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基本信息
- 項目名稱：
- 神農(nóng)架燕子埡短嘴金絲燕的種群動態(tài)及回聲定位機制研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 本作品根據(jù)嘴金絲燕出入洞行為的周期性和動態(tài)平衡特征，提出了出入洞曲線平移模型（SCIO），利用出入洞數(shù)量統(tǒng)計實驗、數(shù)巢實驗和巢樣方實驗得到的多年數(shù)據(jù)，計算出1983-2010年神農(nóng)架燕子埡燕子洞內(nèi)短嘴金絲燕的種群數(shù)量，并分析了其種群動態(tài)、年齡構(gòu)成及棲息環(huán)境變化。本作品還采用歸巢實驗和錄音實驗研究了短嘴金絲燕回聲定位精度與巖壁地貌，定位聲波頻譜與飛行速度間關(guān)系。
- 詳細(xì)介紹：
- 根據(jù)1983-2010年多年觀察，神農(nóng)架燕子埡短嘴金絲燕具有白日活動，夜間歸巢，出入洞覓食行為具有周期性，且在中午前后存在動態(tài)平衡等特征。由此，提出出入洞曲線平移模型（SCIO），認(rèn)為在出入洞數(shù)量動態(tài)平衡時期，洞內(nèi)外金絲燕數(shù)量分布保持相對穩(wěn)定，種群數(shù)量由洞內(nèi)外覓食鳥數(shù)，洞內(nèi)坐巢鳥數(shù)和巢中幼雛及鳥卵數(shù)三部分構(gòu)成。 模型的創(chuàng)新之處在于： （1）利用動態(tài)平衡時期的分布穩(wěn)定性，將金絲燕成鳥和亞成鳥分為坐巢鳥和覓食鳥兩部分，分別計算；（2）根據(jù)金絲燕出入洞行為的周期性，將入洞曲線沿時間軸向后平移，補償在洞內(nèi)分布的覓食鳥數(shù)。其中，平移時間T即為覓食鳥在洞內(nèi)的平均滯留時間——滯值，是模型的關(guān)鍵。 根據(jù)出入洞數(shù)量統(tǒng)計，繪出過采樣處理后的出入洞頻率曲線后，以0.2min為單位，逐漸平移入洞曲線，并利用最小二乘原理求出洞內(nèi)滯留時間T。進而將入洞曲線平移時間T得到等效入洞曲線，在動態(tài)平衡時段，求出洞外覓食鳥數(shù)。與此同時，通過數(shù)巢實驗和巢樣方實驗，求得洞內(nèi)坐巢鳥數(shù)和巢中幼雛及鳥卵數(shù)兩部分。最后，算得種群數(shù)量，比較了1983-2010年數(shù)據(jù)，分析了金絲燕種群動態(tài)、年齡構(gòu)成及棲息環(huán)境變化。 另外，從回聲定位聲波特性和巖壁地貌兩個不同角度探究了其回聲定位機制。采用移巢及改變巢周圍地貌，發(fā)現(xiàn)其先用回聲定位波獲取洞內(nèi)巖壁的地形信息，實現(xiàn)精確定位；采用錄音實驗，在時域和頻域角度，分析金絲燕定位聲波，結(jié)合洞內(nèi)飛行速度，定位脈沖受飛行速度的影響，與飛行路線形狀無明顯關(guān)系。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 1.目的。分析1983-2010年金絲燕種群動態(tài)，研究其回聲定位機制及其棲息環(huán)境，為其保護提供對策和依據(jù)。2.基本思路。分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，詳細(xì)撰寫了“出入洞曲線平移模型（SCIO）”計算種群數(shù)量的原理及相應(yīng)實驗，并以2009年數(shù)據(jù)進行驗證和誤差分析；撰寫了歸巢和錄音實驗的實驗方法，并從地貌和頻譜角度進行了分析；分析了1983-2010年的種群動態(tài)，年齡構(gòu)成及棲息環(huán)境的變化，并提出了相應(yīng)保護對策。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 1.科學(xué)性。總結(jié)前人研究經(jīng)驗，改進研究思路及方法，設(shè)計種群動態(tài)SCIO模型，用數(shù)據(jù)論證，獲得具有一定科學(xué)價值的成果。2.先進性。種群動態(tài)和回聲定位機制研究是提出保護對策，發(fā)掘?qū)嶋H應(yīng)用價值的關(guān)鍵。3.獨特性。根據(jù)金絲燕雙峰態(tài)日漸活動規(guī)律，提出了自主設(shè)計的種群動態(tài)SCIO模型；通過歸巢和錄音實驗，從定位聲波特性和巖壁地貌不同角度探究了回聲定位機制；結(jié)合歷年跟蹤考察數(shù)據(jù)進行了系列分析；課題具有延續(xù)性。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 2000年，金絲燕被列入《國家保護的有益的或者有重要經(jīng)濟、科學(xué)研究價值的陸生野生動物名錄》，具有重要研究價值。金絲燕具有聲光雙重定位機制，研究其定位機制具有一定仿生學(xué)應(yīng)用價值；其筑巢時的唾液分泌物具有較高經(jīng)濟價值和生態(tài)價值；本作品建立的SCIO模型在洞內(nèi)居住型鳥類種群動態(tài)研究中具有一定推廣價值。國內(nèi)外對其研究較少，本作品研究內(nèi)容對了解其生活習(xí)性，生物特征，以及提供保護對策方面具有一定現(xiàn)實意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 短嘴金絲燕是典型的溶洞型候鳥，具有光定位和回聲定位雙重定位機制，對其種群動態(tài)和定位機制的研究具有十分重要的意義。