刘艳艳，金麟雨,2，关 爽,3，李舒萌，张若璟，李东来*

(1.辽宁大学生命科学院，辽宁沈阳 110036;2.四川省机场集团有限公司成都天府国际机场分公司，四川成都 641419;3.吉林省民航机场集团有限公司，吉林长春 220100;4.沈阳桃仙国际机场股份有限公司，辽宁沈阳100043;5.辽宁大学物理学院，辽宁沈阳 110036)

鸟击(bird strike)指飞机等航空器在空中飞行时与鸟类发生碰撞所产生的事故[1]。随着航空业的发展及机场环境中鸟类的增加，鸟击事故发生率逐年上升，随之带来的经济损失逐年增加，飞行安全问题日益突出[2]。鸟击每年给全球航空业造成至少10亿美元的损失，截至2019年11月11日，鸟击已造成534人死亡[3]。因此迫切需要采取有效的防范措施来预防鸟击。由于鸟击大多发生在飞机起飞和降落阶段，机场责任区内的有效驱鸟措施是减少鸟击发生的关键[4]。

借助声信号的声学驱鸟是目前国内外机场广泛使用的驱鸟手段。我国最初的声学驱鸟是运用猎枪、鞭炮、煤气炮等响声驱赶鸟类。随着技术的发展，音频驱鸟器的种类越来越丰富[5]，其中定向声波驱鸟器是近年来兴起的一种新型驱鸟设备，具有指向性强、可灵活调整驱鸟声源等特点[6]。常用的驱鸟声源包括机械噪音、鸟类的报警鸣声、遇险鸣声、猛禽鸣声等。研究表明机械噪音对鸟类具有驱赶效果，当持续播放与鸟类叫声频率相近的噪音，可干扰鸟类的声音交流，迫使鸟类离开机场区域[7]。但也有研究认为鸟类更容易对单调的机械噪音产生适应，从而出现习惯化问题[8]。

报警鸣声和遇险鸣声是一类具有生物学信息的声学信号，被广泛应用于驱鸟作业[9]，研究发现报警鸣声和遇险鸣声对加拿大黑雁(Brantacanadensis)具有较好的驱赶效果，可使田纳西州的加拿大黑雁数量减少71%[10]。另外，研究认为报警鸣声具有较好的跨物种间传播，如在白眉丝刺莺(Sericornisfrontalis)和壮丽细尾鹩莺(Maluruscyaneus)的研究发现，二者对彼此的报警鸣声均具有反应[11]。猛禽鸣声是鸟类在领域竞争和打斗过程中发出的声音，对雀形目等易捕食鸟类具有较好的驱赶效果，但也会存在明显的种群间差异[12]。

关于相应声源的驱鸟效果已有一些报道[13]，但系统比较不同声源驱鸟效果的研究仍较少。为探究上述3种常见驱鸟声源的驱赶效果，笔者选择2种鸠鸽科鸟类(家鸽Columbaliviadomestica和山斑鸠Streptopeliaorientalis)为研究对象，比较2种鸟类在3种音频下的警戒行为。鸠鸽科鸟类是国内多数机场重点防范的物种[14-16]，其中家鸽是典型的人工养殖鸟类，对环境噪音等人为干扰具有较强的耐受性，且可能缺乏识别其他物种的报警鸣声和猛禽鸣声的能力，山斑鸠是常见的野生鸟类，对报警鸣声和猛禽鸣声具有较强的敏感性。该研究可为机场驱鸟声源优化和选择提供重要参考。

1 研究地概况与研究方法

1.1 研究地及研究物种概况沈阳桃仙国际机场距离沈阳市区20 km，位于沈阳市东陵区桃仙镇(123°23′E、41°38′N)。整个机场占地面积3 820 000 m2，建有T1、T2、T3 3座航站楼。桃仙机场位于辽东丘陵和辽河平原之间的过渡地带，海拔48～65 m，属温带湿润季风性气候，全年平均气温7.8 ℃，夏季多西南风和南风，冬季多西北风和北风，年降水量685.1 mm。机场周边林地、荒地和村镇较多，山斑鸠和家鸽种群数量较大，是机场的重点威胁物种[17]。

