《Environmental Impact Assessment Review》：A framework for screening potential conflicts between wind farm development and Little Tern — a colony-shifting central-place-foraging seabird species
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摘要：风电规划需要实用方法，以便在详细的项目级调查之前识别潜在的生态冲突。现有的海鸟敏感性评估不太适用于繁殖分布在不同年份间发生迁移、且其海洋利用区域难以界定的物种，因为空间利用取决于集落位置和中心地觅食约束。研究人员以日本的小白鹭（Sternula albi
摘要：风电规划需要实用方法，以便在详细的项目级调查之前识别潜在的生态冲突。现有的海鸟敏感性评估不太适用于繁殖分布在不同年份间发生迁移、且其海洋利用区域难以界定的物种，因为空间利用取决于集落位置和中心地觅食约束。研究人员以日本的小白鹭（Sternula albifrons）为案例，提出了针对此类物种的筛选框架。该框架整合了三个组成部分：（1）基于MaxEnt的巢址适宜性，来源于95个已占用的500米网格单元；（2）由能量约束的中心地觅食模型推导的觅食可达性，该模型利用野外观察和猎物能量数据参数化；（3）通过三维飞行追踪量化的风轮机响应。MaxEnt模型识别出裸地为适宜筑巢区域的最强正向预测因子，突出了广泛的潜在海岸栖息地。觅食模型在猎物能量中位数情景下估计了距筑巢集落的最大单程觅食距离为8.92公里，从而能够从适宜巢址绘制海洋利用区域。绘制区域与环境影响评价中的海上风电项目及政府指定的环评前规划区域存在重叠。测风经纬仪追踪显示了明显的水平风轮机回避行为，在距风轮机塔中心60–140米半径内接近次数显著减少，且70米内无轨迹记录。综合这些组成部分，该框架提供了海上风电开发与繁殖期小白鹭之间潜在冲突的初筛空间分析，识别出需要详细特定场地调查的区域。该框架旨在用于早期筛选，并不估计碰撞死亡率或种群水平后果。
论文解读：基于巢址适宜性、能量约束觅食模型与飞行回避行为的沿海风电场潜在冲突筛选框架——以日本小白鹭为例
一、研究背景与问题
全球为实现碳中和目标正加速发展可再生能源，海上风电已成为重要选择之一。然而，海上风电扩张也加剧了与渔业、航运和海洋保护等其他用海需求的竞争，并可能对海洋生态系统造成影响。风电场选址必须在初期就整合社会与环境考量，需要能够空间评估生态风险的战略性筛选工具。风电对鸟类的影响包括碰撞死亡、对风轮机区域的回避以及栖息地利用改变等。现有海鸟敏感性评估普遍以海洋网格单元内的出现或利用强度为基本评价单位，这对于繁殖季节海洋空间利用主要由集落位置和巢址可达性决定的物种而言并不适用。尤其是一类“集落迁移型”物种，其繁殖集落可能在不同年份间迁移，仅基于已知集落位置的评估可能严重低估潜在的繁殖期海洋利用范围。此外，鸟类对风轮机的行为反应不能仅凭物种特征一概而论，回避、位移或吸引程度因物种和具体情境而异。因此，风险评估需要结合物种特异性行为证据。小白鹭（Sternula albifrons）在日本被列为濒危物种，其自然繁殖栖息地大幅减少，繁殖分布收缩，越来越依赖人工或不稳定的繁殖场所，繁殖成功率也较低。在这背景下，研究人员以小白鹭为案例，构建了一个整合景观尺度巢址适宜性、能量约束觅食可达性和高精度飞行回避行为的筛选框架。
二、研究目的与主要内容
该项研究旨在开发一种适用于集落迁移型中心地觅食海鸟物种的早期空间筛选框架，以识别海上风电开发与繁殖期小白鹭之间潜在冲突的区域。研究以日本全国小白鹭繁殖记录和多种环境变量为基础，通过最大熵（MaxEnt）模型预测巢址适宜性；利用野外行为观测和猎物能量数据参数化中心地觅食模型，计算最大能量可行觅食距离；并利用测风经纬仪（ornithodolite）对风轮机附近小白鹭的三维飞行轨迹进行追踪，量化其对风轮机的水平回避行为。最后将巢址高潜力区域与觅食距离缓冲区叠加，分析其与海上风电规划区域的重叠情况。
三、主要关键技术方法
（1）巢址适宜性建模：使用来自日本全国2005–2011年小白鹭繁殖栖息地调查报告的246个巢址记录，合并至500米网格后获得95个占用网格单元，作为MaxEnt模型的出现数据（排除了冲绳县数据）。环境变量包括土地覆被面积（建成地、水田、旱田、草地、森林、裸地）、裸地形状指标、距河口的距离（按7个流域面积阈值）和高程标准差（按7个空间尺度）。以AICc进行变量选择，使用空间交叉验证评估模型性能，并进行了空间聚类、特征类型和正则化、空间稀疏化等稳健性检验。（2）能量平衡中心地觅食模型：在千叶县检见川海滩的集落进行行为观察，记录日活动时间、干扰时间、觅食成功率、飞行速度、捕猎时间和喂食时间。利用日本鳀（Engraulis japonicus）体长和能量数据估算猎物能量。通过能量需求（雏鸟总代谢能、亲鸟基础代谢率与活动/休息时间加权）和能量供应（每日觅食可用时间、成功率和单次猎物能量）的平衡，求解最大单程觅食距离。设置两种能量需求情景（仅雏鸟需求Case 1，雏鸟+亲鸟需求Case 2）和三种猎物能量情景（低、中、高）。（3）风轮机回避行为分析：在茨城县波崎新港的集落，使用测风经纬仪追踪62条飞行轨迹（299个位置坐标），以轨迹级别随机化零模型比较接近风轮机的实测与预期轨迹数量，计算各半径的回避强度（ReductionR = 1 ? OR/ER），并用泊松-二项检验和Holm校正评估显著性。