根據(jù)短嘴金絲燕出入洞行為的周期性和動態(tài)平衡特征，本文提出出入洞曲線平移（SCIO, Shift Curve of Into and Out of hole）模型，利用出入洞數(shù)量統(tǒng)計實驗、數(shù)巢實驗和巢樣方實驗得到的多年數(shù)據(jù)，計算出1983-2010年神農(nóng)架燕子埡燕子洞內(nèi)短嘴金絲燕的種群數(shù)量。結(jié)果表明：短嘴金絲燕種群數(shù)量穩(wěn)定在7000只左右，有小范圍波動，其中幼雛鳥、鳥卵比例從1983年的31.5%下降到近年來的22.6%。燕子洞主洞溫度升高約3.5℃，主洞內(nèi)鳥巢密集區(qū)向溫度相對較低的洞內(nèi)深處遷移約56m。采用歸巢實驗和錄音實驗研究短嘴金絲燕的回聲定位機制，發(fā)現(xiàn)其利用“di-di”聲的定位脈沖，獲取洞內(nèi)巖壁的地形信息，實現(xiàn)精確定位。且定位脈沖受飛行速度的影響，與飛行路線形狀無明顯關(guān)系。
獲獎情況
- 張云俊，徐敏政，胡鴻興等. 神農(nóng)架燕子埡短嘴金絲燕的種群動態(tài)及回聲定位機制研究（已投“長江流域資源與環(huán)境”，在外審）
鑒定結(jié)果
- 湖北省林業(yè)局野生動植物保護處意見：神農(nóng)架及長江流域生態(tài)考察隊自1999年創(chuàng)辦至今，每年赴神農(nóng)架進行一系列生態(tài)考察研究，推動林區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)化和生物多樣性富集，提高公眾對林區(qū)森林資源的有形和無形認(rèn)識。
參考文獻
- [1]胡鴻興,萬暉.湖北鳥獸多樣性及保護研究[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,1995:155~160. [2]李鵬,陳發(fā)軍. 短嘴金絲燕的回聲定位機制與其歸巢行為的探究[J].四川動物,2007,26(1): 38~40. [3]馮江,李振新.南蝠回聲定位叫聲的分析[J].動物學(xué)研究,2001,22(3):250~252. [4]J.R.Roberts,D.M.Smyth,A.V.Spain.Preliminary studies on acoustic orientation in Collocalia spodiopygia[J].Search,1976,7(3):97~98 [5]J.J.Price,K.P.Johnson,D.H.Clayton.The evolution of echolocation in swiftlets[J].JOURNAL OF AVIAN BIOLOGY.2004,Vol.35:135~143 [6]P.L.Lee,D.H.Clayton,R.Griffiths.Does behavior reflect phylogeny in swiftlets (Aves: Apodidae) A test using cytochrome b mitochondrial DNA sequences[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.1996,93(14):7091-7096. [7]James H.Fullard,Robert M.R.Barclay,Donald W.Thomas.Echolocation in Free-Flying Atiu Swiftlets (Aerodramus sawtelli)[J].Biotropica, 1993,25(3):334~339.
同類課題研究水平概述
- 短嘴金絲燕國內(nèi)外研究都比較少，研究領(lǐng)域也主要是在金絲燕的回聲定位機制，而對于金絲燕長時間跟蹤調(diào)查，研究其種群動態(tài)的工作更少。從整體研究發(fā)展?fàn)顩r來說，大部分研究成果是在2000年以前，而且是階段性的，基本每10年左右才會出現(xiàn)一些研究成果，而且研究人員也僅局限于少數(shù)鳥類專家學(xué)者。 在國內(nèi)，1983年胡鴻興等初步計算了神農(nóng)架燕子埡燕子洞的短嘴金絲燕(Aerodramus brevirostris innominatata)種群數(shù)量，對其日生活習(xí)性與孵化育雛行為進行了細(xì)致的觀察和研究；1995年李鵬等曾分組采用遮擋放飛的方法驗證了金絲燕能夠進行回聲定位，并認(rèn)為金絲燕只有在完全黑暗中飛行時才會依靠回聲定位。 在國外，也有不同學(xué)者對回聲定位機制進行了研究，1976年Roberts等通過實驗證明了短嘴金絲燕能夠進行回聲定位；1993年Fullard等發(fā)現(xiàn)庫島金絲燕(Aerodramus Swatelli)定位聲波為短促的脈沖，脈沖間隔在進洞時減小、出洞時增大；2004年P(guān)rice、Lee等從DNA角度證明了金絲燕能夠進行回聲定位；Griffin研究了同樣具有回聲定位機制的油鴟(Steatornis caripensis)，發(fā)現(xiàn)其聲波頻率隨著與障礙物距離的減小而增大，但都未對短嘴金絲燕回聲定位的信息內(nèi)容進行研究，對影響定位脈沖時域、頻域特征的因素也知之甚少。
