無錫太湖地區(qū)4種白色人工林行為生態(tài)學(xué)及其生境研究

1濕地黃土鳥類環(huán)境環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀研究20世紀(jì)初，自有機(jī)殺蟲劑被廣泛使用以來，世界環(huán)境逐漸形成，鳥類棲息地受到嚴(yán)重威脅。山羊鳥類依賴的濕地污染更為嚴(yán)重。20世紀(jì)80年代以來，太湖的富營養(yǎng)化程度不斷增加。現(xiàn)在太湖五湖區(qū)已經(jīng)變成了一個(gè)富營養(yǎng)化的水體。通過研究蒼鷺鳥類的行為生態(tài)、食物鏈中污染物的豐富狀況以及環(huán)境因素，我們希望觀察太湖的環(huán)境質(zhì)量。2000年，作者在無錫石頭渚村研究了蒼鷺的繁殖，并研究了污染對(duì)鳥類生物學(xué)的影響，以及蒼鷺是否可以被用作濕地環(huán)境的指標(biāo)。2研究領(lǐng)域和方法2.1頭水濕地的分布和棲息地太湖位于119°21′1～22°00′E、30°19′～32°00′N,總面積2×106km2,為我國五大淡水湖之一.研究地區(qū)無錫黿頭渚位于120°11′E,31°33′N,地處長江三角洲江蘇東南部,屬于亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候,常年平均氣溫15.5C°,無霜期250d,年降水量1056mm.棲息地由4個(gè)小山頭組成,山頂周圍筑巢樹較矮(1～4m),每棵樹上的巢數(shù)較少(1～10個(gè)巢·棵樹-1),山下筑巢樹較高(5～10m),每棵樹上的巢數(shù)相對(duì)較多(3～40個(gè)巢·棵樹-1).棲息地四周為太湖和大片的魚塘,為白鷺繁殖期主要覓食地.2.2鳥類的人工誘導(dǎo)繁殖行為采用GPS沿著棲息地邊緣走一圈來測出總面積.隨機(jī)選取20個(gè)樣方,大小分別為10m×10m,采用直接觀察和望遠(yuǎn)鏡觀察相結(jié)合的方法,統(tǒng)計(jì)每個(gè)樣方內(nèi)每一棵樹上的各種鷺鳥巢數(shù)、樹種和巢高.2000年標(biāo)記了100個(gè)白鷺巢,在每個(gè)樣巢旁的樹枝系上標(biāo)有系列序號(hào)的乙烯條,采用頂端帶有反射鏡的長桿和活動(dòng)梯觀察鳥巢,每周觀察3次,到第1只孵出的雛鳥開始離巢為止.在做以上工作的同時(shí)采集鳥卵樣,一般每巢內(nèi)采1枚卵,用游標(biāo)卡尺(精確度為0.02mm)測其大小并用彈簧秤(瑞士生產(chǎn),感量1g)稱其重量,用Hoyt公式V=KvLB2(Kv=0.51)計(jì)算卵的體積.對(duì)標(biāo)記巢中的白鷺雛鳥(9～21日齡)進(jìn)行測量,用游標(biāo)卡尺隨機(jī)測量白鷺雛鳥的左右跗長度(每邊交叉各測3次,以查看雛鳥跗發(fā)育是否存在不對(duì)稱性),用彈簧秤測其體重,測量和采集完以后把雛鳥放回原巢內(nèi).白鷺雛鳥在15～30日齡時(shí),受到觀察者的驚嚇會(huì)出現(xiàn)反吐,利用這種現(xiàn)象在白鷺育雛高峰期收集食物并進(jìn)行鑒定和污染物分析.另外,在育雛期,采集白鷺不同覓食生境內(nèi)底泥樣.白鷺繁殖后期,調(diào)查其棲息地周圍半徑為10km內(nèi)可能的覓食生境.在生境內(nèi)用望遠(yuǎn)鏡觀察白鷺捕食過程,記錄生境名稱、生境內(nèi)覓食的白鷺數(shù)量、捕食狀態(tài)及生境植被等.2.3測量項(xiàng)目2.3.1卵體的樣品處理和農(nóng)藥分析有機(jī)氯和PCBs分析采用氣相色譜分析法(NNA).