夜校回顾 | 从北美到中国大尺度繁殖鸟类监测方法

分享人：阙品甲

成都大熊猫繁育研究基地

鸟类调查缘起

这个故事从一个很有意思的人Chandler S. Robbins说起，他原本是哈佛大学学物理的，因为喜欢观鸟去了美国渔业和野生动物管理局下属机构工作，逐渐进入了鸟类研究领域。

图1：Chandler S. Robbins和他发表的论文

他开始研究DDT杀虫剂对鸟类种群的影响，在1950年前后发表了几篇相关论文和报告。他的同事Rachel·Carson看到后深受触动，写了一本全球闻名的畅销著作《寂静的春天》。

图2：Rachel Carson和其作品《寂静的春天》

这本书激发了现在的环保运动，出版后引起了很大的社会反响，人们纷纷写信询问DDT等杀虫剂对鸟类种群的影响。《寂静的春天》促使Chandler推动北美繁殖鸟类调查的工作，系统了解DDT等杀虫剂对鸟类的影响。

北美繁殖鸟类调查的成果

（Breeding Bird Survey, 简称BBS）

图3：BBS调查样点已超过15万个，覆盖了美国，加拿大和墨西哥部分区域

北美繁殖鸟类调查（BBS）从1966年正式启动到现在的调查样点多于15万个，覆盖了美国、加拿大和墨西哥部分区域，在全世界范围内都是影响非常深远的长期系统性鸟类监测工作，取得了一系列丰硕的成果。截至目前，发表的相关的论文已经超过八百篇，在BBS网站上可以查阅。

这些研究中影响最大的是2019年发表在《Science》上的论文，指出过去几十年北美的鸟减少了29亿只。几乎各个生态类群的鸟类数量都在下降，草地鸟类下降53%，森林鸟类减少10亿只。也有一些鸟类数量增加，这可能和DDT禁止使用有关，原本受到DDT影响最大的白头海雕、游隼等很多猛禽因此受益。这篇论文大部分数据都来源于BBS调查工作，对整个北美洲繁殖鸟类的种群趋势进行了非常全面且详细的分析。

图4：2019年发表在《Science》上的论文

第一篇基于BBS数据发表且影响力较大的科研论文是Chandler本人在1989年发表的，主要讨论北美鸟类迁徙到南美洲、中美洲的种群趋势。
这些文章说明BBS回答着它最开始关切的问题，对鸟类的种群趋势研究也发挥着非常好的效果。BBS对每一个物种都可以给出一些具体数据，比如美洲鸦的种群数量变化、分布情况，但变化原因还需要更多的研究。

北美繁殖鸟类调查的目的与意义

（Breeding Bird Survey, 简称BBS）

• 在大陆和区域尺度上，为北美鸟类种群状况和趋势提供科学可信的衡量标准
• 为保护和管理行动提供可靠的生物学依据
• 为评估每种鸟类的种群趋势、种群现状、受限因素以及对于制定保护目标、行动、评估保护成效，提供良好的支持

图5：北美繁殖鸟类调查的目的与意义

北美繁殖鸟类调查的调查工作具体的方法，用一句话可以概括：在鸟类繁殖高峰期，沿公路每800米设置1个样点，每条样线设置50个样点，在每个样点上记录三分钟内半径400米以内所有的鸟。
从日出前半小时开始，在4—5个小时内完成50个点的调查。只要求每年调查一次，不要求在当年进行重复，需规避恶劣天气。因为一个调查人和多个人的探测率会有很大偏差，所以只能有一位观察员来调查。观察员通常开车，沿着公路每800米停下走出车外，记录三分钟内看到或听到的鸟。

图6：北美繁殖鸟类调查方法

这15万个样点，3500多条样线的设计遍布于每个经纬度为1°的网格，需要均匀分布，避免聚集，密度因各州观察员人数而异。根据不同国家、不同州、不同地形以及鸟类保护区域等因素进行分层抽样设计。

志愿者工作

在人员组织上，这3500条样线调查工作的组织完成需要大量志愿者协助。此外还有来自各州的协调员，招募志愿者来完成当地的调查样线。
实际参与的调查观察员大概有2000名，选取要求：
1. 能获取合适的交通工具以完成调查；2. 目明耳聪，能通过形态和鸣声识别调查区域的鸟类；3. 新人需完成训练课程；4. 签订协议，承诺至少参与两年的调查（因为需要调查的是鸟类种群的趋势，而不是数量，较长期的参与可以将这两年的数据进行比较。）
志愿者背景都很出色，有54%的人从事相关工作。许多人观鸟经验非常丰富，近90%具有10年以上的相关经验；每周观鸟时长均超过1小时，有72%超过5小时。

01

02

图7：北美繁殖鸟类调查志愿者数据分析

北美繁殖鸟类调查不是一次就全部覆盖北美洲这个尺度，而是先在一两个州进行试点，再慢慢推广到北美其他地方，最后把加拿大的一些比较偏远的地区，还有墨西哥也纳入到整个调查范围里。其成功并非一蹴而就，关键在于：1.目标明确；2.野外调查方案简单易懂；3.取样设计标准化，有系统取样和分层取样的思路，科学严谨；4.志愿者团队技能过硬、工作给力；5.对于数量庞大的志愿者群体，组织有序、安排得当。

