——南匯東灘禁獵區(qū)。2008 年，南匯東灘濕地被“國(guó)際鳥(niǎo)盟”認(rèn)定為國(guó)際重要鳥(niǎo)區(qū)。

南匯東灘濕地是華東地區(qū)著名的觀(guān)鳥(niǎo)地，在ebird 網(wǎng)站(http://www.ebird.org)鳥(niǎo)類(lèi)種數(shù)排名在中國(guó)大陸地區(qū)觀(guān)鳥(niǎo)熱點(diǎn)第2 位。近幾年，隨著臨港新片區(qū)的城市建設(shè)和濕地退化，南匯東灘濕地水鳥(niǎo)的生存環(huán)境發(fā)生了很大變化，有必要對(duì)南匯東灘的鳥(niǎo)類(lèi)生物多樣性進(jìn)行系統(tǒng)的本底調(diào)查，為南匯東灘濕地的鳥(niǎo)類(lèi)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

公民科學(xué)(Citizen science)一般是指非科研領(lǐng)域的公民參與科學(xué)數(shù)據(jù)的收集、整理和分析等，公民科學(xué)項(xiàng)目可以讓公眾更深入地了解鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)研究，增加公眾的環(huán)保意識(shí)。對(duì)于科研工作者來(lái)說(shuō)，公民科學(xué)可以解決鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查周期長(zhǎng)、范圍廣以及經(jīng)費(fèi)和人力資源方面的困難(Dickinson et al, 2010;Tulloch et al, 2013; Powney et al, 2015)。鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)擁有最悠久的公民科學(xué)歷史(Greenwood,2007)，隨著觀(guān)鳥(niǎo)文化的普及，在國(guó)外應(yīng)用廣泛(Sullivan et al, 2009)。我國(guó)也逐漸有團(tuán)隊(duì)采用公民科學(xué)的方式進(jìn)行調(diào)查研究，如2005 年開(kāi)始由觀(guān)鳥(niǎo)愛(ài)好者們自發(fā)組織和實(shí)施的全國(guó)沿海水鳥(niǎo)同步調(diào)查(中國(guó)沿海水鳥(niǎo)同步調(diào)查項(xiàng)目組, 2009)，記錄中國(guó)濱海濕地的水鳥(niǎo)及其變化情況。本文通過(guò)公民科學(xué)鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查項(xiàng)目，對(duì)南匯東灘濕地進(jìn)行全面的本底調(diào)查，摸清南匯東灘濕地鳥(niǎo)類(lèi)的資源現(xiàn)狀。

1 研究區(qū)概況

南 匯 東 灘 濕 地(30°50′ ～31°07′ N，121°50′～122°02′ E)北起浦東機(jī)場(chǎng)南側(cè)，南到蘆潮港，東至東海，西到兩港大道—南蘆公路一線(xiàn)。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛，海拔2 ～3 m。堤外為灘涂和圍墾區(qū)，主要植被包括互花米草(Spartina alterniflora)、蘆葦(Phragmites australis)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和藨草(Scirpus triqueter)。堤內(nèi)主要有稻田、人工林、魚(yú)塘和建筑物，主要植被包括蘆葦、水杉林(Metasequoia glyptostroboides)、水稻(Oryza sativa)，雜草主要是禾本科和菊科植物。灘涂上有魚(yú)類(lèi)和各種底棲動(dòng)物，包括軟體動(dòng)物、甲殼類(lèi)、多毛類(lèi)等(郭文利等, 2010)。南匯東灘濕地可以分為大治河以南和大治河以北兩個(gè)區(qū)域，由于大治河以北以及圍墾區(qū)實(shí)行封閉管理，不利于開(kāi)展調(diào)查，因此本次調(diào)查不包括該區(qū)域。本次調(diào)查區(qū)域最北端為世紀(jì)塘路與三三公路交匯處，最南端為堤頂路與海基五路交匯處及堤外的灘涂。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