底泥和食物樣的提取與凈化采取傳統(tǒng)的索氏提取法:將樣品在無水硫酸鈉中研磨成粉狀(2∶3),用索氏提取器提取并濃縮.卵樣處理方法:取卵內(nèi)含物于潔凈的玻璃培養(yǎng)皿中,用玻璃棒攪勻,然后將樣品放入恒溫烘箱中在40±5℃下烘至恒重,在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀,存放于50ml的聚乙烯瓶中,置于干燥器中待測.待測液分析使用HP-5890氣相色譜儀,配Ni63電子捕獲檢測器(ECD),色譜柱為HP-5型石英毛管色譜柱,標(biāo)準(zhǔn)樣為美國ChemService公司的有機(jī)氯農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品.樣品凈化所用Florisil為日本和光公司生產(chǎn),60～100目,PR標(biāo)準(zhǔn).分析中對(duì)所測農(nóng)藥采用保留時(shí)間定性,外標(biāo)法峰高定量.2.3.2樣品的制備和測定重金屬分析采用原子吸收光譜法(AAS).食物樣處理用1∶1的硝酸溶液浸泡洗滌,再用去離子水清洗2遍,之后用雙蒸餾水清洗2遍.清洗后放入恒溫烘箱中在40±5℃下烘至恒重,稱取干重后待測.底泥樣在恒溫烘箱中于105℃下烘至恒重,取出后在瑪瑙研缽中研磨至粉末狀,存放方法同上.樣品在分析前采用OrientMDS-900型微波消化系統(tǒng)微波消化40min.樣品中重金屬Cd、Pb和Cr的測定采用VarianGTA-95原子吸收光譜儀,Hg和Se的測定采用AF-610A原子熒光光譜儀.3結(jié)果與分析3.1引物和巢數(shù)分布調(diào)查地區(qū)主要分布4種鷺鳥:白鷺(Egrettagarzetta)、夜鷺(Nycticoraxnycticorax)、池鷺(Ardeolabacchus)和牛背鷺(Bubulcusibis).白鷺、夜鷺和牛背鷺三者之間常混合棲息或營巢于同一棵樹上,夜鷺一般位于樹的近頂層,白鷺和牛背鷺位于下部,池鷺一般棲息于整個(gè)棲息地的邊緣,且不與前者混居.馬尾松是白鷺的主要筑巢樹種,棲息地概況和巢高度分布見表1.棲息地總面積約7hm2,樣方總面積2000m2,平均每棵樹上的鷺鳥巢數(shù)和棲息地內(nèi)各種鷺鳥巢數(shù)見表2.3.2窩卵數(shù)4.4.9mm鷺科鳥類每隔1～2d產(chǎn)1枚卵,孵化期為19～24d,其中白鷺為19～21d.白鷺雛鳥孵化出來15d后開始離巢,再過約4周幼鳥開始試飛,這些與周立志和Ashkenazi等研究結(jié)果一致.平均卵重量為23.9±4.0g(n=41),平均卵大小為44.5±4.1mm×32.6±4.9mm(n=41),卵平均體積為23.7cm3(18.6～25.9cm3,n=41),孵化成功率為84.25%(n=447).調(diào)查期間跟蹤觀察白鷺巢100個(gè),最后得到89個(gè)巢的完整數(shù)據(jù),平均窩卵數(shù)為5.02(2～8)枚,平均窩雛數(shù)為3.86(2～7)只,與1999年研究結(jié)果比較,平均窩雛數(shù)減少(1999年平均窩卵數(shù)為4.89枚,平均窩雛數(shù)為3.96只).由圖1可見,當(dāng)窩卵數(shù)增加到6枚以上時(shí),孵化幼鳥數(shù)盡管也相應(yīng)上升,但成活幼鳥數(shù)幾乎趨于穩(wěn)定,甚至開始下降;另外,白鷺窩卵數(shù)為5枚的頻率最高,占白鷺總調(diào)查窩數(shù)的42.6%,最少2枚,最多8枚.