研究背景

景观照明既有基础照明作用，又兼具环境美化、艺术装饰等多重功能。但同时，高强度的人工照明造成的光污染会对野生动植物产生严重影响。

鸟类是受光污染影响最为严重的物种之一。基于遥感数据的生物视角夜间光环境研究主要聚焦夜间光污染区域的识别，以及夜间人工照明与迁徙候鸟之间的关联。然而，现有研究对于光污染之于不同鸟种分布的影响认识不够全面，对于城市夜光管理的指导意义较弱。当前，许多国家和地区已采取措施降低光污染对鸟类的危害。2022年，我国首部纳入光污染治理的地方性环境保护法规《上海市环境保护条例》正式实施，但并未提及光污染与生物保护的关系。

“公民科学”（citizen science）一般是指非科研领域的公民受邀或自愿参与科学数据的收集、整理和分析等，以解决科学问题。公民科学家数据为大型时空尺度下描述鸟类的丰度、分布和功能组成并验证假设提供了新的可能性，在揭示地理现象的空间和时间动态方面具有巨大潜力，年均鸟类记录数量达百万级。

本研究创新性地结合夜间人工照明遥感数据和公民科学家数据，以上海市城区为例，探究夜间人工照明水平与鸟类栖息活动的关系，以助力城市暗夜友好环境建设。

研究方法

夜间一般指从黄昏到黎明，太阳低于地平线的时段（即太阳方位角-6°以下）。本研究中的“夜间”指18:00到次日06:00，覆盖了大部分鸟类活动较为频繁的晨昏时段，且与城市夜间开启照明的时段基本相同。

本研究选择上海市域为研究范围，总面积6340.5km²。上海市是东亚－澳大利西亚候鸟迁徙路线的重要中转站。同时，上海市作为一座国际性特大城市，夜间活动丰富，光污染严重，因此探讨上海市城区鸟类受夜间人工照明的影响具有重要的研究意义。

教育价值：开展教育活动

本研究使用的鸟类观测数据来源于中国观鸟记录中心。本研究以中国观鸟记录中心自2017年1月1日至2023年12月31日在研究区域内的606922条观鸟记录作为数据来源，每条记录中包括物种名称、数量、观测坐标、观测时间等信息。通过剔除重复数据，研究最终获得来自3253个观测点的122077条观测记录，包含500种鸟类，总计391017只次。

目标鸟种选择

研究选取观测数量排名前10的鸟种作为目标鸟种，分别为：麻雀、白头鹎、珠颈斑鸠、乌鸫、八哥、白鹭、棕头鸦雀、灰椋鸟、夜鹭和喜鹊。这10种泛化种鸟类（食性和栖息地广泛的物种）具有广泛的生态位和较强的适应能力，它们受夜间人工照明影响的情况具有一定代表性。

夜间人工照明遥感数据及处理

夜间人工照明遥感数据来源于武汉大学发射的珞珈一号（LJ1-01）卫星，空间分辨率为130m。基于官网提供的辐射定标方程对LJ1-01遥感影像进行辐射定标，将灰度值转化为光辐亮度值:

利用GIS 10.2的掩膜工具对处理后的夜光影像数据中本研究范围所覆盖的部分进行裁切，获得LJ1-01的130m精度夜间灯光数据。

研究范围光辐亮度图。© 吴楚涵，熊睿雨，于清瑶，陈筝

鸟类－光辐亮度区间空间分布分析

为探究不同光辐亮度区间对鸟类的影响，研究将鸟类观测数据和夜间人工照明遥感数据进行空间关联，以获取鸟类－光辐亮度区间空间分布地图。

首先，参考既有研究中对于光污染辐射量的划分，研究对城市夜间灯光光辐亮度进行梯度分级，分为暗［0，0.15）、低亮［0.15，5）、中亮［5，25）、高亮［25，75）和极亮［75，+∞）5个区间，单位为nW/(cm²·sr)。其次，将2017～2023年间累计观测到的鸟类的种类和数量（以下统称“鸟类事件”）映射在1km×1km的单元网格上，从而统计出各光辐亮度区间内观测到鸟类事件的单元网格数量。最终形成的空间地图可反映各光辐亮度区间的鸟类分布情况。

2017～2023年，研究范围内鸟类事件数量空间分布。

© 吴楚涵，熊睿雨，于清瑶，陈筝

统计分析

为排除其他城市环境因子对研究结果的影响，研究采用基于普通最小二乘法的线性回归模型对夜间光辐亮度与鸟类观测数量关系进行拟合分析，旨在直观展现夜间光辐亮度与各种鸟类观测数量的关系。以上统计分析均在Stata 17.0统计软件中完成。