1.2 定向声波驱鸟器定向声波驱鸟器来源于美国LRAD Corporation 公司，型号是LRAD音锐达1000X型，最大声压为153 dB，调整为随机播放模式，持续播放驱鸟声源1 min。驱鸟声源包括20种机械噪音、12种猛禽鸣声和8种鸟类报警鸣声(具体声学参数见表1；典型语图见图1)。其中猛禽鸣声为红隼(Falcotinnunculus)、红脚隼(Falcoamurensis)、雀鹰(Accipiternisus)、苍鹰(Accipitergebtilis)、鹰鸮(Ninoxscutulata)等12种鸟类的领域鸣叫声，报警鸣声来源于当地的优势种红嘴鸥(Larusridibundus)、秃鼻乌鸦(Corvusfrugilegus)、山斑鸠(Streptopeliaorientalis)、红尾伯劳(Laniuscristatus)、喜鹊(Picapica)、斑鸫(Turdusnaumanni)等8种鸟类的报警鸣声。机械噪音是人工合成的无规律的声音信号。

表1 不同驱鸟声源的声学参数

图1 典型报警鸣声(A)、猛禽鸣声(B)、机械噪音(C)声谱图Fig.1 Spectrogram of typical alarm calls (A),raptor songs(B),mechanical noise (C)

1.3 受试鸟类的预处理及试验设计供试山斑鸠来自桃仙机场飞行区网捕个体；家鸽是鸽户放养型信鸽，购买于沈阳万柳塘花鸟鱼市场。试验前将所有个体置于饲养笼内12 h以上以适应新环境，遮盖笼体减少人为干扰，并提供足量的食物和水。在2018年9月至2019年6月进行试验，所有试验在08:00—10:00进行，该时间段内机场起降航班相对较少，以降低飞机起降对鸟类行为的影响。

试验开始时，选取精神状态良好的个体分为试验组和对照组进行试验。研究共包括野生山斑鸠15只，信鸽17只，每只个体重复进行3组试验和1次静止状态的空白对照。将鸟类置于除观察面外均用黑布遮盖的鸟笼内(1 m×1 m×1 m)，试验组鸟笼放置在距离定向声波驱鸟器50 m处，空白对照组鸟笼放置在机场飞行区内，对受试者鸟笼分别播放猛禽鸣声、报警鸣声和机械噪音1 min，试验开始前先让鸟类对周围环境预适应5 min。观察者在50 m外使用BOSMA(8×42倍)双筒望远镜观察，并利用小蚁运动相机录制视频，记录鸣声播放后1 min内鸟类的行为反应。鸟类的警戒行为指的是鸟类将头部抬起，左右张望观察的行为。警戒频次以1 min内警戒行为发生的次数(次/min)表示，警戒行为时长比例以警戒行为的总时长占观测时长的比例(%)表示。在试验期间关闭试验笼附近其他驱鸟设备，避免对鸟类行为产生影响。每组试验间隔10 min，以降低鸟类的应激反应。试验结束后，驾车载其离开机场飞行区域，在距离机场10 km外的区域放生。

1.4 数据处理从视频中提取鸟类的警戒行为持续时长和警戒频次作为驱鸟声源效果的评价指标。使用SPSS 26.0软件进行分析，所有数据进行单样本K-S检验(One-sample Kolmogorow-Smirnov test)来检测数据是否符合正态分布，如果符合，利用单因素方差分析(ANOVA)来比较山斑鸠和家鸽在3种驱鸟声源的作用下警戒行为之间的差异，并利用LSD(least significance difference)法对不同驱鸟声源作用下的警戒行为参数进行两两比较。此外，采用配对样本t检验比较3种声源作用下试验组与空白对照组鸟类警戒频次和警戒时间比例的差异。

所用统计分析选择双侧检验，显著性水平(P)设置为0.05，当*P<0.05时，为差异显著；**P<0.01为差异极显著；P>0.05则差异不显著。平均值数据以平均值±标准差(Mean ± SD)表示。

2 结果与分析

2.1 3种驱鸟声源对家鸽警戒行为的影响3种驱鸟声源对家鸽警戒频次的影响见图2a。与空白对照组相比，机械噪音(t=-7.651，DF=16，P<0.01)、猛禽鸣声(t=-6.315，DF=16，P<0.01)、报警鸣声(t=-11.429，DF=16，P<0.01)3种驱鸟声源均极显著提高了家鸽的警戒频次。另外，机械噪音、猛禽鸣声和报警鸣声3种驱鸟声源对家鸽警戒频次的影响也存在极显著差异(F2,16=8.642，DF=2，P<0.01)，与机械噪音和猛禽鸣声相比，报警鸣声作用下家鸽的警戒频次极显著提高(P<0.01)，机械噪音与猛禽鸣声对家鸽警戒频次的影响无显著差异(P=0.765，图2a)。