通過與相對(duì)無污染的江西鄱陽湖地區(qū)的白鷺繁殖情況進(jìn)行比較可以看出(表3),兩地白鷺卵的孵化率和雛鳥成活率差異不顯著(P卵=0.18,P雛=0.25),說明太湖污染尚未對(duì)白鷺的繁殖成功率造成影響.3.3鳥類體重、日齡、體重和蝌蚪的變化由圖2可見,10日齡前白鷺跗和體重發(fā)育較為迅速,10日齡后開始減慢(n=126).選擇窩雛數(shù)為6～7只(n=4)的白鷺雛鳥,利用公式W=(wn-wn+1)/wn(第n只雛鳥和第n+1只雛鳥相差1～2日齡,wn表示一窩內(nèi)第n只孵化出來的雛鳥的體重,n=1,2,3…6)作圖,來比較雛鳥的體重發(fā)育情況.圖3表明,第1～5雛鳥與第6和7只雛鳥的體重相差很大(圖中‘1-2’表示(w1-w2)/w1,‘2-3’表示(w2-w3)/w2,…),主要原因是窩雛數(shù)較大時(shí),最后孵化出來的雛鳥競爭力相對(duì)較差(比第1只孵化出來的雛鳥小10日齡以上),由于食物的相對(duì)不足和雛鳥的窩內(nèi)競爭導(dǎo)致最后2只雛鳥發(fā)育不良.對(duì)白鷺(n=126)左右跗的測量分析表明,跗發(fā)育的不對(duì)稱性不顯著(P>0.05,),這表明太湖地區(qū)環(huán)境污染物對(duì)白鷺的跗發(fā)育不對(duì)稱性無明顯影響.對(duì)白鷺雛鳥日齡、體重和跗的相關(guān)分析(表4)表明,雛鳥日齡與體重、日齡與跗長及體重與跗長間相關(guān)極顯著,偏相關(guān)性Ry1.2和Ry2.1不顯著,R12.y極顯著,復(fù)相關(guān)性極顯著,說明白鷺雛鳥日齡、體重和跗長三者間顯著相關(guān).3.4關(guān)于認(rèn)為夜鷺食物較小從10km覓食半徑范圍來看,白鷺的覓食生境以魚塘為主,這與當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源狀況有關(guān).該地區(qū)魚塘較多,而白鷺繁殖期間稻田尚未灌水,故其食物來源主要分布于太湖周圍的大小魚塘.通過觀察發(fā)現(xiàn),白鷺的覓食生境水位通常不會(huì)達(dá)到股骨處,而夜鷺的覓食生境常為深水位,這與白鷺多以岸邊走動(dòng)、巡視、攪動(dòng)等方式覓食,而夜鷺則多以飛行俯沖方式捕食有關(guān).白鷺的食物較小,平均體長為40mm(20～80mm),主要以魚類中的鯽魚(Carassiusauratus)、鰱魚(Hypophthalmichthysmolitrix)和鳊魚(Parabramispekinesis)為主.2000年白鷺食物比1999年食物明顯小得多.鷺科鳥類取食的差異主要是食物大小,與食物種類關(guān)系不大,因此在雛鳥食物中雖有一定數(shù)量的極小型無脊椎動(dòng)物,但在重量上卻可以忽略不計(jì).在太湖地區(qū)2000年白鷺和夜鷺食物比1999少,這從另一方面也說明了2000年食物的不足.從2000年5月5日到6月16日,在鷺鳥棲息地周圍半徑10km范圍內(nèi)共調(diào)查了44個(gè)鷺科鳥類覓食生境,其中魚塘面積162.4hm2、湖泊208.1hm2、池塘1.7hm2、稻田12.6hm2、河流65.4hm2.調(diào)查結(jié)果表明,在魚塘和湖泊中覓食的白鷺(n=153)占所觀察到的99%,為白鷺的主要覓食生境,河流占1%,在池塘和稻田中沒有發(fā)現(xiàn)白鷺覓食.3.5底泥-食物-保肝作用鄱陽湖地區(qū)底泥中的有機(jī)殺蟲劑(HCH除外)濃度明顯比太湖地區(qū)高,而在白鷺的卵中有機(jī)殺蟲劑濃度總體上太湖地區(qū)比鄱陽湖地區(qū)高,說明歷史上太湖地區(qū)使用有機(jī)殺蟲劑較多,盡管近年來已經(jīng)減少或杜絕使用.