黄河流域是西太平洋、东亚-澳大利西亚、中亚-印度候鸟迁徙路线上的重要栖息地, 为数以百万计的水鸟提供不同生活史阶段的重要生境, 对维持全球生物多样性具有关键作用^[1—2]。黄河流域水鸟种类众多, 其中国家Ⅰ级和Ⅱ级重点野生保护物种有青头潜鸭(Aythya baeri)、中华秋沙鸭(Mergus squamatus)、白鹤(Leucogeranus leucogeranus)、东方白鹳(Ciconia boyciana)、鸿雁(Anser cygnoid)、大杓鹬(Numenius madagascariensis)、大天鹅(Cygnus cygnus)、小天鹅(Cygnus columbianus)等35种, IUCN红色名录中确定的受胁物种有丹顶鹤(Grus japonensis)、朱鹮(Nipponia nippon)等19种。

近年来, 随着黄河流域城市建设^[3]、农业开垦与灌溉^[4]等经济社会发展导致黄河流域湿地面临着许多威胁。黄河流域水资源不足, 农业灌溉用水、工矿和城镇居民用水等增加^[5], 直接导致了湿地面积减少和功能退化^[6]。气候变化导致黄河流域整体趋于暖干化, 68年间流域年平均气温升高了1.39℃, 而区域平均年降水量却减少了10 mm^[7]。1980—2015年间, 黄河流域湿地面积在不断减少, 与1980年相比, 2015年自然湿地下降了7402.2 km²。2016年黄河流域湿地面积减少了13%, 流域湿地面积总体上呈下降趋势^[6]。

黄河流域湿地面积减少、功能退化, 导致迁徙水鸟种群和栖息地面临严重威胁。例如, 鄂陵湖-扎陵湖的水鸟种群数量锐减, 黑颈鹤(Grus nigricollis)、灰鹤(Grus grus)、斑头雁(Anser indicus)等的繁殖地和停歇地退化严重^[8]; 受人类活动影响, 导致若尔盖湿地水源涵养能力下降明显^[9]; 干旱少雨和人类活动加剧了遗鸥(Larus relictus)重要的繁殖地桃-阿海子水域面积减少, 遗鸥被迫迁移了桃-阿海子繁殖点到其他地方^[10]; 黄河三角洲外来物种互花米草入侵面积持续增加, 对鹤类、鸻鹬类等水鸟栖息地造成直接影响^[11—13]。因此, 急需开展水鸟和栖息地保护与管理工作。

对水鸟记录数据进行信息提取, 确定水鸟分布的关键区域, 识别水鸟保护优先区和保护空缺区域, 对针对性开展保护与管理至关重要^[14—16]。例如, 在我国东部沿海湿地^[17—18]、长江中下游湿地^[19]和西北五省区^[20]开展的水鸟保护优先区识别工作, 为国家自然保护地体系改革提供了良好的决策支撑。然而, 与长江流域和东部沿海湿地相比, 黄河流域水鸟及栖息地系统性的调查监测起步较晚、基础薄弱。除了黄河三角洲湿地等少数湿地类型保护区开展过长期同步调查外, 黄河流域大多数地区水鸟调查在调查时间和调查地点上不同步, 导致水鸟记录较为零散。因此, 急需整合黄河流域各方水鸟调查资源, 开展水鸟重要栖息地识别工作, 确定亟待保护的优先区域和空缺区域。

本研究拟以黄河流域为研究区, 通过搜集来自文献、国内外观鸟网站等多种来源的水鸟调查记录数据, 通过热点分析法, 确定黄河流域水鸟保护优先区域, 确定保护空缺区域, 针对性的提出水鸟栖息地保护与管理对策。

1 数据与方法 1.1 研究区概况

黄河流域在地理位置上横跨青海省、四川省、甘肃省、宁夏回族自治区、内蒙古自治区、陕西省、山西省、河南省和山东省, 东西长约1900 km, 南北宽约1100 km(图 1)。黄河流域可划分为黄河上游(黄河由河源至内蒙古自治区托克托县河口镇的河段为上游河段)、黄河中游(自内蒙古自治区托克托县河口镇至河南省郑州市桃花峪的河段)和黄河下游(自河南省郑州市桃花峪至入海口)^[21]。

