人工光照对迁徙类鸣禽行为影响个案实验研究[1]

　　1 引言

　　电光源照明，已经成为人类生活中不可缺少的一部分。夜间的人工光在改变人类的作息规律的同时，也不可避免的影响到了与我们共生的自然生态环境，尤其影响着依靠自然昼夜光环境进行活动的迁徙候鸟。候鸟的夜间生存环境问题在照明快速发展的中国已经日趋严重，国内鸟类生态多样性及鸟类物种夜间生存环境的社会关注度也在不断升高;照明倡导绿色、环保、生态化的今天，保障鸟类栖息地及迁徙过程中的夜间光环境也是一个重要的研究方向。

　　本文对近年来国外候鸟光生态研究进行调研整理，并在此基础上进行了针对性的光照影响鸟类的实验观察研究，对不同光色、照度、亮度、光谱等照明参数的影响权重进行分析。

　　2 迁徙候鸟光生态的国际研究进展及国内存在问题

　　2. 1 国际候鸟光生态研究进展

　　候鸟是指在春秋两季，沿着相对固定的路线，在繁殖地和越冬地之间作远距离迁徙的鸟类。候鸟在经济、生态、社会和美学等方面都具有极大的价值，是国际生态环境保护及生态多样性研究中的重要研究种群。

　　自然光变化是鸟类判断昼夜、季节的主要参照对象，其直接影响到候鸟的换羽、繁殖及迁飞。绝大多数中小型鸣禽候鸟主要在夜间迁徙。在北美及欧洲，大面积的城市化照明破坏了候鸟繁殖地及越冬地的光环境变化规律，并严重干扰了候鸟的夜间迁徙活动，直接或间接导致众多濒危候鸟数量的下降。由于夜间照明及高层建筑物的影响，北美洲每年约有1 亿只迁徙候鸟误撞到大楼上并死亡。

　　国外对于人工光影响候鸟的研究始于1912 年北欧海域灯塔诱导候鸟群不正常聚集的调查记录。大量研究显示，夜间人工光照不仅能够干扰鸟类在栖息地的正常休息，误导其对季节及迁徙时机的判断，而且能严重干扰了其夜间迁徙飞行中对于方向及障碍物的判断。

　　与哺乳动物不同，鸟类眼球中有4 种锥状感光细胞，迁徙中对于夜间微弱的自然光环境有很大依赖，其对于300 ～ 400nm 波长的可见光及紫外光较为敏感，紫外线对于鸟类的迁徙辨向、搜索食物、求偶等生理行为均有重要的影响作用，大多数鸟类的羽毛都能够反射紫外线。一些观测研究还表明，在可见光范围，红色光对于候鸟的影响相对较强。

　　在国外基于候鸟保护的生态照明研究领域，加拿大安大略省长角灯塔实行自动化控制，通过改进光照强度和光束角，能够在一定程度上减少迁徙季节误撞到灯塔上的候鸟数量。针对欧洲北海地区候鸟受到海上石油、天然气勘探基地的夜间大功率灯光威胁的问题，研发了一种新型低红光的生态照明光源。在诸如美国纽约曼哈顿、加拿大多伦多等照明发达城市地区，已经开始实行候鸟迁徙季节的城市关灯措施，降低对候鸟夜间迁徙的干扰。

　　2. 2 国内候鸟光照影响研究的重要性

　　中国记录的野生鸟类约有1300 种，占世界鸟类物种总数的14% ，其中200 余种已经被列为世界濒危保护动物，大多数为候鸟。全球范围的候鸟迁徙路线有三条经过我国，即东非/ 西亚迁徙路线、中亚迁徙路线和东亚/ 澳大利亚迁徙路线( 图1 )。中国东部沿海地区，如京津地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区，城市亮化水平高度发展，而且正处于东亚-澳大利亚以及中亚候鸟迁徙通道生态地区中，候鸟的夜间栖息及迁徙环境的保护值得关注。

　　照明影响夜间迁徙候鸟问题的研究是一个新型的、前瞻的、地域性强的交叉学科研究课题。在中国照明向绿色、环保、生态化方向发展中，无论是城市照明规划、建筑的景观照明设计，还是生态园林公园的夜间照明，都需要考虑到夜间候鸟及其他野生物种视觉环境的保护。但是，国内照明领域的相关研究还处于起步阶段，生态照明的发展尚需要大量的实验及研究支持。

　　3 不同光照对鸣禽影响个案实验研究

　　3. 1 实验目的

　　本实验采用直接照射并观察物种反应的方法，在实验室环境下，进行不同典型室外照明灯具光源对特定物种鸟类的照射影响对比观察实验，逐项分析不同光色、照度、亮度、光谱、闪烁频率等等照明参数量值对夜间鸟类的影响程度。

　　3. 2 实验光源

　　采用LED、金卤灯、高压钠灯、卤钨灯等典型光源，并装置滤色片及遮光板进行光色、照度、亮度调整，详细测量实验光源各参数值如表1、图2 ～图5 所示。采用LED 光源进行闪烁光照的影响实验。

　　3. 3 实验对象鸟类选择

　　世界上候鸟物种极为丰富，但不同鸟类之间的差异却远比哺乳动物少，同目鸟种视觉特征十分相似。在夜间迁徙的候鸟中，鸣禽类占绝大多数; 并且在室内环境中，野生候鸟由于整体环境变化而极易受惊，不能成为良好的实验观察对象。为确保实验鸟类的行为变化是由光照刺激引起的，实验中选择如下鸣禽笼鸟作为实验对象:

　　灰文鸟: 雀形目主要笼养鸣禽之一，雀形目包括现存鸟类一半以上的种类，其中绝大多数鸣禽属于夜间迁徙的候鸟;

　　虎皮鹦鹉: 鹦形目主要笼养鸣禽之一，野生种群属国家二级保护动物，具有迁徙行为。

　　3. 4 实验过程

　　实验在室内恒温环境( 15 ± 5℃) 下进行， 见图6，采用对比观测的方法，将四只鸟笼( 每笼两只同种鸟类) 分为两组: 测试组在全天黑( 室内自然光水平照度< 1lx) 时间段进行40 ～ 60 分钟人工光直射; 对比组在此时段保持自然全黑状态。两组鸟笼间用低反射率黑色挡板隔开，并保障实验期间没有其他光照或人为干扰。

　　选择不同灯具光源，通过控制照射距离及半透明遮光纸调整照度及亮度，分组对测试组鸟类及鸟笼环境进行照射实验。每晚进行一次实验，每种人工光照实验进行两晚。用红外线夜间摄像仪器自动记录无人状态下所有鸟类的行为动作见图7。

　　在数据整理中，将拍摄录像进行逐帧定格回放，观察测试组及对比组鸟类的不同反应情况，并借鉴鸟类生态学中鸟类受外界刺激的反应行为观测方法及其行为谱的划分，记录测试组鸟类在光照刺激下各种不正常行为动作的频率( 表2)。最后将各人工光照变量( 照度、亮度、光色、闪烁频率)与鸟类行为动作频率整合进行分析。