大部分有機(jī)殺蟲劑通過底泥-食物-白鷺卵食物鏈呈逐級(jí)富集趨勢.由于大多數(shù)重金屬是以不溶于水的形式沉淀于底泥中,因此重金屬在底泥中的濃度一般高于雛鳥食物和卵中的濃度(太湖底泥中Cr和Hg的濃度分別達(dá)到55和34μg·g-1,而卵樣中分別只有0.12和0.10μg·g-1.4窩卵中hcb和hcb的變化夜鷺、牛背鷺和白鷺共同筑巢于同一棵樹上的情況很普遍,夜鷺總是筑巢最高處,白鷺一般居于最底層.白鷺在選擇筑巢高度上的這種特點(diǎn),可能有3個(gè)原因:1)遷入繁殖地時(shí)間的早晚,大部分夜鷺遷入棲息地的時(shí)間最早,它們選擇最有利的筑巢空間,這樣它們?cè)谳^高巢位上形成了一個(gè)排斥其它種的集群,小部分較晚遷入的夜鷺由于種內(nèi)聚居性,與大部分早遷入的夜鷺筑巢高度相同或更高;大部分白鷺遷入較晚,它們選擇了位于夜鷺下方的空間或者較小和較矮的樹木筑巢;2)為了避免生態(tài)位的過分重疊,減少競爭,使鷺科鳥類能夠共同生存;3)鷺科鳥類筑巢高度與它們的體重呈線性相關(guān),也就是體重越大的鷺鳥占據(jù)較高的空間,體重較小的就占據(jù)較低的空間,這可能一開始存在選擇巢空間的競爭,最后體重較大的鳥占據(jù)了最為有利的空間.白鷺窩卵數(shù)(2～8枚)差別很大,窩卵數(shù)較少的,其孵化率和雛鳥成活率都較高,而窩卵數(shù)高的孵化率和雛鳥成活率相對(duì)低.這種現(xiàn)象可能是由白鷺親鳥年齡差異引起的.年齡大些的親鳥經(jīng)驗(yàn)豐富,產(chǎn)卵較少,而孵化率和雛鳥成活率較高,且可以減少對(duì)親鳥造成繁殖損傷;而年齡相對(duì)小些的親鳥由于經(jīng)驗(yàn)不足,產(chǎn)卵較多,成活率卻較低.在調(diào)查過程中,我們發(fā)現(xiàn)窩卵數(shù)6枚以上的很少,1999年最大窩卵數(shù)為7枚,而2000年發(fā)現(xiàn)了窩卵數(shù)為8的白鷺(n=1),以往對(duì)白鷺的研究中未見有此報(bào)道.作者認(rèn)為這極有可能是兩只雌性白鷺的卵產(chǎn)在同一窩內(nèi)的結(jié)果.鷺鳥繁殖季節(jié),在江西地區(qū)正好是水稻成熟季節(jié),因此江西地區(qū)的鷺鳥主要覓食生境為稻田,而太湖地區(qū)稻田還未開始插秧,鷺鳥很少到稻田中捕食,鷺鳥則以湖泊和魚塘為主要覓食生境,這樣稻田中濃度較大的有機(jī)殺蟲劑對(duì)鷺鳥雛鳥幾乎沒有影響,因此使用鷺鳥作為太湖地區(qū)濕地環(huán)境中殺蟲劑污染的指示在太湖對(duì)生物將有一定的偏差.鷺科鳥類多屬候鳥,大部分鷺鳥每年春季由較南地區(qū)飛回原繁殖地.太湖地區(qū)的白鷺在秋季和春季進(jìn)行遷徙,這樣白鷺體內(nèi)和卵中的污染物還會(huì)受到越冬地環(huán)境污染狀況的影響.一般情況下,白鷺第一枚卵中的污染物濃度應(yīng)代表雌鳥越冬地的環(huán)境狀況,最后1～2枚卵代表親鳥繁殖地的環(huán)境污染狀況.然而1999年窩內(nèi)污染物統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,窩內(nèi)差異性不顯著(P>0.05),表明白鷺的遷徙行為對(duì)太湖地區(qū)環(huán)境污染的預(yù)測結(jié)果影響不大.HCB(六氯代苯,包括α-HCB,β-HCB和γ-HCB)很難進(jìn)行生物降解,它是一種工業(yè)和農(nóng)業(yè)污染物.分析結(jié)果表明,太湖地區(qū)白鷺卵中HCB濃度為0.0063μg·g-1,鄱陽湖地區(qū)為0.0033μg·g-1.