《Ecological Solutions and Evidence》：At-nest drone monitoring causes minimal behavioural disturbance in breeding Eurasian Curlew
编辑推荐：
无人飞行器（Unmanned Aerial Vehicles, UAVs，以下简称无人机）用于监测地面营巢鸟类的应用正在迅速扩展，但在寻巢和巢旁监测过程中造成干扰的可能性仍缺乏量化。值得注意的是，关于繁殖期白腰杓鹬（Numenius arquata）的安全飞行
无人飞行器（Unmanned Aerial Vehicles, UAVs，以下简称无人机）用于监测地面营巢鸟类的应用正在迅速扩展，但在寻巢和巢旁监测过程中造成干扰的可能性仍缺乏量化。值得注意的是，关于繁殖期白腰杓鹬（Numenius arquata）的安全飞行方案和干扰风险仍缺乏认识；该物种为全球红色名录（Red List）物种，且仍是大量主动研究与恢复项目的焦点，其中许多项目涉及巢周围的实践干预和监测。研究人员评估了英格兰低地洪泛草甸中14个巢的孵卵期白腰杓鹬对无人机飞行的行为反应。每次试验均从巢上方50 m开始，无人机缓慢下降至40、30和25 m，并在到达25 m时终止飞行。整个飞行过程中监测孵卵鸟的行为。在26次无人机试验中，孵卵鸟表现出极小的行为干扰：尽管多数试验中鸟会注视无人机（在50 m处鸟在巢内的25次试验中占80%），但仅3次试验（12%）导致鸟离开巢。随着无人机下降，鸟更可能抬头注视无人机，但位移概率与飞行高度（25–50 m）无关，且位移不一定以注视为先导。然而，数据提示，在较高阵风下鸟可能更可能留在巢中，表明环境条件而非无人机接近程度可能影响位移反应。实际意义。这些结果表明，在适当方案下操作时，无人机可作为传统、更具侵入性监测方法的有效低影响替代方案。对于如此高度受保护关注的物种，最小化干扰至关重要；基于无人机的方法为改善监测效率、增强繁殖期白腰杓鹬保护管理的数据收集提供了机会。
研究背景与问题：无人机（Unmanned Aerial Vehicles, UAVs，以下简称无人机）正在成为野生动物监测工具，其成本、重量和噪声下降，且可进入难以到达区域并减少人为干扰。然而，在地面营巢鸟类中，寻巢和巢旁监测造成的干扰风险仍 poorly quantified，安全飞行方案缺乏。白腰杓鹬（Numenius arquata）繁殖范围覆盖北欧至西伯利亚，被IUCN红色名录列为全球近危（Near Threatened, NT），英国拥有全球繁殖种群的26%，但英国繁殖种群快速下降，并列入英国保护关注鸟类红色名录（Birds of Conservation Concern, BoCC）。其下降主要驱动因素是极低繁殖产出，农业集约化和高捕食压力可能起主要作用。有效监测对该物种保护至关重要，近十年英国白腰杓鹬研究与恢复项目激增，寻巢和强化巢监测是现代工作重要部分。白腰杓鹬相较其他鸻鹬类对干扰更敏感，而无人机在欧洲或全球背景下用于该物种的已发表研究有限。因此，需要评估无人机干扰风险，为安全有效飞行方案提供指导。研究人员假设：随着无人机下降，注视和位移概率增加，注视可能是位移前兆；注视和/或位移概率可能随日时、日期及内在和外在变量变化。该研究旨在评估英国白腰杓鹬巢无人机干扰风险，据研究人员所知，这是英国该物种首次此类评估。
研究开展与意义：研究人员在英格兰低地洪泛草甸中评估孵卵白腰杓鹬对无人机飞行的行为反应。研究在9个繁殖地、14个巢开展26次试验。结果表明，孵卵鸟行为干扰极小：多数鸟会注视无人机，但仅约八分之一试验出现离巢；位移与飞行高度（25–50 m）无关，且注视并非位移一致前兆；阵风较高时鸟更可能留在巢中，提示环境条件比无人机接近程度更能影响位移。该研究为未来实践者提供安全有效飞行方案依据，并表明适当方案下无人机可作为传统更具侵入性监测方法的有效低影响替代，有助于提高监测效率和白腰杓鹬保护管理数据收集。