根据全国第二次湿地资源调查, 黄河流域湿地总面积929183.6 hm², 主要包括河流、湖泊、沼泽、滨海和人工湿地, 且不同的区域湿地类型不同^[22]。黄河流域拥有16个湿地类型的国家级自然保护区, 12个国际重要湿地。黄河流域是西太平洋、东亚-澳大利西亚和中亚-印度迁徙路线上候鸟的重要栖息地, 拥有众多国家Ⅰ级和Ⅱ级重点野生保护物种青头潜鸭、中华秋沙鸭、白鹤、东方白鹳、鸿雁、大杓鹬、小天鹅等^[1]。

1.2 数据搜集整理与分析 1.2.1 水鸟调查记录获取

本研究主要通过以下来源获取黄河流域水鸟调查记录数据。(1)美国eBird数据库(https://ebird.org/home) (2010—2021); (2) 全球生物多样性信息库(GBIF; https://www.gbif.org/); (3) 中国观鸟记录中心(BirdReport, http://www.birdreport.cn/)(2010—2021);(4) 涉及黄河流域水鸟调查的文献和调查报告数据：董荣等^[23]; 虎高勇和李俊臻^[24]; 罗磊等^[25]; 时良等^[26]; 汪青雄等^[27]; 姚敏等^[28]; 张营^[29]; 赵阿妮^[30]; 甘肃省秋季水鸟调查报告(2016)^[31]; 中国湿地资源(甘肃卷) (2022)^[32]。

1.2.2 水鸟调查记录整理

将通过上述来源获取到的黄河流域水鸟调查记录数据按照物种中文名称、英文名称、科学名称、调查点名称、调查点经度和纬度坐标、调查时间、种群数量、世界自然保护联盟(IUCN)红色名录受胁等级(依据最新的IUCN红色名录(IUCN^[33]; https://www.iucnredlist.org/))和数据来源。来自观鸟网站上的水鸟调查记录经纬度坐标可能存在空间偏差(部分数据存在调查点经纬度坐标与调查地点名称不匹配)。通过谷歌地图手动校正调查点经纬度坐标与实际调查地点严重偏离的记录, 以实际调查地点质心坐标作为该记录校正后的坐标。

1.2.3 水鸟保护优先区和保护空缺分析

(1) 水鸟保护优先区识别

基于经过整理的黄河流域水鸟调查记录, 采用以下三个国际通用的确定水鸟保护优先区的判定标准识别黄河流域水鸟保护优先区域^{[17, 34—35]}。

标准1：调查点具有全球珍稀濒危水鸟, 并具有一定数量：有单个或少数的极危(CR)、濒危水鸟(EN)出现或易危水鸟(Vulnerable VU)的数量超过30只(或10对);

标准2：调查点某一种对多种水鸟数量占估计种群数量的较大比例：单一水鸟数量超过全球或迁飞路线种群数量的1%(使用单次调查中每种水鸟数量的最大值, 水鸟全球种群数量采用IUCN红色名录中最新全球种群估计值^[33]。);

标准3：调查点维持一定的水鸟数量：为20000只或更多水鸟提供栖息地。

若所整理的黄河流域水鸟调查记录中某一个调查点满足上述三个标准其中的一个, 则认为该调查点是水鸟保护优先区域。

(2) 水鸟保护优先等级划分

基于以上所确定的水鸟保护优先区, 通过水鸟栖息地重要性指数划分水鸟保护优先区保护优先等级。

以单个水鸟保护优先区为单位, 综合考虑水鸟保护优先区内的每个物种种群数量和IUCN红色名录受胁等级, 计算水鸟栖息地重要性指数, 值越大, 重要性越高^[17]。

(1)