3种驱鸟声源对家鸽警戒时长比例的影响见图2b。家鸽在机械噪音(t=-6.980，DF=16，P<0.01)、猛禽鸣声(t=-5.770，DF=16，P<0.01)和报警鸣声(t=-12.146，DF=16，P<0.01)作用下的警戒时长比例极显著高于空白对照组，表明3种驱鸟声源极显著提高了家鸽的警戒时长比例。另外，家鸽在机械噪音、猛禽鸣声、报警鸣声3种驱鸟声源作用下的警戒时长比例(F2,16=6.538，DF=2，P<0.01)存在极显著差异，在报警鸣声作用下的警戒时长比例极显著高于机械噪音和猛禽鸣声(P<0.01)。在机械噪音与猛禽鸣声的作用下，家鸽警戒时长比例不存在显著差异(P=0.408，图2b)。

注：*表示差异显著(P<0.05);** 表示差异极显著(P<0.01)Note:* showed significant difference at 0.05 level;** showed extremely sigrificant difference at 0.01 level图2 家鸽在不同驱鸟声源作用下的警戒行为频次(a)、警戒时间比例(b)Fig.2 The frequencies of vigilance behavior (a) and the proportion time of vigilance (b) of pigeons under different bird repellent sound sources

2.2 3种驱鸟声源对山斑鸠警戒行为的影响3种驱鸟声源对山斑鸠警戒频次的影响见图3a。在机械噪音(t=-7.427，DF=14，P<0.01)、猛禽鸣声(t=-12.848，DF=14，P<0.01)、报警鸣声(t=-14.158，DF=14，P<0.01)3种驱鸟声源影响下的山斑鸠警戒频次极显著高于空白对照组。同时，机械噪音、猛禽鸣声和报警鸣声3种驱鸟声源对山斑鸠警戒频次影响也存在极显著差异(F2,14=49.662，DF=2，P<0.01)。报警鸣声作用下山斑鸠的警戒频次极显著高于猛禽鸣声和机械噪音(P<0.01)，猛禽鸣声作用下山斑鸠的警戒频次极显著高于机械噪音(P<0.01,图3a)。

山斑鸠在机械噪音(t=-11.384，DF=14，P<0.01)、猛禽鸣声(t=-18.340，DF=14，P<0.01)、报警鸣声(t=-18.562，DF=14，P<0.01)的作用下警戒时长比例极显著高于对照组。表明3种驱鸟声源对家鸽的警戒行为均有极显著影响。另外，山斑鸠在机械噪音、猛禽鸣声、报警鸣声3种驱鸟声源作用下警戒时长比例也存在极显著差异(F2,14=63.186，DF=2，P<0.01)。报警鸣声作用下山斑鸠的警戒持续时长比例极显著高于猛禽鸣声和机械噪音(P<0.01)，猛禽鸣声作用下山斑鸠的警戒持续时长比例极显著高于机械噪音(P<0.01，图3b)。

注：*表示差异显著(P<0.05);** 表示差异极显著(P<0.01)Note:* showed significant difference at 0.05 level;** showed extremely sigrificant difference at 0.01 level图3 山斑鸠在不同驱鸟声源作用下的警戒行为频次(a)、警戒时长比例(b)Fig.3 The frequencies of vigilance behavior (a) and the proportion time of vigilance (b) of mountain turtledove under different bird repellent sound sources

