人类活动影响下冬季北方塘鹅（Morus bassanus）的精细尺度栖息地利用与活动节律研究

《Ornithological Applications》：Fine-scale habitat uses and activity budgets of wintering Morus bassanus (Northern Gannet) in an anthropogenic seascape

　　本研究针对海上风电等新型海洋空间开发对海鸟的潜在影响，通过GPS追踪技术揭示了北方塘鹅（Morus bassanus）在纽约湾非繁殖期的精细尺度栖息地利用模式。研究发现塘鹅偏好白天近岸觅食、夜间离岸休息，风电租赁区主要用于通勤和停歇，并识别出春季北迁走廊与风电区重叠带来的碰撞风险。该研究为海上风电项目的生态影响评估和针对性减缓措施提供了关键科学依据。

　　

随着全球能源转型加速，海上风电作为重要的可再生能源形式正在全球范围内快速部署。然而，这些矗立在海洋中的巨大风电机组，对长期以海洋为家的海鸟构成了新的威胁。海鸟作为海洋生态系统的指示物种，其种群生存状况直接反映海洋生态健康程度。它们寿命长、繁殖率低，种群维持高度依赖成鸟存活率，而海上风电开发可能通过碰撞致死、栖息地丧失等途径影响其生存。在众多海鸟物种中，北方塘鹅（Morus bassanus）因其体型大、飞行高度与风机旋转区域重叠、机动性较差等特点，被识别为与海上风电设施相互作用风险最高的物种之一。

特别值得关注的是，尽管对繁殖期海鸟的研究已较为深入，但人们对它们在非繁殖期（冬季和迁徙期）的栖息地利用和行为模式了解甚少。这段时间恰是海鸟休养生息、为下一个繁殖季积累能量的关键时期，任何干扰都可能产生“遗留效应”，影响后续的繁殖成功率和长期生存。美国大西洋沿岸的纽约湾区域，规划了覆盖约2000平方公里海域的多个风电租赁区，同时也是北美地区冬季北方塘鹅聚集度最高的区域之一。在此背景下，了解塘鹅如何利用这片即将被改造的海域，成为评估和减缓风电开发影响的首要科学问题。

为了填补这一知识空白，由自然保护协会（The Nature Conservancy）的Juliet S. Lamb领衔的研究团队，在《Ornithological Applications》上发表了一项创新性研究。他们通过高精度的GPS追踪技术，首次详细揭示了北方塘鹅在纽约湾越冬期间的精细尺度栖息地利用和活动预算，为理解海鸟与海上风电的复杂关系提供了宝贵数据。

研究团队主要运用了以下关键技术方法：首先，在2023-2024年冬季，研究人员在纽约湾海域成功捕获了10只成年北方塘鹅，并为它们佩戴了重量为23克的GPS发射器（Orni-Track T20 Gannet）。这些设备以5-30分钟的高频率记录白天位置，夜间每120分钟记录一次。获取的轨迹数据经过速度过滤（30 m s^-1）剔除异常点后，采用连续时间相关随机游走模型（CTCRW）进行标准化处理，将位置数据统一到10分钟间隔。在此基础上，研究人员构建了三状态隐马尔可夫模型（HMM），通过分析步长和转向角度的分布特征，成功地将塘鹅的行为区分为“水上休息”、“区域限制性觅食”和“长距离通勤飞行”三种状态。为了探究栖息地选择，研究还整合了包括离岸距离、水深、河口距离、沉积物粒度、海表温度（SST）、海面高度异常（SLA）和叶绿素a浓度在内的七类环境变量。最后，通过广义线性混合模型（GLMM）分析了行为状态与环境因子、季节及个体差异的关系，并统计了塘鹅位置与规划风电租赁区的重叠情况。

活动节律揭示昼夜行为模式

分析结果显示，北方塘鹅在越冬期间的时间分配具有明显的昼夜节律和季节性变化。总体而言，它们近一半（48.7%）的时间在水上休息，觅食行为占36.2%，通勤飞行占14.4%。夜间（22:00至06:00），超过90%的活动为休息状态。一旦天亮，行为模式迅速转变：觅食活动在白天相对稳定，但在早晨（07:00-09:00）和下午（15:00-17:00）出现小高峰；而通勤飞行则在清晨（07:00-09:00）达到顶峰，表明白天开始时个体正从离岸的夜间休息区飞往近岸的觅食地。季节性上，冬季早期（12月-1月）的个体比春季（3月-4月）的个体花费更多时间在通勤飞行上，而春季个体则更专注于觅食和休息，这可能与能量储备为北迁做准备有关。

