船舶噪聲對菜子湖越冬大白鷺的行為影響分析

摘要：明確船舶噪聲對水鳥的影響范圍閾值，為通航船舶管理和水鳥保護提供科學依據。以引江濟淮工程菜子湖航道為研究區域，采用模擬噪聲法研究船舶噪聲對長江中下游常見越冬候鳥大白鷺（Ardea alba）的正常棲息活動、警戒和飛行行為的影響，分析大白鷺對船舶噪聲的響應閾值。結果表明：距聲源 151～200 m 時，船舶噪聲增加會干擾大白鷺正常棲息活動、增加警戒行為，一段時間后可能產生適應性，100 dB（A）會影響飛行行為但總體較小； 200 m 外的大白鷺種群，隨著船舶噪聲源強增加，其正常棲息活動基本不受干擾，僅在 100 dB（A）時飛行行為比例小幅增加，但各類行為基本不受影響。研究采用基于模擬噪聲的水鳥行為影響程度分析方法，有效實現了船舶噪聲影響范圍的閾值判定。

關鍵詞：大白鷺；水鳥保護；船舶噪聲；行為影響；菜子湖

中圖分類號：Q958 " " " "文獻標志碼：A " " " "文章編號：1674-3075（2024）06-0107-08

噪聲是影響野生動物行為的重要環境因素（Slabbekoorn amp; Ripmeester，2008；Barber et al，2009）。噪聲增加了聲環境的復雜性，對野生動物產生多種影響，包括動物發聲行為的改變、棲息地數量的減少、警惕性和覓食行為的變化，以及對個體健康和生態群落結構影響等（Shannon et al，2016；Rosa amp; Koper，2018）。當前，人口增長、城市化和資源開采等要素的變化使得噪聲在未來數十年內仍將持續增加，噪聲對野生動物構成威脅的風險也將相應增加（Jerem amp; Mathews，2020）。

交通工具等產生的噪聲振幅高、頻率低、傳播距離遠，頻率一般在2～4 kHz，正好處于鳥類最佳聽力范圍（Slabbekoorn amp; Peet，2003）。噪聲可以多種方式影響鳥類，包括對耳部的物理損傷，造成應激、驚飛和趨避反應，進而影響鳥類繁殖成功率、干擾聲音交流和阻礙察覺捕食者等（Ortega，2012）。與兩棲類動物相比，鳥類更容易受到交通噪聲的影響，且距離交通運輸線越近，噪聲對鳥類物種多樣性和種群結構的影響越明顯（Herrera-Montes amp; Aide，2011）。由于交通運輸產生的低頻噪聲可以掩蔽相同頻率范圍內的其他聲信號，因此低頻發聲的鳥類更易受交通噪聲影響，而高頻發聲的鳥類種群能夠更好地棲息在嘈雜的城市環境中（Hu amp; Cardoso，2009；Goodwin amp; Shriver，2010）。此外，部分行為可塑性較強的鳥類可通過上調鳥鳴聲頻以適應噪聲帶來的影響（Slabbekoorn，2013），該現象在雀形目鳥類中較為常見（Hu amp; Cardoso，2010）。

針對船舶噪聲，已有的研究主要聚焦于噪聲評價（朱同德，1989；邱家興等，2014）、噪聲特性（周越等，2000；唐帥等，2018）及噪聲污染控制（柏玉鋒，2010；程丹，2010；任柯融，2015）等主題。在船舶噪聲對動物的影響方面，相關研究主要關注噪聲對于魚類影響（施慧雄等，2010；林聽聽等，2020；劉濱等，2020）。湖泊、水庫、河道等水域一方面是船舶的交通區域，另一方面也是水鳥的重要棲息地。已有研究通過采取模擬試驗的方式開展了船舶噪聲對豆雁（Anser fabalis）和白頭鶴（Grus monacha）等水鳥影響的研究。Wang等（2022）的研究表明噪聲源強和干擾距離對豆雁的行為有明顯影響，但噪聲持續時間沒有影響；隨著噪聲源強的增加，豆雁覓食頻率降低，警惕和飛行頻率增加，噪聲源強在70 dB（A）以上尤其明顯。陳曉娟等（2023）的研究表明，在相同距離梯度下，隨噪聲源強增加，白頭鶴正常棲息活動受影響程度也隨之增加，但存在一定的噪聲適應區間；對比不同的距離梯度，白頭鶴行為特征差異較小。