根據(jù)調(diào)查區(qū)域的地形地貌、植被組成和鳥(niǎo)類(lèi)分布情況，設(shè)計(jì)了8 條調(diào)查線(xiàn)路(圖1)，在開(kāi)闊水域處結(jié)合定點(diǎn)觀(guān)察進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查線(xiàn)路盡量全面覆蓋臨港新城濱海區(qū)域的各種生境，包括蘆葦?shù)?、基本農(nóng)田、堤內(nèi)水塘、堤外灘涂以及林地，每條調(diào)查線(xiàn)路長(zhǎng)3 ～5 km。鳥(niǎo)類(lèi)特征鑒定參照《中國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)觀(guān)察手冊(cè)》(劉陽(yáng)等, 2021)，分類(lèi)系統(tǒng)和鳥(niǎo)類(lèi)名稱(chēng)參照《中國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)分類(lèi)與分布名錄(第三版)》(鄭光美,2017)，鳥(niǎo)類(lèi)居留型分類(lèi)借鑒《上海市鳥(niǎo)類(lèi)名錄2020》(上海野鳥(niǎo)會(huì)記錄委員會(huì), 2021)。2020 年9月—2021 年8 月，共進(jìn)行了16 次鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查，其中2020 年9 月、10 月和2021 年4 月、5 月為遷徙季節(jié)，鳥(niǎo)種類(lèi)和數(shù)量變化較大，在月初和月中共調(diào)查2 次，其他月份均在月中調(diào)查1 次。

圖1 研究區(qū)域線(xiàn)路示意圖Fig.1 Location map of Nanhui Dongtan wetland and the lines

2.2 公民科學(xué)家招募、培訓(xùn)與分工

本項(xiàng)目的公民科學(xué)家通過(guò)“生態(tài)南匯”微信公眾號(hào)發(fā)布招募信息。招募條件主要參考志愿者的鳥(niǎo)類(lèi)辨識(shí)能力，調(diào)查前邀請(qǐng)專(zhuān)家對(duì)志愿者集中開(kāi)展鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查方法及注意事項(xiàng)的培訓(xùn)。每條調(diào)查線(xiàn)路的調(diào)查人員不低于2 人，包括至少1 位經(jīng)驗(yàn)豐富的領(lǐng)隊(duì)負(fù)責(zé)鳥(niǎo)類(lèi)識(shí)別和報(bào)數(shù)，1 名隊(duì)員負(fù)責(zé)記錄天氣、生境、GPS 位置和鳥(niǎo)種數(shù)量等信息以及對(duì)不確定的鳥(niǎo)種進(jìn)行拍照。隊(duì)員人數(shù)控制在5 人以?xún)?nèi)，對(duì)于以觀(guān)察水鳥(niǎo)為主的線(xiàn)路適當(dāng)開(kāi)放志愿者名額，起到科普宣傳的作用。每隊(duì)在同一時(shí)間段(8:00—12:00)內(nèi)完成指定線(xiàn)路的調(diào)查。每次調(diào)查開(kāi)始時(shí)做好參加人員記錄，并在項(xiàng)目結(jié)束后對(duì)參與2 次及以上的志愿者發(fā)放問(wèn)卷，開(kāi)展志愿者基本信息、參與滿(mǎn)意度及后續(xù)參加意愿方面的調(diào)查，對(duì)未成年志愿者，提出鳥(niǎo)調(diào)與課業(yè)關(guān)系的相關(guān)問(wèn)題調(diào)查。

2.3 鳥(niǎo)類(lèi)多樣性分析

采用頻率指數(shù)估計(jì)法(r)來(lái)確定鳥(niǎo)類(lèi)優(yōu)勢(shì)種和數(shù)量級(jí)(趙正階, 2001)，若r＜200 認(rèn)為是偶見(jiàn)種，若200 ≤r＜500 認(rèn)為是少見(jiàn)種，若500 ≤r＜5 000 認(rèn)為是常見(jiàn)種，若r≥5 000 認(rèn)為是優(yōu)勢(shì)種(馬強(qiáng), 2021)。采用Simpson 指數(shù)(D)、Shannon-Wiener 指 數(shù)(H)、Pielou 均 勻度指數(shù)(j)來(lái)計(jì)算各生境的鳥(niǎo)類(lèi)多樣性。

3 結(jié)果與分析

3.1 鳥(niǎo)類(lèi)群落組成

通過(guò)1 a 的調(diào)查，共記錄到鳥(niǎo)類(lèi)18目55 科237 種，其中雀形目鳥(niǎo)類(lèi)103種，約占43.46%，非雀形目鳥(niǎo)類(lèi)134種，約占56.54%，非雀形目中包含水鳥(niǎo)7 目15 科99 種，約占所調(diào)查鳥(niǎo)類(lèi)總物種數(shù)的41.77%。全年鳥(niǎo)類(lèi)總數(shù)達(dá)51 770只，其中雀形目數(shù)量占全部計(jì)數(shù)鳥(niǎo)類(lèi)的26.02%，水鳥(niǎo)數(shù)量占72.29%。