栖息地选择偏好近岸觅食与离岸休息

环境因子对行为的影响分析揭示了塘鹅清晰的栖息地选择策略。最重要的发现是，觅食行为概率随着离岸距离的增加而显著降低，主要集中在离岸20公里以内的近岸水域。这意味着塘鹅的核心觅食区位于目前规划的大多数风电租赁区的向岸一侧。相反，休息行为在离岸约20公里处最为频繁，该距离恰好与许多风电租赁区的位置重叠。此外，塘鹅更倾向于在水温较高、叶绿素a浓度较低以及沉积物为细泥或粗砾石的区域休息。觅食则与水温极值（最高和最低）和负海面高度异常（可能指示海洋锋面活动）相关。通勤行为与环境因子的关系较弱，但个体间的差异很大，说明个体特异性在移动策略中扮演重要角色。

风电租赁区利用凸显风险与机遇

空间叠加分析发现，10只被追踪的塘鹅中有8只的活动范围与至少一个风电租赁区存在重叠。然而，重叠的程度和性质因季节和行为而异。冬季个体在风电区内的位置比例（平均11.1%）显著高于春季（平均0.5%）。更重要的是，塘鹅在风电区内的行为与区外截然不同：无论在冬季还是春季，它们在风电区内的觅食活动比例都显著低于区外。在冬季，塘鹅在风电区内更多地是休息，而在春季，则主要是通勤飞行通过这些区域。尤为值得注意的是，研究识别出一条清晰的春季北迁走廊，5只北迁个体中的4只在4月2日至12日期间，集中地在上午晚些时候飞越了南新英格兰地区的多个风电租赁区。这种在时空上高度集中的迁徙活动，构成了潜在的碰撞风险高峰期。

飞行高度提示潜在碰撞风险

对GPS记录的有效飞行高度（>0米）的分析显示，塘鹅的平均飞行高度为32米，个体中位高度在16.5至49米之间。有32%至69%的飞行位置落在了拟议风力涡轮机的转子扫掠区（25-300米）内。飞行高度分布呈双峰型，一个峰值在10米左右（可能与通勤飞行有关），另一个在30米左右（可能与觅食俯冲有关），这进一步证实了其在风电设施风险高度区域内的活动。

综上所述，这项研究通过精细尺度的追踪，清晰地描绘了北方塘鹅在高度人为影响海景下的生存策略。其主要结论在于：北方塘鹅对纽约湾海域的利用存在明显的时空异质性，它们将觅食（高风险能量摄入行为）与休息/通勤（低风险能量消耗行为）在空间上分离。当前规划的风电租赁区主要被用于夜间休息和通勤过境，而非核心觅食。因此，海上风电开发导致的塘鹅觅食栖息地丧失可能有限。然而，风险并未消失，而是发生了转移。清晨通勤高峰和春季迁徙期，当大量塘鹅在特定时间飞越风电区时，碰撞风险显著升高。此外，个体间巨大的行为差异意味着风险并非均匀分布，部分个体可能因活动范围与风电区高度重叠而面临更大威胁。

这项研究的科学意义和实践价值重大。它不仅填补了北美地区北方塘鹅非繁殖期生态学的关键数据空白，更重要的是为海上风电的环境影响评估（EIA）提供了精准的科学依据。研究指出的高风险时段（如清晨、春季迁徙期）和区域（如特定的通勤路线和迁徙走廊），为制定针对性的监测和减缓措施（例如在风险高峰期调整施工或运行方案）指明了方向。未来，结合更大样本量的追踪、纳入年龄和性别等个体因素、并持续监测风电场建设前后的种群反应，将能更全面地评估海上风电对海鸟的长期影响，最终实现可再生能源发展与海洋生物多样性保护的双赢目标。