日本鵪鶉(Coturnixjaponica)卵中HCB達(dá)到6.2μg·g-1(濕重)時(shí),孵化率不受影響.對(duì)鷺科鳥類繁殖成功率產(chǎn)生影響的HCB閾值還未見報(bào)道.由于太湖和鄱陽湖地區(qū)的白鷺孵化率和雛鳥成活率無顯著差異,且卵中HCB濃度遠(yuǎn)小于這個(gè)閾值,因此可推斷該濃度對(duì)白鷺繁殖成功率沒有影響.太湖地區(qū)白鷺卵中六六六(HCH)濃度為0.0192μg·g-1,鄱陽湖地區(qū)為0.0096μg·g-1.Henny發(fā)現(xiàn)美洲隼(Falcosparverius)卵中HCH達(dá)到5.5μg·g-1(濕重)時(shí)并不影響其繁殖.當(dāng)環(huán)頸稚(Phasianuscolchicus)卵中HCH達(dá)到10μg·g-1時(shí),孵化率沒有發(fā)生變化.由于太湖地區(qū)和鄱陽湖地區(qū)的白鷺孵化率和雛鳥成活率無明顯差異,且HCH濃度相對(duì)很小,可以認(rèn)為兩地HCH濃度都沒有達(dá)到影響白鷺繁殖的閾值.Cyclodience(環(huán)二烯類)農(nóng)藥的毒性極大,且很難分解,其存在的主要5種形式為艾氏劑(Aldrin)、狄氏劑(Dieldrin)、異狄氏劑(Endrin)、異艾氏劑(Isodrin)和碳靈氯(Telodrin),這些污染物主要通過使卵殼變薄和胚胎致死影響繁殖.太湖地區(qū)白鷺卵中Cyclodience濃度為0.0152μg·g-1,鄱陽湖地區(qū)為0.0003μg·g-1.Walker等在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)日本鵪鶉研究表明,當(dāng)卵中Dieldrin達(dá)到23.2μg·g-1(濕重)時(shí),對(duì)其繁殖無影響,只有大于45.2μg·g-1(濕重)時(shí)才產(chǎn)生影響.因此認(rèn)為,無錫和鄱陽湖地區(qū)的Cyclodience濃度均未達(dá)到影響繁殖的閾值.DDTs(包括DDT、DDE和DDD)是農(nóng)業(yè)污染的主要指示劑,其中DDE是DDT最重要的環(huán)境代謝物,它導(dǎo)致卵殼變薄和孵化率下降,而卵殼變薄被認(rèn)為是導(dǎo)致鳥類繁殖失敗的主要原因.太湖地區(qū)白鷺卵中DDE濃度為0.4084μg·g-1,鄱陽湖地區(qū)為0.5453μg·g-1.1999年對(duì)太湖地區(qū)和鄱陽湖地區(qū)的夜鷺卵殼厚度進(jìn)行了方差分析(F=2.593,P=0.119),結(jié)果表明差異不顯著,這與兩地白鷺卵中DDE濃度差異不顯著(P>0.05)相一致.對(duì)于影響鷺科鳥類繁殖成功率下降的卵中DDE濃度,Switzer和Custer的研究結(jié)果為>4μg·g-1,Henny的研究結(jié)果為>8μg·g-1,Blus的研究結(jié)果則為>12μg·g-1.因此,可以認(rèn)為太湖地區(qū)和鄱陽湖地區(qū)的DDE濃度未達(dá)到對(duì)白鷺繁殖成功率產(chǎn)生影響的水平.PCBs是工業(yè)污染的主要指示劑,太湖地區(qū)白鷺卵中PCBs濃度為0.0790μg·g-1,鄱陽湖地區(qū)為0.0037μg·g-1.Hoffman等研究發(fā)現(xiàn),夜鷺卵中PCBs濃度與孵化出來的雛鳥體重呈負(fù)相關(guān),而卵中DDE與雛鳥體重間相關(guān)性不明顯.PCBs主要影響雛鳥的成活率.太湖地區(qū)白鷺卵中PCBs濃度比鄱陽湖地區(qū)大得多,但雛鳥成活率差異不顯著(P>0.05),由此推測,