由表1 可以看出，物種數(shù)占比前3的目分別是雀形目(43.83%)、鸻形目(21.70%)和雁形目(9.79%)，而個(gè)體數(shù)占比前3 的目分別是雁形目(39.28%)、雀形目(26.02%)和鸻形目(17.37%)。優(yōu)勢(shì)種有斑嘴鴨(Anas zonorhyncha)、白骨頂(Fulica atra)、黑腹濱鷸(Calidris alpina)、白鷺(Egretta garzetta)、家燕(Hirundo rustica) 和麻雀(Passer montanus)。

表1 南匯東灘鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查鳥(niǎo)類(lèi)分類(lèi)及組成Table 1 Classification and composition of birds in Nanhui Dongtan wetland

3.2 鳥(niǎo)類(lèi)居留類(lèi)型

從物種的居留類(lèi)型上看(圖2)，遷徙鳥(niǎo)類(lèi)共205 種，占所調(diào)查鳥(niǎo)類(lèi)種數(shù)的86.50%，其中旅鳥(niǎo)有115 種，占所調(diào)查鳥(niǎo)類(lèi)種數(shù)的48.52%；冬候鳥(niǎo)72 種，占30.38%；夏候鳥(niǎo)18 種，占7.60%。留鳥(niǎo)共28 種，占11.82%；迷鳥(niǎo)4 種，占1.68%。2020 年10 月18 日—2021 年4 月冬候鳥(niǎo)種類(lèi)數(shù)均高于其他居留型；6 月和7 月留鳥(niǎo)種數(shù)最多；其他月旅鳥(niǎo)種數(shù)最多。從統(tǒng)計(jì)到的鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量來(lái)看，遷徙鳥(niǎo)占81.88%，其中冬候鳥(niǎo)最多，占所調(diào)查鳥(niǎo)類(lèi)總數(shù)的54.89%，其次是旅鳥(niǎo)，夏候鳥(niǎo)最少，占13.13%。冬候鳥(niǎo)的數(shù)量變化與種數(shù)變化趨勢(shì)相似，2020 年10月底—2021 年4 月遠(yuǎn)高于其他居留型，除6、7 月外，5 月和10 月4 日留鳥(niǎo)數(shù)量在所有居留型中最多，其他月旅鳥(niǎo)數(shù)量最多(圖3)。

圖2 鳥(niǎo)種調(diào)查記錄情況Fig.2 Bird species recorded in this study

圖3 鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量記錄情況Fig.3 Bird counts recorded in this study

3.3 繁殖鳥(niǎo)類(lèi)的區(qū)系組成

南匯東灘在我國(guó)動(dòng)物地理區(qū)劃上屬于東洋界華中區(qū)東部丘陵平原亞區(qū)。本次共調(diào)查到46 種繁殖鳥(niǎo)，其中東洋界種類(lèi)多達(dá)25 種，占該區(qū)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)種數(shù)的54.35%；廣布種12種，占26.09%；古北界種類(lèi)較少，有9 種，占19.56%，表明該地區(qū)鳥(niǎo)類(lèi)具有典型的東洋界區(qū)系特色。

3.4 珍稀瀕危保護(hù)鳥(niǎo)類(lèi)

本次調(diào)查中，記錄到國(guó)家Ⅰ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物5 種，分別是青頭潛鴨(Aythya baeri)、白枕鶴(Antigone vipio)、黑嘴鷗(Chroicocephalus saundersi)、黑臉琵鷺(Platalea minor)、黃胸鹀(Emberiza aureola)。國(guó)家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物35 種。在IUCN 世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄中，本次調(diào)查到受威脅種有11 種，其中極危(CR)有2 種，分別是青頭潛鴨、黃胸鹀；瀕危(EN)有3 種，分別是大杓鷸(Numenius madagascariensis)、大濱鷸(Calidris tenuirostris)和黑臉琵鷺；易危(VU)有6 種，包括紅頭潛鴨(Aythya ferina)、長(zhǎng)尾鴨(Clangula hyemalis)、白枕鶴、黑嘴鷗、仙八色鶇(Pitta nympha)、田鹀(Emberiza rustica)。列入CITES 瀕危野生動(dòng)植物國(guó)際貿(mào)易公約附錄Ⅰ的有1種，為白枕鶴，列入附錄Ⅱ的有19 種。