技术方法概要：研究在英格兰低地洪泛草甸开展，样本队列来自英国Gloucestershire和Worcestershire的Severn & Avon Vales 9个白腰杓鹬繁殖地的14个巢。2024年5月8日至29日，使用DJI Mavic 3T无人机（重920 g，配48MP广角、12MP长焦56×混合变焦和热传感器），从巢上方50 m起始，缓慢下降至40、30、25 m，每高度悬停约60 s，飞行速度约15 m/s。记录孵卵鸟注视或离巢行为、高度和时间；气象数据取自Met Office Tewkesbury，云量目测。分析使用R 4.4.1，包括Sankey图、重复测量逻辑回归、Gompertz生存分析、Wilcoxon秩和检验和Fisher精确检验。伦理经WWT动物福利与伦理委员会审查，Natural England许可。
研究结果：
3.1 描述性干扰（注视与位移）分析——所有高度：14个巢共26次试验，包括14次首飞、10次第二飞和2次第三飞。无人机在巢上方平均时间少于4.5 min，最大7 min。26次飞行中3次鸟离巢，占12%；未观察到明显相关外部压力，但其中两次离巢前有非孵卵鸟惊飞，且均为相应巢第二次试验。巢温度记录仪数据显示离巢后无长时间孵卵中断，进一步监测显示两个发生孵卵鸟离巢试验的巢最终孵化。仅考虑首飞时，离巢比例从12%降至7%，即14次中1次，该次在40 m离巢且在50 m未注视。唯一首飞离巢发生在最晚时间，无人机16:30到达巢，而孵卵鸟留巢试验平均到达时间为11:17，最晚为16:05。Sankey图显示最大转变为50 m未注视到40 m注视，多数试验中孵卵鸟至少注视无人机一次，但3次离巢试验中仅1次出现注视。离巢情况为：一次在50 m离巢，无先前高度可注视；一次在40 m离巢且未注视50 m；一次在25 m离巢，曾在30 m注视，也曾在40 m注视但未在50 m注视。25次在50 m处有鸟在巢的试验中，5只孵卵鸟从未注视，其中1只后来飞离，另1只在首次且唯一试验中蹲伏不动。
3.2 注视分析——所有高度：重复测量逻辑回归显示，鸟注视无人机的概率与高度负相关，即无人机从50 m降至25 m时鸟显著更可能注视（高度作为连续变量时斜率估计p=0.04）。观察比例计算的平均注视概率为：50 m处0.40，40 m和30 m处0.63，25 m处0.65。50 m和40 m的标准误不重叠，提示50 m以下可能存在注视概率阈值。高度作为分类固定效应时，仅50 m与25 m对比显著（p=0.04；40 m和30 m相对于25 m基线均为p=0.79），支持25 m比50 m注视可能性显著更高。将飞行次数、云量、阵风或到巢时间以加性或交互方式加入模型，这些变量均不显著（p>0.05）。
3.3 位移分析——所有高度：Gompertz生存分析显示，鸟离巢概率不随高度变化（p=0.75）。
3.4 位移分析——每试验单条目：鸟离巢概率不受飞行次数、温度、风向、云量或日时显著影响（p>0.05）。鸟离巢试验中无人机在巢上方时间较短（p=0.02），但这符合预期，因为若鸟在无人机到达25 m前离巢，试验会提前终止。鸟离巢试验的平均阵风显著低于留巢试验，中位数分别为3 mph和6 mph（Wilcoxon秩和检验p=0.04）。用于可视化关系的逻辑回归提示，阵风超过6 mph时离巢概率<5%；多数试验阵风≤9 mph，6次阵风≥9 mph的试验无鸟离巢。该分析未纳入巢/试验随机效应。