其他各地的鸟类调查

欧洲的调查和北美繁殖鸟类调查类似，不同在于它的调查方案更侧重得到相对准确的数量估计，而北美繁殖鸟类调查不太关注实际的数量，重在每年去做，把握趋势变化。

图8：欧洲的鸟类调查

‍

香港繁殖鸟类调查和欧洲的思路比较类似，用网格系统取样的方式把香港成了1000多个1乘1公里的网格来设置样线。第一轮是93年到96年。第二轮是16年到19年才完成。

图9：香港的鸟类调查，可以看出，赤红山椒鸟的分布范围在这二、三十年间是扩大的，推测和这段期间森林的恢复有关系。

台湾繁殖鸟类调查整体思路上和北美更接近一点。

图10：台湾繁殖鸟类大调查

不管是美洲、欧洲还是台湾地区、香港地区这样的小尺度上都有开展类似工作，我们大陆也有好多同行在琢磨这项非常有意义有价值的工作。大家通过不同途径尝试组织这样的工作，南京环科所团队在过去坚持了差不多十年，在全国三四百个点做鸟类持续性监测，有了一些不错的产出，能够针对各个地区的鸟类物种多样性、丰富度给出大概描述。但调查实施过程中还是有一些困难，有些地方缺乏数据。

成都繁殖鸟类调查试点 

我们的科研团队和许多鸟友想参考欧洲或美洲的模式，在成都这样的小尺度内调查繁殖鸟类的情况。

1

调查目的

• 掌握成都市繁殖鸟类的物种组成、种群数量和分布现状

• 了解成都市鸟类多样性的长期变化趋势

2

组织形式

和国外的形式比较类似，以公众科学为主，大部分参与者都是鸟友。招募志愿者，进行统一的培训讲解后组队到野外去开展实地的调查。

3

调查方案

关于取样sampling 

我们把成都14,335 平方千米的调查范围划成了245个网格，每个网格里设置一条能尽量覆盖主要生境的样线，样线上相邻样点间距大于等于300米。用固定距离样点法来记录，样点内鸟类的种类，数量，记录时间是比较重要的三个因素。在12分钟内，半径150 米范围中被动观察，尽量不走动。

图11：固定距离样点法示意

关于物种species 

采用成都的名录，也参考了郑光美先生的名录作为分类系统的依据。

关于数量quantity 

繁殖鸟类调查非常重要的是要靠声音来辨识大部分鸟类，尽量识别每一只发出声音的个体。要避免重复计数，关于这点我们为志愿者提供了文字说明。

关于时间time 

在12分钟内比较重要的是每只鸟首次出现或者说首次记录到的时间。借此我们能够对实际的种群数量得到一个粗略的估计。

要得到比较准确的种群数量估计，常用的方法是距离取样，但在实际操作中有一些困难，对于志愿者来说可行性不太高。于是我们就变通了一下，用REMOVAL MODEL（移除模型）方法来进行种群数量估计。因为调查针对繁殖鸟类，所以需要记录鸟类繁殖的具体证据（巢、卵、行为），包括调查样点的生境信息。

图12：记录表示意

北美繁殖鸟类调查在1966年开始，那时没有手机，只能用车的里程表看距离，也没有方便的GPS。现在我们要求手机全程记录航迹航点、拍照、最好录音，遇到不熟悉的鸟类可以依据录音进行后续识别。

4

实际调查概况

共有75位志愿者参与野外调查，在5-7月对120个调查样区的1241个样点进行探测，覆盖了成都市59%的面积，基本覆盖低山和中山区域。

图13：野外调查原始结果统计

基于野外调查的原始结果进行简单统计，共记录到28,734只野生鸟类。数量最多的是白颊噪鹛和白头鹎，这符合我们的直观认知。在调查过程中也记录到不少珍稀濒危物种。

图14：成都市鸟类物种多样性

图15：成都市鸟类密度

成都市鸟类物种多样性的地域区别符合传统印象的，中心城区的鸟类多样性比郊区要少，因为郊区有更丰富的生境多样性、更大的海拔梯度，但中心城区鸟类密度更高，数量更多。

如何有效开展中国繁殖鸟类调查？

成都的繁殖鸟类调查同样目标清晰明确、野外调查方案简单易懂、取样设计标准化且科学严谨。但志愿者的数量、调查经验和观鸟习惯与北美相比有较大差距，组织工作仍有提高空间。

针对这些问题，我们想到的解决方案，包括：首先，要推广观鸟，努力提高观鸟者的基数，营造有利于调查工作的观鸟文化（眼观耳听多识别、记录具体数量……）。

其次，需要调动相关个人和组织机构的力量，建立协同调查和数据共享机制，用统一的方案来得出结果。比如，可以先将中国大陆划分成100公里乘100公里的网格化区域，以使观鸟人群数量满足调查需求，在调查人员多的地方划分较细的网格。

图16：BBS与成都实践的对比

人员组织方面，可以提前准备工作进度，加强对志愿者的培训和考核，使用手机App来填写记录，节省野外填写的时间并方便后期数据汇总，并利用录音设备辅助调查工作。随着算法技术的不断成熟，或许将来我们能通过在指定地点采集录音来解决问题。

--------------------------------------------

本期夜校可在手机端收听完整内容：在本公号的菜单栏，点击【成长社区】—>【登录夜校】，输入用户名和密码或在公号名片页点击【服务】，找到【登录夜校】进入【工具坊】版块。

Tips：首次访问，需要先登录质兰成长社区，输入www.izhilan.cn上的用户名和密码，点击【登录】，即可查看所有内容。新朋友可以点击注册账号，完成注册认证！

-----------------------------------------------------------