式中, I为水鸟栖息地重要性指数, 代表水鸟保护优先区的重要性值, n_i和N分别代表第i个水鸟物种种群数量和该物种的全球种群数量。W_i是该物种的重要性权重, 划定依据为极危赋值为32, 濒危赋值为16, 易危赋值为8, 近危赋值为4, 无危赋值为2。

基于计算获得的水鸟栖息地重要性指数值, 在ArcGIS 10.5软件中通过自然间断点法划分水鸟保护优先等级, 分别为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类。

(3) 保护空缺分析

基于所确定的水鸟保护优先区和所划分的保护优先等级, 结合我国现有的自然保护区、湿地公园、森林公园等保护地名录(保护地信息来自于国家林业与草原局湿地管理司), 分析黄河流域水鸟保护优先区目前所存在的保护空缺。

2 结果 2.1 水鸟保护优先区和保护优先等级

共确定了黄河流域47个水鸟保护优先区, 其中青海省有5个, 四川省有2个, 甘肃省有2个, 内蒙古自治区有3个, 陕西省有12个, 山西省有5个, 河南省有11个, 山东省有7个(图 2)。保护优先等级处于Ⅰ类和Ⅱ类的水鸟保护优先区集中在黄河下游。保护优先等级处于Ⅲ类的水鸟保护优先区集中在黄河中游。水鸟保护优先等级处于Ⅰ类的调查点有2个, 分别是山东省泰安市东平湖和陕西省榆林市红碱淖湿地国家级自然保护区。水鸟保护优先等级处于Ⅱ类的调查点有8个, 水鸟保护优先等级处于Ⅲ类的调查点有37个(图 2)。

2.2 满足水鸟保护优先区识别标准的物种

所确定的黄河流域47个水鸟保护优先区中, 满足水鸟保护优先区识别标准的水鸟物种共14种。其中国家一级保护物种有6种, 占总数的42.86%;国家二级保护物种有3种, 占总数的21.43%。根据中国生物多样性红色名录脊椎动物(第二卷), 极危物种有2个, 占总数的14.29%;濒危物种有3个, 占总数的21.43%;易危物种有2个, 占总数的14.29%。IUCN红色名录中极危物种有2个, 占总数的14.29%。濒危物种1个, 占总数的7.14%。易危物种有5个, 占总数的35.71%(表 1)。

2.3 水鸟保护优先区保护空缺分析

所确定的47个黄河流域水鸟保护优先区中, 有20个处于保护空缺状态, 占总数的42.55%。这些保护空缺地主要集中在黄河中游和下游(图 3)。水鸟保护空缺地中水鸟保护优先等级处于Ⅰ类和Ⅱ类的地块有3个, 占保护空缺地总数的15%。其中山东有2个, 分别是山东省泰安市东平湖和山东省菏泽市长兴集乡黄河滩地, 河南有1个, 为河南省郑州市雁鸣湖(表 2)。

3 讨论

本研究通过搜集整合基于文献、国内外观鸟网站、水鸟调查报告中的水鸟调查记录, 使用国际上通用的三个水鸟重要栖息地识别标准, 结合国家级自然保护区、湿地公园等保护地信息, 评估了黄河流域水鸟保护优先区域和保护空缺区域。共确定了47个黄河流域水鸟保护优先区域。其中部分区域也是之前研究所确定水鸟重要栖息地, 例如, 陕西省黄河合阳至大荔段^[25]、内蒙古自治区巴彦淖尔市乌梁素海^[36]、陕西省咸阳市渭河咸阳段、陕西省宝鸡市渭河宝鸡段^[37]。