為進一步明確船舶噪聲對水鳥的影響范圍閾值，實現航運活動的空間管理，本文以我國長江中下游濕地中常見大中型涉禽大白鷺（Ardea alba）為研究對象，通過模擬試驗分析船舶噪聲在不同源強和不同距離條件下對大白鷺正常棲息活動、警戒、飛行等行為的影響，分析了大白鷺對船舶噪聲距離的響應閾值，以期為通航船舶管理和水鳥保護提供科學依據。

1 " 材料與方法

1.1 " 研究區域

選取引江濟淮工程航運線路水體菜子湖為研究區域（圖1a）。菜子湖線是引江濟淮工程雙線引江布局的主力線路，對保障引江濟淮工程安全運行和維護工程效益意義重大。同時，菜子湖也是候鳥在東亞遷徙路線上的重要越冬地和停歇地，對生物多樣性保護具有重要意義（王曉媛等，2018）。引江濟淮工程航運在運行過程中將不可避免地產生船舶噪聲，可能對菜子湖分布的越冬水鳥產生不利影響。已有研究與監測結果顯示，菜子湖水鳥適宜生境主要分布于雙興村、胡王莊、車富村、石會村、梅花團結大圩、菜子湖國家濕地公園等區域（圖1b），距離航道較近（李紅清等，2022；朱秀迪等，2022）。

1.2 " 模擬試驗方案

研究采用的試驗方案與陳曉娟等（2023）的基本一致，模擬試驗步驟如下。

1.2.1 " 選取研究對象 " 根據此前研究確認的大白鷺分布較為集中區域（圖1b），采用望遠鏡觀察大白鷺分布情況；根據區域內大白鷺數量、位置、距聲源設備的距離和周圍人為干擾情況等因素綜合考慮確定試驗研究對象，并統計大白鷺數量。

1.2.2 " 布置聲源設備和噪聲測量設備 " 錄制安徽省通江航道常見1 000 t級船舶運行排氣筒噪聲作為模擬試驗噪聲源。結合現場地形條件選取距離研究對象較近且不會對大白鷺行為產生影響的位置布置聲源設備，聲源設備面向大白鷺分布方向。采用三角架固定經校準后的噪聲計，并放置在聲源設備前方1 m處，三角架離地高度約0.6 m。

1.2.3 " 觀測記錄 " 播放噪聲，觀測越冬期大白鷺行為反應，并記錄對應的大白鷺數量。

（1）按照表1中的噪聲源強梯度水平從小到大依次播放船舶噪聲。

（2）每個梯度水平的噪聲播放5 min，在5 min內采用瞬時掃描法分3次（第0～1分鐘、第2～3 分鐘和第4～5 分鐘）觀測大白鷺行為特征及對應的數量，并做好記錄；播放噪聲期間同步做好噪聲測量工作。大白鷺行為分類與定義詳見表2。

1.2.4 " 測算大白鷺與聲源的距離 " 在噪聲試驗過程中，同步采用經緯儀分別測出人員甲、人員乙與大白鷺方向的夾角α和β；采用皮尺測量甲、乙人員之間的距離L。通過構建三角形（圖2）并采用三角形相關定理計算大白鷺到噪聲源的最近距離D。

[D=L?sinβsin（α+β）] " " " " " " " " " ①

式中：D為聲源設備到水鳥的距離，m；α，β分別為人員甲、人員乙與大白鷺間的夾角；L為人員甲與人員乙之間的距離，m。

1.3 " 船舶噪聲對大白鷺行為影響分析方法

按照大白鷺行為特征分類對數據進行統計分析（陳曉娟等，2023）。將大白鷺行為分為3大類，包括正常棲息活動（休息、修整、行走、社會、覓食）、警戒和飛行。分別計算3大類行為個體數量占種群數量的百分比，然后計算5 min內3次試驗結果的算術平均值；分別分析大白鷺3類行為百分比隨噪聲源強增加的變化，研究船舶噪聲源強增加對距聲源不同距離的大白鷺3類行為的影響。

綜合考慮數據的準確性、可靠性和可比性，在數據處理過程中，通過以下方法篩選、處理試驗數據：

（1）將水鳥距聲源的距離以50 m為單位進行分組，對同一組內的試驗數據進行合并，合并方式為計算同組內不同距離水鳥行為比例的算術平均值；

（2）合并數據后，選取距離組數≥3，且每組種群數量≥10的試驗數據進行分析。

1.4 " 船舶噪聲對水鳥行為影響程度判定方法

本研究根據菜子湖無噪聲試驗時大白鷺平均5 min內的行為變化規律，以10%為大白鷺正常行為變化數量比例，提出一種船舶噪聲對水鳥行為影響程度判定方法，作為船舶噪聲對水鳥正常棲息活動產生干擾影響的依據。對于水鳥的影響從小到大劃分為“基本無影響”“影響較小”“一般影響”“影響較大”4個等級，其判斷基本規則如下：