讨论总结：无人机对鸻鹬类监测具有优势，但无人机诱导干扰具有情境依赖性，安全飞行方案仍存在知识缺口。该研究结果提示无人机对研究系统中营巢白腰杓鹬干扰有限：多数鸟会注视无人机且随下降更常注视，但仅约八分之一试验出现离巢；注视与离巢之间无一致模式。位移唯一显著影响是阵风增大时离巢概率降低；结合温度不显著且离巢试验平均温度较高，研究人员将其解释为在可能导致暴露卵冷却的条件下鸟更紧坐巢、不愿离巢，而在卵不太可能显著冷却时更可能对无人机作出离巢反应。这些结果来自无法考虑同巢多次试验非独立性的分析，因此呼吁进一步收集数据。结果仅适用于飞行时相对温和的条件，即阵风≤15 mph和温度≥12°C。多个天气变量相互关联，云量较多与较低温度和偏北风相关；更多变量相关提示更大数据集的多变量分析有助于厘清影响因素。由于仅3次鸟离巢，研究人员无法分析日期、植被高度、孵卵阶段、是否围栏、是否为替代窝及最终巢命运等易产生非独立/伪重复问题的位移变量。据研究人员所知，这是英国首次分析白腰杓鹬巢无人机使用相关干扰。结果表明，适当方案下无人机可作为传统监测方法的有效替代；传统方法通常需实践者步行接近巢，若以惊飞反应衡量则干扰高。无人机似乎大幅减少孵卵白腰杓鹬位移，可作为低侵入监测方法快速评估巢状态，并可能用于寻巢，这对高保护关注物种是重要优势。无人机不似某些传统方法那样增加干扰，并可减少劳动力成本、寻巢时间和调查难以到达区域。但无人机使用依赖场景，某些情况下不能替代传统监测；例如经验丰富的野外工作者进行纵向研究时，观察成鸟回巢可能更有效；巢相机研究可能仍需亲自到巢维护相机，使无人机后续监测附加价值有限。无人机常与地面调查结合最有效。电池寿命和飞手经验是潜在限制，所有操作应遵守航空法规和法律要求。研究以孵卵白腰杓鹬注视无人机或离巢作为干扰代理。其他研究使用生理指标如人工卵内应激或心率监测器、生物记录器评估对无人机反应。对白腰杓鹬保护而言，最小化巢无人看管时间至关重要，因暴露卵或雏鸟更易被捕食和冷却，因此行为指标提供更相关干扰风险度量。研究人员未评估鸟被位移后恢复孵卵所需时间，但巢温度记录仪数据显示中断未长到引起巢温明显下降，且离巢试验的巢最终孵化，提示无人机惊飞未造成严重长期干扰；但仍应尽可能避免位移。其他研究显示对无人机的心率反应与对上空猛禽反应相当，提示位移可能是评估显著干扰的更合适代理。未来工作可结合行为和生理方法。其他白腰杓鹬和/或捕食者存在也可能影响反应，需考虑间接干扰，尤其监测彼此邻近巢时。栖息地可强烈影响鸟对干扰的感知和反应，未来在沼泽和农田等对比环境测试有助于判断反应是否栖息地特异性。研究局限包括缺乏对照巢；未来可对GPS标记个体巢进行定向飞行，比较无人机飞行前后行为和移动。研究未系统评估飞行速度影响，但无人机以正常飞行模式约15 m/s最大速度飞行，较慢接近不太可能增加干扰。研究仅使用一种无人机；使用多种不同大小无人机可更全面理解干扰，但超出范围。虽然不同日时飞行，但清晨欠代表，而清晨温度通常较低且孵卵行为可能不同。鉴于环境条件对惊飞行为似有影响，更均衡采样期有助于改进解释。研究人员无法评论习惯化或敏感化，因为仅一例确认同一焦点个体经历多次试验；该雌鸟两次试验均留巢，尽管第一次飞行开始时其配偶在附近惊飞后显示不安。增大样本量并在同一季节不同巢重复飞行有助于评估习惯化和敏感化，并区分巢和个体水平效应。一对鸟重复离巢，可能反映个性自然变异，因在非试验日观察到其因车辆等其他干扰离巢；排除该巢作为可能离群值会进一步加强总体发现，因仅剩一次巢离巢，发生在试验最温暖且风最小期间。大规模无人机研究分析发现安全飞行高度循证建议有限，阈值似乎随物种和情境变化，需要物种特异性指导。该研究提示孵卵白腰杓鹬在50–25 m飞行高度间干扰水平相似，尽管50 m以下注视概率似有阈值增加；建议监测繁殖白腰杓鹬时在该范围内操作。高于50 m飞行不太可能增加干扰，但无人机操作者应继续遵守航空法规，低于25 m应谨慎。
研究结论翻译：总之，研究人员的结果表明，当在适当方案下操作时，无人机对孵卵期白腰杓鹬造成极小干扰，是寻巢和巢旁监测的有价值工具。其使用能够在减少近距离人为接近（可能使成鸟离开巢）需求的同时，快速评估巢状态。飞行期间仅小部分鸟离开巢，似乎受环境条件影响大于飞行高度（25至50 m）影响；尽管由于样本量小，研究人员欢迎其他实践者进一步测试。考虑到该物种的保护优先性和繁殖期最小化干扰的需要，基于无人机的监测为传统方法提供了实用、低影响的替代方案，并能提高监测效率，以支持对该下降物种的循证保护。总体而言，研究人员的研究支持将基于无人机的方法更广泛地整合到白腰杓鹬监测与保护项目中。
