稳定同位素结合卫星遥测研究鸿雁迁徙连通性和保护对策

Migratory connectivity is essential for understanding population dynamics, life history strategy, migration pattern evolutionary, and genetic differentiation. Satellite telemetry can directly assess the migratory connectivity, but high financial costs restrict sample sizes, and can not reveal the total population situation. The use of stable isotope techniques to reveal migratory connectivity is cheaper, but accuracy is restricted by lack of detailed isotope distribution maps in China and Northern Asia. In the proposed project, we will study the migratory connectivity of Swan Goose with both stable isotope and tracking methods. First, we will examine the use of oxygen stable isotopes for this purpose and model ambient water oxygen and hydrogen isotope composition, obtained from three different methods. Next, we will produce overall migratory connectivity map from GPS tracking data. Finally, we will compare the results from both oxygen and hydrogen stable isotopes with satellite tracking data to: (1) verify the performance of both oxygen and hydrogen stable isotopes; (2) verify the performance of water isoscapes distribution obtained from three different models. The result of this project will add to our existing knowledge about the population structure of Swan Goose and facilitate the protection strategy for this species.

迁徙连通性是理解迁徙物种种群动态，生活史策略，迁徙模式进化和遗传分化机制的基础。采用稳定同位素示踪结合卫星遥测技术，为研究鸟类迁徙连通性提供了重要的方法，且价格相对经济。由于样本量大，可以反应整个种群迁徙路线的结构，阐明鸟类在繁殖地、换羽地、停歇地和越冬地之间的联系。但东亚鸟类繁殖区同位素监测站分布很少，限制了相关方法在该区域的应用。而卫星追踪和环志数据的缺乏，导致东亚水鸟物种水平迁徙路线结构的研究存在大量空白。但东亚迁徙类路线受胁严重，急需在该地区发展可靠且相对经济的技术来研究鸟类的迁徙连通性，界定不同种群的分布范围，为确定种群数量和趋势提供基础。本项目拟利用稳定同位素示踪结合卫星遥测，研究全球受胁物种鸿雁的迁徙连通性，为物种和栖息地保护提供科学依据。同时，通过筛选稳定同位素氢的精确测定方法，并优化重调标度方程，提高鸟类繁殖地溯源的精确性，为东亚地区研究迁徙连通性提供新方法。

明确迁徙鸟类的迁徙连通性，是理解迁徙生态学和种群动态变化的基础。本课题同时基于卫星遥测技术和稳定同位素技术，对鸿雁 (Anser Cygnoids) 繁殖区域内4个繁殖种群的迁徙连通性进行了分析。卫星遥测结果可以直接计算出迁徙联通性。使用稳定同位素技术时，需根据换羽时期鸿雁分布位点，利用最大熵模型获得其潜在分布概率，作为未知来源个体溯源时的先验概率，并对繁殖来源未知的越冬个体分别进行个体和群体水平的迁徙来源预测。自2014-2018年，我们捕捉并遥测了159只鸿雁个体。发现了三条主要迁徙路线。不同迁徙路线和越冬区域有重合现象。总体上，鸿雁春秋季迁徙具有较弱的迁徙连通性。不同繁殖种群，春秋迁徙连通性强弱各有不同。东部区域，鸿雁秋季迁徙连通性强，而春季迁徙连通性较弱；中部区域，秋季迁徙连通性较弱，春季迁徙连通性较强；西部区域，秋季迁徙连通性较弱，春季迁徙连通性较强。同位素溯源结果表明，越冬于长江中下游的鸿雁，主要来自中国、蒙古、俄罗斯三国交界的达乌尔地区，以及中国东北地区。80%在鄱阳湖越冬的个体溯源到蒙古高原和中国的东北，20%溯源到哈巴罗夫边疆区。67%在安徽越冬的个体溯源到达乌尔地区和中国东北，33%的个体溯源到哈巴罗夫边疆区。本课题首次在全分布区域内，对鸿雁野生群体的不同繁殖种群进行了迁徙连通性强弱的评估，并使用稳定氢同位素，对越冬地未知来源的个体进行了来源地反溯。迁徙候鸟的保护需要扩展到整个迁徙路线，但根据迁徙连通性的强弱，建议鸿雁东部种群的越冬地需要更高的保护优先级；中部和西部种群的繁殖地需要更高保护优先级。