（1）船舶噪聲源強逐漸增加的過程中，正常棲息活動個體比例整體變化幅度≤10%，及正常棲息活動個體比例呈逐步增加趨勢，且試驗后增加比例gt;10%，為“基本無影響”。

（2）船舶噪聲源強逐漸增加的過程中，正常棲息活動個體比例呈逐步減少趨勢，且試驗后減少比例gt;10%，則：

（a）試驗后減少比例gt;10%，且≤20%時，為“影響較小”；

（b）試驗后減少比例gt;20%，且≤30%時，為“一般影響”；

（c）試驗后減少比例gt;30%，為“影響較大”。

（3）船舶噪聲源強逐漸增加的過程中，正常棲息活動個體比例呈現出波動增加趨勢或波動后回到原值，且波動幅度gt;10%，為“影響較小”。

（4）船舶噪聲源強逐漸增加的過程中，正常棲息活動個體比例呈現出波動減少趨勢，且波動幅度gt;10%，則：

（a）試驗前后減少比例≤20%時，為“影響較小”；

（b）試驗前后減少比例gt;20%，且≤30%時，為“一般影響”；

（c）試驗前后減少比例gt;30%，為“影響較大”。

2 " 結果與分析

2.1 " 對大白鷺正常棲息活動影響

船舶噪聲源強對距聲源不同距離的大白鷺正常棲息活動的影響見圖3。隨著噪聲源強增加，距聲源151～200 m的大白鷺正常棲息活動個體比例為29.0%～63.8%，呈先下降后上升再小幅波動變化。船舶噪聲播放之初，噪聲源強70 dB（A）時，相比于空白組，大白鷺正常棲息活動個體比例明顯下降；噪聲源強在70～80 dB（A）逐漸增加，比例隨噪聲增加而上升。當噪聲源強進一步在80～90 dB（A）逐漸增加時，比例隨噪聲增加而下降，表明在該噪聲水平區間內噪聲源強越大，大白鷺正常棲息活動受干擾的影響越大。當噪聲源強增加到100 dB（A）水平時，比例又逐漸回升，可能因為大白鷺逐漸適應了船舶噪聲，其正常棲息活動所受的干擾影響有所減輕。

隨著噪聲源強增加，距聲源201～250 m的大白鷺正常棲息活動個體比例為93.3%～100%，總體變化不大。當噪聲源強在70 dB（A）和80 dB（A）時，正常棲息活動個體比例略有下降，當噪聲源強增大到90 dB（A）和100 dB（A）時，該比例逐漸恢復到了100%，可能是由于少部分受影響的個體逐漸適應了船舶噪聲，又恢復了正常棲息活動。結果表明在該距離下噪聲源對該組大白鷺正常棲息活動影響不大。

隨著噪聲源強增加，距聲源251～300 m的大白鷺正常棲息活動個體比例在94.3%～100%，總體變化不大。噪聲源強在0～90 dB（A）逐漸增加時，大白鷺正常棲息活動均未受到影響，表明該組大白鷺正常棲息活動基本不受噪聲源強增加影響；當噪聲源強增加到100 dB（A）時，比例隨噪聲增加而小幅下降至94.3%，表明在該噪聲水平下，大白鷺正常棲息活動受到了一定的干擾，但影響不大。

2.2 " 對大白鷺警戒行為影響

船舶噪聲源強對距聲源不同距離的大白鷺警戒行為的影響見圖4。隨著船舶噪聲源強增加，距聲源151～200 m的大白鷺警戒個體比例在31.9%～52.2%。船舶噪聲播放之初，噪聲源強在0～80 dB（A）逐漸增加時，大白鷺警戒個體比例基本保持不變，警戒行為總體未受噪聲增大的影響；噪聲源強在80～90 dB（A）逐漸增加時，比例由36.2%增加至52.2%，表明在該噪聲范圍內，噪聲源強越大，對大白鷺警戒行為的影響越大；當噪聲源強在90～100 dB（A）逐漸增加時，比例隨噪聲增加又下降至31.9%，可能是因為大白鷺逐漸適應了船舶噪聲，影響有所減輕。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源201～250 m的大白鷺警戒個體比例在0～6.7%波動，總體變化不大。在噪聲水平為70 dB（A）和80 dB（A）時警戒比例略有增加，隨后在船舶噪聲源強增加至90 dB（A）和100 dB（A）過程中，大白鷺逐漸適應了船舶噪聲，警戒比例下降為0。結果表明在該距離下噪聲源強增加對該組大白鷺警戒行為的影響不大。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源251～300 m的大白鷺警戒個體比例一直為0，表明在該距離下噪聲源強增加對該組大白鷺警戒行為的影響不大。