3.5 鳥(niǎo)類(lèi)多樣性

由表2 可知，5 種生境的鳥(niǎo)類(lèi)Simpson 指數(shù)為0.48～0.78，蘆葦?shù)刈罡邽?.78，林地最低為0.48 ；鳥(niǎo)類(lèi)Shannon-Wiener 指數(shù)為4.16 ～5.48，平均為4.89；鳥(niǎo)類(lèi)Pielou 均勻度指數(shù)為0.56 ～0.75，堤外灘涂最低為0.56，蘆葦?shù)睾突巨r(nóng)田最高，為0.75。

表2 5 種生境的鳥(niǎo)類(lèi)多樣性指數(shù)Table 2 Bird diversity indeces for the five types habitats

3.6 志愿者參與情況

通過(guò)公民科學(xué)方式共招募了218 名志愿者，在16 次調(diào)查中，總計(jì)有586 人次參加。其中，在寒暑假、五一假期、清明節(jié)假期和十一假期參加調(diào)查的人數(shù)達(dá)247 人，占總?cè)藬?shù)的42.15%，說(shuō)明在法定節(jié)假日志愿者參與最為活躍。

在所有志愿者中，有81 人參加了2 次以上調(diào)查，對(duì)這部分志愿者發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，收回有效問(wèn)卷78 份，問(wèn)卷有效率為96.30%。參與者的年齡9 ～58 歲，18 歲以下的中小學(xué)生有15 人，其中11 位跟隨父母一同參與，另外4 位獨(dú)立參加。在18 歲以上的人群中，有19 位大學(xué)本科在讀，5 位研究生在讀，11 位與教育相關(guān)行業(yè)人員，其余志愿者分布于各行各業(yè)。

參與問(wèn)卷調(diào)查者對(duì)于本次鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查的滿(mǎn)意度為9.15 分(滿(mǎn)分10 分)，后續(xù)繼續(xù)參與鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查等活動(dòng)的意愿為9.28 分(滿(mǎn)分10 分)。對(duì)于在讀中小學(xué)生的調(diào)查中，所有調(diào)查者均認(rèn)為鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查對(duì)于學(xué)習(xí)沒(méi)有消極影響，超過(guò)90%的人認(rèn)為參與鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查對(duì)自然科學(xué)實(shí)踐、思維拓展方面有幫助。

4 討論

4.1 南匯東灘濕地是野生鳥(niǎo)類(lèi)的重要棲息地

本次調(diào)查共記錄到鳥(niǎo)類(lèi)18 目55 科237 種，其中水鳥(niǎo)7 目15 科99 種。2011—2013 年南匯東灘濕地共記錄到鳥(niǎo)類(lèi)12 目30 科103 種，其中水鳥(niǎo)種類(lèi)8 目13 科67 種(蔡友銘, 2014)；2008 年南匯東灘記錄到鳥(niǎo)類(lèi)158 種，隸屬于14 目40 科，其中水鳥(niǎo)7 目13 科84 種(郭文利等, 2010)。本次記錄到的鳥(niǎo)類(lèi)種數(shù)遠(yuǎn)多于歷史調(diào)查記錄，主要原因可能是公民科學(xué)鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查投入的人力較多，覆蓋的調(diào)查區(qū)域較大等。

本次調(diào)查結(jié)果表明，南匯東灘濕地鳥(niǎo)類(lèi)種數(shù)可觀(guān)，是鳥(niǎo)類(lèi)的重要棲息地。此外，根據(jù)上海本地觀(guān)鳥(niǎo)志愿者的統(tǒng)計(jì)，自2002 年起，截止到2021年12 月31 日，南匯東灘鳥(niǎo)類(lèi)總計(jì)21 目73 科449種，占上海鳥(niǎo)類(lèi)種數(shù)的87.01%(449/516)，占全國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)種數(shù)的30.07%(449/1493)(中國(guó)觀(guān)鳥(niǎo)年報(bào)編輯, 2021)。2002 年上海地區(qū)記錄的108 種鳥(niǎo)種新記錄中，有46 種在南匯東灘濕地首次發(fā)現(xiàn)。最近幾年，在南匯東灘先后發(fā)現(xiàn)華東地區(qū)新記錄日本繡眼鳥(niǎo)(Zosterops japonicus)(張笑磊等, 2021)、琉球山椒鳥(niǎo)(Pericrocotus tegimae)，以及中國(guó)鳥(niǎo)種新記錄種絲絨海番鴨(Melanitta fusca)(何鑫等,2021)。以上數(shù)據(jù)表明，南匯東灘濕地對(duì)于野生鳥(niǎo)類(lèi)保護(hù)具有重要價(jià)值。