四、研究结果
（一）巢址适宜性模型
最终MaxEnt模型保留了裸地面积、2公里半径内高程标准差、旱田面积、流域面积≥4000平方公里河流的河口距离以及草地面积五个变量。其中裸地面积和高程标准差贡献最大（ΔAICc最大）。巢址适宜性随裸地面积增加而上升，在约占网格面积60%时达到平台；随2公里半径内高程变异性增加而下降。模型空间交叉验证AUC为0.964 ± 0.034，空间聚类交叉验证AUC为0.947 ± 0.016，预测性能优秀。将模型投影到2024年土地覆被数据，以训练出现适宜性预测的第25百分位数（0.345）为阈值，识别出3293个网格（4.7%）为高潜力筑巢区域，面积823平方公里，主要分布在海岸带，集中在河口和低平开阔裸地环境。稳健性检验表明预测模式对空间聚类和模型参数化不敏感（Spearman's ρ = 0.997–0.999）。
（二）觅食模型与最大觅食距离
行为观测显示，日活动时间中位数15.1小时，日干扰时间平均3.1小时，觅食成功率0.86，成功觅食行程捕猎时间中位数7.5秒，失败行程为65.2秒。往返飞行速度中位数在9.06–10.81米/秒之间。猎物组成以日本鳀占优势（79%），日本小沙丁鱼（Sardinella zunasi）占12%，其他占9%。日本鳀体长在不同日期间显著差异（Kruskal–Wallis检验p < 0.001）。基于每日平均猎物能量分布，低、中、高猎物能量值分别为4.95 kJ、6.40 kJ和6.93 kJ。能量平衡模型得出最大单程觅食距离在2.58–9.67公里之间。Case 1（仅雏鸟需求）下，低、中、高猎物能量情景分别对应6.88、8.92、9.67公里；Case 2（雏鸟+亲鸟需求）下分别对应2.58、3.38、3.68公里。参数变化分析显示猎物能量变异对距离估计影响最大（Case 1下变化?2.04至+0.75公里），其次是飞行速度、干扰影响个体数和觅食成功率，日活动时间影响最小。
（三）潜在觅食区域与风电规划区重叠
以中位猎物能量情景下的最大觅食距离（Case 1外圈8.92公里，Case 2内圈3.38公里）作为缓冲区半径，应用于高潜力筑巢区域，绘制了潜在觅食区域。东部日本连续分布，西部日本呈斑块状。以保留75%训练出现记录的阈值计算，千叶县选定风电规划多边形中20.3%的面积与内圈重叠，57.5%与外圈重叠；福冈县对应重叠比例分别为29.8%和96.2%。阈值从保留50%降低到90%时，两地区重叠比例均增加，福冈县增幅更大。
（四）风轮机回避行为
对62条飞行轨迹的分析显示，小白鹭在短距离内明显水平回避风轮机，在距塔中心60–140米半径范围内的接近次数显著减少（Holm校正p < 0.05），在50–70米半径范围内无任何轨迹进入（回避强度估计为1.0）。在大于150米半径处，实测接近频率接近或超过零模型预期，不再有统计支持。垂直分布方面，62条轨迹中仅1条进入叶轮扫掠高度范围（39–119米），其余61条均低于叶轮高度。
五、讨论与结论
讨论部分指出，裸地面积与巢址适宜性的正向关联与小白鹭偏好开放沿海裸地（沙滩、沙砾滩、贝壳滩等）的已知生态一致；高程变异性负关联表明平坦开阔海岸更适合筑巢；大河流域距离变量可能反映了大河口的泥沙供给形成沙滩和沙坝的地貌过程。实际集落建立还受植被演替、人为干扰、水位和洪水风险、微地形和捕食压力等局部因素影响，因此该地图应理解为长期景观尺度筑巢潜力，而非年度集落占用的直接预测。基于日本鳀的猎物能量假设合理，因为小白鹭饮食常由一个或少数本地丰富猎物种类主导；但饮食也可能存在年间、集落和栖息地差异，因此模型中纳入猎物能量变异是必要的。最大觅食距离应解释为维持每日能量平衡的上限而非常规平均值，2.58–3.68公里的较短距离与观察研究和GPS追踪得到的典型觅食范围（多数在4–5公里内）一致，6.88–9.67公里则是能量可行上限。研究检测到的回避行为对应于Cook等定义的介观尺度回避（meso-scale avoidance），提供了小白鹭介观尺度回避的直接证据，表明风电威胁不仅限于碰撞，还包括觅食栖息地的功能性减少以及集落与觅食地之间的潜在屏障效应，可能降低中心地觅食效率。但回避距离不应视为通用固定值，因不同物种、地点和风轮机布局反应可能不同。框架的应用建议采用分步流程：先将候选风电规划区与内外觅食层比较，判断潜在连通性；若重叠则优先开展集落验证和海洋利用调查；确认后开展项目级碰撞、栖息地丧失和额外运动成本评估。未来研究应将能量平衡模型扩展到携带多猎物或行程时长变化较大的物种，并利用测风经纬仪量化局部回避行为，明确风轮机布局对行为反应的影响。
研究结论：研究人员提出了一个实用框架，通过整合物种特异性巢址适宜性、觅食可达性和风轮机回避反应来评估潜在的小白鹭利用区域和风电威胁。该框架可在海上风电开发的早期阶段支持更高效、更高分辨率的筛选和环境评估。