2.3 " 對大白鷺飛行行為影響

船舶噪聲源強對距聲源不同距離的大白鷺飛行行為的影響見圖5。隨著船舶噪聲源強增加，距聲源151～200 m的大白鷺飛行個體比例為0～30.4%。噪聲水平達到70 dB（A）時，飛行比例大幅增加至30.4%，該結果是70 dB（A）水平試驗過程中有車輛經過而產生的驚擾造成的，與噪聲源強關系不大；噪聲水平為80 dB（A）和90 dB（A）時，飛行行為比例下降為0；噪聲水平達到100 dB（A）時，飛行行為比例小幅增加至7.2%，表明在該噪聲水平下，大白鷺飛行行為受到了一定的影響。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源201～250 m的大白鷺飛行個體比例一直保持為0。結果表明在該距離下噪聲源強的增加對該組大白鷺飛行行為的影響不大。

隨著船舶噪聲源強增加，距聲源251～300 m的大白鷺飛行個體比例總體保持不變。僅噪聲水平達到100 dB（A）時，飛行行為比例由0小幅增加至5.7%，表明在該噪聲水平下，大白鷺飛行行為受到了一定的影響。

2.4 " 對大白鷺行為總體影響

船舶噪聲對距噪聲源不同距離的大白鷺3類行為的總體影響情況見圖6。

大白鷺距聲源151～200 m時，在70 dB（A）水平下開展試驗時有車輛經過導致大白鷺飛行行為比例驟增。除去該影響，船舶噪聲增加會對大白鷺正常棲息活動產生一定干擾，增加其警戒行為，但一段時間后大白鷺可能對一定噪聲水平范圍內的船舶噪聲產生適應性，使警戒行為比例恢復原來水平；船舶噪聲增加至100 dB（A）會影響大白鷺飛行行為，但總體影響較小。此外，該組大白鷺整體警戒比例較高，可能是該組試驗所在地梅花團結大圩的人類活動較為頻繁所導致。

大白鷺距聲源201～250 m時，噪聲源強增加會對大白鷺正常棲息活動產生一定干擾影響，增加大白鷺警戒行為，但總體影響很小，并且隨著噪聲源強繼續增加，大白鷺可能對一定噪聲級范圍內的船舶噪聲產生適應性，使得警戒行為比例轉而下降；另外，在該距離下噪聲源強增加對該組大白鷺飛行行為基本不產生影響。

大白鷺距聲源251～300 m時，隨著船舶噪聲源強增加，大白鷺正常棲息活動基本沒有受到干擾。僅在噪聲水平達到100 dB（A）時，飛行行為比例由0小幅增加至5.7%。該結果表明，在該距離下噪聲源強增加對該組大白鷺各類行為基本不產生影響。

2.5 " 船舶噪聲對大白鷺行為的影響程度及影響范圍

根據1.3節判定方法，結合2.1節相關圖表及試驗結果分析，船舶噪聲對于大白鷺的影響程度及影響范圍如表3。結果顯示，隨著船舶噪聲源強增加，噪聲源對200 m以內的大白鷺種群的正常棲息活動將造成一定干擾影響，對200 m外的大白鷺種群則基本無影響。

3 " 討論

船舶噪聲的環境影響是航運工程生態環境保護關注的重點。目前，內河航運噪聲對沿岸居民生活影響及對江豚等水生生物的影響報道較多（McKinney et al，2005；鄭惠君，2003）。湖泊、水庫、河道等水域一方面是船舶的交通區域，另一方面也是水鳥等野生動物重要的棲息地。然而，針對船舶噪聲對水鳥影響的研究十分匱乏，嚴重制約航運工程的生態保護相關工作。本研究以引江濟淮航運工程為研究案例，采用模擬噪聲方法分析了船舶噪聲對我國常見冬候鳥大白鷺的行為影響，結果表明噪聲源對200 m以內的大白鷺種群的正常棲息活動將造成一定干擾影響，對200 m外的大白鷺種群則基本無影響。該結果與王素娟（2021）在長江中下游升金湖對大白鷺的相關研究結果較為一致，均表明高于80 dB（A）的噪聲會對大白鷺產生驚飛影響。吳楊（2011）在青藏高原的研究表明黑頸鶴（Grus nigricollis）對公路的回避距離為135.18 m，陳棟等（2008）在東洞庭湖自然保護區研究表明距離公路150 m的綠頭鴨（Anas platyrhynchos）受到嚴重影響時會驚飛，本研究顯示船舶噪聲對大白鷺的影響在距離超過200 m時幾乎消失。上述研究差異一方面與噪聲聲源和傳播環境有關，另一方面不同鳥類對噪聲的耐受性也不同。耐受性大的個體能夠承受較大的噪聲刺激，耐受性小的個體則會將較低的噪聲刺激認定為風險，并表現出應激行為反應（蔣一婷，2014）。本研究結果也進一步說明菜子湖區域越冬大白鷺對噪聲耐受性大于青藏高原黑頸鶴和洞庭湖區綠頭鴨。此外，本研究還發現近距離（151～200 m）噪聲源強持續增加至90～100 dB（A）時，大白鷺又恢復正常棲息活動，說明大白鷺對短時段噪聲具有一定適應性。