所确定的47个水鸟保护优先区中, 有40%以上的地块尚存保护空缺, 加强栖息地的监测、研究和保护行动迫在眉睫。已有研究表明, 1985—2015年, 受农业开垦和城市建设影响黄河流域自然湿地在不断下降^[6], 这对本研究所确定的水鸟保护空缺地带来了严重的威胁。2021年12月24日, 十三届全国人大常委会第三十二次会议审议通过了《中华人民共和国湿地保护法》(以下简称《湿地保护法》), 并由第102号主席令颁布, 自2022年6月1号起施行。2022年10月30日第十三届全国人民代表大会常务委员会第三十七次会议审议通过了《中华人民共和国黄河保护法》, 自2023年4月1日起施行。这一系列黄河流域保护政策、法规的出台和实施, 加大了黄河流域湿地保护力度。本研究所确定的尚未得到保护的水鸟保护优先区中, 属于Ⅰ类和Ⅱ类的地块有3个。首先, 借助国家湿地保护法和黄河保护法的实施, 国家有关湿地保护修复工程的开展, 以设立自然保护区、保护小区和国家湿地公园的形式将其纳入湿地保护地体系。其次, 将保护优先区中的水鸟及栖息地列入常规监测, 对水鸟及栖息地资源开展本底状况调查。最后, 借鉴部分滨海湿地“政府+民间”模式, 深圳福田保护区的政府购买非政府组织(NGO)模式的经验, 积极促进政府、社区、NGO社会团体在湿地保护中的责任权限, 探讨湿地保护与生计的协调发展^[14]。

除栖息地层面的保护之外, 同步开展物种层面的保护工作也至关重要。14个水鸟物种种群数量达到水鸟保护优先区识别标准, 其中有8个被列为极危、濒危和易危物种, 包括极危物种白鹤和青头潜鸭, 濒危物种东方白鹳和易危物种遗鸥等。这些水鸟物种也被之前的调查证实为黄河流域明星物种^{[1, 27]}。针对珍稀濒危物种, 首先开展珍稀濒危物种复壮工作, 在充分了解种群与栖息地现状、致危因素前提下, 将就地保护和异地保护相结合, 扩大珍稀濒危物种种群数量。其次, 开展珍稀濒危物种专项调查, 摸清物种种群现状、分布特征, 开展针对性的保护。最后, 考虑设立鸟类救护站, 将鸟类救护站设立于国家级自然保护区和城市公园内, 或者由民间组织和志愿者自发成立了鸟类救护站, 为珍稀濒危鸟类野外救助提供帮助。

本研究也具有一定的缺陷, 首先所搜集的水鸟调查数据主要来源于国内外观鸟网站和水鸟调查报告, 因此本研究所获取的黄河流域水鸟调查数据不具备长期、系统性的特点, 导致所确定的重要地块区域间分布不均^[38], 后期还需要针对重要地点, 搜集整合文献中的调查数据不断更新重要水鸟物种和栖息地名单。其次, 数据预处理方面, 尽管本研究已校对了观测地点的经纬度坐标, 但处理过程可能有一定的误差, 在后面研究中需要采用多个处理方法将数据偏差降到最低。此外, 长江中下游和沿海湿地分别针对越冬期和停歇期开展了长期、系统的水鸟同步调查, 这对掌握区域水鸟种群动态变化以及水鸟重要栖息地的时空演变至关重要。在未来, 急需联合有关湿地主管部门、科研机构、高校、观鸟协会和观鸟爱好者等开展黄河流域水鸟同步调查工作, 获取长期、系统的一手调查数据, 及时了解流域水鸟及栖息地变化特征, 为湿地保护法和黄河保护法提供决策支撑。

4 结论

黄河流域水鸟保护优先区共有47个, 支撑着14个水鸟物种种群数量达到相关识别标准。黄河流域有40%以上的水鸟保护优先区目前还存在保护空缺, 其中被划分为Ⅰ类和Ⅱ类保护优先等级的保护空缺地有3个, 急需开展针对性的保护行动。建议针对Ⅰ类和Ⅱ类保护空缺地, 纳入自然保护区、保护小区和国家公园湿地保护地体系, 并开展长期监测。针对珍稀濒危物种, 开展物种复壮、专项调查和鸟类救护站构建。

致谢: 感谢中国观鸟记录中心www.birdreport.cn、eBird、GBIF及其所有用户提供的数据支持, 感谢天津师范大学吕环鑫硕士生、中国科学院空天信息创新研究院李一辰硕士生、中国科学院地理科学与资源研究所王春晓特别研究助理帮助搜集和整理水鸟数据。