研究结果

综合全天观测数据，研究范围内的鸟类观测点主要集中于光辐亮度较高的城市中心区域——热点区域包括世纪公园、长风公园、中山公园周边区域，以及自然条件良好的公园绿地——其他区域则呈多点聚集分布。夜间观测点明显减少，集中性较弱。

2017～2023年，各光辐亮度区间单元网格数量统计。

© 吴楚涵，熊睿雨，于清瑶，陈筝

根据研究区域内单元网格鸟类事件观测空间分布结果，发现全天中鸟类事件主要集中于暗区间，而夜间主要集中在高亮区间。虽然公民科学家数据存在偏倚，但考虑到该数据在各区间都有足够样本，所以可认为数据较为稳健。

2017～2023年，各光辐亮度区间单元网格数量统计。

 © 吴楚涵，熊睿雨，于清瑶，陈筝

研究统计了10个目标鸟种单次观测的平均观测数量。结果显示，不同鸟种的观测数量随着光辐亮度的增强呈现出三种分布形态：

不同光辐照度下的观测到的鸟类数量。柱状图的长度代表该光辐亮度区间内，该鸟种所有观测数的平均只次（根据观测总数除以观测点数量计算得出）。© 吴楚涵，熊睿雨，于清瑶，陈筝

1）递减分布：在暗区间的观测数量最高，并随光辐亮度的增强大体呈下降趋势，如白鹭和喜鹊，这可能意味着这些物种对高亮度环境更为敏感。

夜鹭对较亮的白、黄、蓝光的反应较为明显 © 熊睿雨

2）多峰分布：观测数量除了在暗区间较高外，在其他光辐亮度区间呈现双峰或三峰聚集分布，如麻雀、白头鹎、八哥、夜鹭和乌鸫。这可能是因为城市化导致了鸟类种群的集中，且这些鸟种对城市环境的容忍度较高，已适应夜间人工照明环境，并能在照明较强的区域进行觅食等行为。另外，城市光污染也可能改变了这些鸟种的夜间活动范围。

3）均衡分布：观测数量在不同亮度区间内的分布基本持平或波动幅度较小，如珠颈斑鸠、灰椋鸟和棕头鸦雀。这表明这些鸟类可能具有较强的适应性，能够在多种亮度环境中生存。

这三种分布形态的共同集聚区集中在0～0.15nW/(cm²·sr)光辐亮度的暗区域，这表明本研究所选的目标鸟种可能更偏好在光辐亮度较低的空间环境中栖息活动。

为了验证夜间人工照明对目标鸟种分布的影响程度，本研究进行了鸟类观测数量和光辐亮度的相关性分析。结果显示，递减分布中白鹭和喜鹊的观测数量与光辐亮度显著负相关；而多峰分布及均衡分布的鸟种，其数量和光辐亮度并不存在显著线性关系。除了城市化对鸟类分布的可能影响外，另一可能原因是公民科学家数据本身采样存在偏倚，样本更倾向于光辐亮度较高的城区。

总结与展望

研究关注上海市夜间人工照明对城区鸟类的影响，基于夜间灯光遥感数据与公民科学家数据，选取了10个常见鸟种进行分析。研究发现，夜间人工照明光辐亮度对不同鸟类的影响存在差异，鸟类数量随光辐亮度增加呈现递减、多峰、均衡三种分布形态，进一步分析显示：

1）不同夜间光辐亮度区间内，城区鸟类平均观测数量分布不均衡。

2）夜间人工照明可能会抑制部分鸟类活动。从暗夜友好视角出发，城市管理应着重降低鸟类聚集分布的城市公园绿地、自然保护区等区域的夜间人工照明强度，平衡人类游憩活动和鸟类保护的需求。

本研究表明，上海市普遍照明水平较高，而鸟类主要集聚于城市公园绿地、自然保护区等区域，这些地区需要格外注意降低夜间人工照明强度，并限制市民的夜间游憩活动。城市居住区内大量野生动物也受到夜间人工照明强度的严重影响，减少照明强度能够更好地促进城市内生态系统的平衡。

本研究创新性地使用了公民科学家数据作为鸟类分布数据的来源，此类数据在时空分布上可能存在“系统性偏差”：空间层面，数据多聚焦于人口密度高或交通便利的区域；时间层面则呈现出周末观测活跃度高于工作日、白天活跃度高于夜间的特征。为增强公民科学家数据的可靠性，未来研究可通过实施最低量级检验、构建分布模型等策略增强数据稳健性，进一步探索鸟类分布与环境要素的关系。

本研究存在以下不足之处。研究采用的遥感数据可能由于植被遮挡等情况与地面光照环境存在偏差，但遥感数据提供的宏观视角在鸟类分布的生态效度与广度上具有优势。未来可考虑纳入生物多样性等更稳健的指标。此外，后续研究可将其他影响鸟类活动的环境因子（如土地利用类型、植被格局等）纳入考量。