當前，已有研究多采用實際噪聲環境下的野外觀測和模擬噪聲野外試驗方法開展交通噪聲對鳥類行為影響相關研究。例如，王云等（2011）通過觀測汽車勻速行駛和徒步2種噪聲環境下不同越冬水鳥的遠離和驚飛反應，研究了納帕海環湖公路噪聲對黑頸鶴等重要水鳥的回避行為，發現鳥類對公路的回避距離與鳥類種群大小無關，受其初始狀態及距公路距離影響較大。劉剛等（2018）的模擬實驗結果表明，畫眉鳥（Garrulax canorus）退避行為受道路交通噪聲的影響，距離噪聲源越近退避率越高。然而，由于受水陸交通工具噪聲源的巨大差異和河流湖泊等水鳥棲息地的噪聲傳播環境的影響，野外研究船舶噪聲對水鳥影響的難度相對較大。此外，為更好服務航道工程環境保護相關工作，需提前探明船舶噪聲可能產生的環境影響。本文探索性地提出了船舶噪聲對大白鷺影響范圍閾值的判定方法，一方面初步明確了船舶噪聲對大白鷺的影響程度和范圍，為船舶噪聲對菜子湖水鳥總體的影響分析提供了數據依據，另一方面也為菜子湖通航管理提供了重要支撐。但本研究也存在一定的局限性。受試驗條件限制，本研究采用了噪聲回放的方式模擬船舶噪聲，該工況與通航階段實際情況仍存在一定差異，建議在航道試驗性通航階段，持續開展船舶噪聲對水鳥行為影響研究，并以原位試驗替代現有的模擬試驗，從而得到更加可靠的影響程度及影響范圍結果。

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（責任編輯 " 鄭金秀）

Influence of Ship Noise on the Behavior of Overwintering Ardea alba in Caizi Lake

YANG Yan1， HAO Hao‐xin1， CAI Jin‐zhou1， CHENG Bo1， CHEN Xiao‐juan1， WANG Su‐juan2， JIANG Bo1

（1. Changjiang Water Resources Protection Institute， Wuhan " 430051， P.R. China;

2. College of Resources and Environment Engineering， Anhui University， Hefei " 230031， P.R. China）

Abstract：Lakes， reservoirs， rivers， and other surface waters allow boat transport and provide important habitat for waterbirds. However， navigation on the waterways inevitably generates noise， which can have adverse effects on overwintering water birds. In this study， Caizi Lake， an important overwintering and resting site for migratory birds， was selected as the research site and Ardea alba （great egret）， a common wetland bird in the middle and lower Yangtze River， was selected as the subject. We explored the effect of ship noise on the behavior of overwintering A. alba with a simulation experiment， focusing on vigilance and flight. The birds were exposed to 5 noise levels： background noise， 70， 80， 90 and 100 dB（A）， at three distances （151-200 m， 201-250 m， 251-300 m）. Results show that increasing ship noise intensity did alter the habitat activities of A. alba. Within a distance of 151-200 m from the source， ship noise at different intensities interfered with normal great egret activity and increased the level of vigilance. At a ship noise level of 90-100 dB， flight behavior was slightly influenced， indicating that great egrets can adapt to a short-term increase in ship noise. Beyond 200 m， flight activity increased slightly at a noise intensity of 100dB， but other activities of A. alba were influenced very little by ship noise at any intensity. In conclusion， the simulation experiment effectively determined the threshold for ship noise impact， providing scientific support for managing navigation on Caizi Lake to protect migratory birds， as well as data and a scientific reference for managing other navigable waterways.

Key words：Ardea alba; water bird protection; ship noise; effect on behavior; Caizi Lake