4.2 南匯東灘濕地亟需加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)

2021 年1 月記錄到鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)量最多，為8 000 多只，其中雁鴨類(lèi)6 825 只；2020 年9 月調(diào)查到鸻鷸類(lèi)最多，有28 種1 712 只次。2020 年9—11 月開(kāi)展了5 次調(diào)查，水鳥(niǎo)有65 種6 047 只次，2006 年同期3 次調(diào)查有64 種26 837 只次(裴恩樂(lè)等, 2007)，同比數(shù)量減少77.47%；另外，2006 年9 月記錄到鳥(niǎo)類(lèi)最大數(shù)量有42 種21 599 只次，2020 年9 月調(diào)查到鳥(niǎo)類(lèi)最大數(shù)量?jī)H有31 種1 732 只次，鳥(niǎo)類(lèi)種類(lèi)和數(shù)量分別減少26.19%和91.98%。2011—2013 年上海市第2 次濕地資源調(diào)查，記錄到5 種水鳥(niǎo)20 次超過(guò)濕地國(guó)際《水鳥(niǎo)種群估計(jì)》(2006 版)的1%標(biāo)準(zhǔn)，但在此次調(diào)查中，沒(méi)有記錄到任何一種水鳥(niǎo)達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。水鳥(niǎo)在灘涂濕地的生態(tài)狀況監(jiān)測(cè)中可以起到指示物種的作用(王強(qiáng)等, 2007; Vaughan et al, 2010)，水鳥(niǎo)減少可能反映了南匯東灘濕地生態(tài)功能日益減弱。主要原因有以下4 點(diǎn)：(1)臨港新城的快速發(fā)展和建設(shè)占用濕地；(2)前幾年盲目在濕地種樹(shù)，毀掉了233.33 hm2蘆葦濕地；(3)外來(lái)入侵植物泛濫嚴(yán)重，包括堤外的互花米草和堤內(nèi)加拿大一枝黃花(Solidago canadensis)等對(duì)水鳥(niǎo)的棲息環(huán)境、食物資源和群落分布均產(chǎn)生負(fù)面影響(Li, 2009; Carvalheiro et al, 2010；Ma et al, 2011)；(4)蘆葦濕地缺乏外來(lái)水源造成了退化(齊雪蓮, 2020)。如果不及時(shí)采取有效的管理和保護(hù)措施，南匯東灘濕地將難以維持包括野生動(dòng)植物保育等生態(tài)功能。

4.3 公民科學(xué)在鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查與生態(tài)保護(hù)中的作用

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，志愿參與科學(xué)研究的公民越來(lái)越多。鳥(niǎo)類(lèi)被認(rèn)為是最容易引起公眾關(guān)注的物種，可供公民科學(xué)志愿者上傳觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的平臺(tái)也顯示鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)據(jù)長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位(Devictor et al,2010)。近年來(lái)，由公民科學(xué)志愿者所提供的數(shù)據(jù)以及相關(guān)研究被得到廣泛認(rèn)同(Mckinley et al,2016)，也有更多的科研工作者探索新的方法使公民科學(xué)更具科學(xué)性(Lotfian et al, 2020)。

在為期1 a 共計(jì)16 次的調(diào)查中，共有538 人次志愿者參與公民科學(xué)鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查。在調(diào)查過(guò)程中逐步摸索了有效的公民科學(xué)鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查方法，通過(guò)線(xiàn)上和線(xiàn)下培訓(xùn)，提升了志愿者的專(zhuān)業(yè)能力，科普活動(dòng)的開(kāi)展促進(jìn)公民科學(xué)規(guī)模的日益擴(kuò)大。公民科學(xué)鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查不僅提供了大量重要的鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)據(jù)，同時(shí)，也提升了志愿者的專(zhuān)業(yè)水平，尤其是青少年的生態(tài)保護(hù)意識(shí)，推動(dòng)了社會(huì)對(duì)生態(tài)保護(hù)的關(guān)注。

致謝：感謝參加本項(xiàng)目的觀(guān)鳥(niǎo)志愿者們，他們?yōu)轼B(niǎo)類(lèi)調(diào)查的順利完成付出了辛苦努力！