3 讨论

该研究结果表明，机械噪音、猛禽鸣声、报警鸣声3种驱鸟声源对家鸽和山斑鸠的警戒行为均具有较明显的干扰效果。2组试验结果表明，报警鸣声对家鸽和山斑鸠的干扰效果最好。鸟类的报警鸣声是鸟类察觉到威胁时向其他个体发出的含有危险信息的报警信号，鸟类在听到播放的报警鸣声后通常会立即逃离。因此，报警鸣声对鸟类驱赶具有较好的效果，是音频驱鸟措施中优先选择的音源。报警鸣声在驱鸟声源中可广泛应用的另一个原因是物种间存在较好的通用性，如在白眉丝刺莺(Sericornisfrontalis)和壮丽细尾鹩莺(Maluruscyaneus)的研究发现，2种鸟对彼此的报警鸣声均会作出反应[18]。鸟类报警鸣声具有较好种间通用性的原因包括：①大多数鸟类(如大山雀、燕雀、乌鸫)的报警鸣声结构类似，任意一种鸟类的报警鸣声都可能会对其他鸟类的警戒行为产生影响[19]；②生活在同一地区鸟类具有相同的天敌威胁，如果报警鸣声中包含天敌特征的信息，进化形成的报警鸣声更一致，出现报警鸣声的趋同进化[18]；③报警鸣声代表一种瞬间的高风险信号，识别和学习其他物种的报警信息对提高物种的存活率和适合度具有重要作用，也是受自然选择重点塑造的行为适应模式[20]。另外，在自然状态下鸟类对报警鸣声的接触机会较少，进而导致报警鸣声不容易被习惯化，因此，这也是报警鸣声具有较好驱鸟效果的一个重要原因。

猛禽鸣声对家鸽和山斑鸠的干扰效果明显差于报警鸣声。野外很多捕食者依靠秘密行动和突然袭击来攻击猎物，因此，捕食者的声音信息，在自然情况下不太容易被猎物识别。而捕食者的求偶或领域标记鸣叫等通常作用对象为同种个体，这些信息不代表瞬间的捕食风险，较难被其他物种行为固定下来[12]。然而，对猛禽鸣声和机械噪音的比较发现，家鸽没有表现出明显的警戒行为差异，但山斑鸠对猛禽鸣声的反应强度明显强于机械噪音。2种鸟类同属鸽形目鸠鸽科，但家鸽属于人工饲养鸟类，遇见猛禽的概率较低，可能使得它对猛禽的叫声不敏感。山斑鸠作为野生鸟类，处于野外环境，对红隼等猛禽等的鸣声更为敏感。

播放机械噪音也会显著提高家鸽和山斑鸠的警戒频次和警戒时长比例。这可能主要是以下2个原因：①噪音影响了鸟类的声音交流，由于无法正确察觉环境中其他个体发出的警戒、个体识别等通讯鸣声，导致鸟类选择尽快逃离[21]。②机械噪音作为一种人工合成的声音信号，对很多鸟类来说是一种“新奇”的声源，也会导致鸟类产生应激性的行为反应。

但对比机械噪音和其他声音发现，机械噪音对山斑鸠警戒行为的影响显著小于其他声音。这与前人的研究结果一致，研究发现相比于烟火的响声，加拿大黑雁对捕食者的鸣声产生更强烈的反应[22]。习惯化是机场声波驱鸟普遍面临的问题，特别是鸟类长期暴露在有规律的机械噪音环境中。鸟类对驱鸟声源的反应强度会逐渐降低，而产生习惯化，甚至完全适应[8]。这是因为在持续的噪音刺激下，鸟类可以调整其他行为方式，如大山雀(Parusmajor)提高鸣声频率以降低噪音对其通讯的影响[23]。

综上所述，研究发现3种驱鸟声源均产生较好的驱鸟效果，其中，报警鸣声的驱鸟效果最好。针对野外鸠鸽类等常被捕食的鸟类，猛禽鸣声的驱鸟效果显著。机械噪音也具有一定的驱鸟效果。建议在机场的驱鸟声源中，应提高鸟类报警鸣声的种类和数量，同时，为了降低单一声源的习惯化问题，可以尽量丰富驱鸟声源类型，也可以通过声音优化和编辑来获取更多、效果更好的驱鸟声源。

4 结论

报警鸣声在3种驱鸟声源中驱鸟效果最好，主要是由于报警鸣声在物种之间具有通用性，且不容易被鸟类熟知。猛禽鸣声的驱鸟效果次之，主要对野生鸟类有作用，人工饲养鸟类由于对猛禽遇见率较低，所以猛禽鸣声对其驱赶效果不如野生鸟类。机械噪音因其规律性较强，在实际应用中容易被鸟类习惯。相比于其他同类型研究，该研究的鸣声种类较多，试验鸟类为许多机场重点威胁鸟种，为机场有效驱鸟提供理论依据，建议在机场的驱鸟声源中，应提高鸟类报警鸣声的种类和数量。