在迁徙鸟类的研究中，理解个体如何在有限时间内分配空间与活动强度，以应对高能量需求和复杂环境压力，是鸟类行为与生态学研究的核心问题。传统的卫星定位能告诉我们鸟类“在哪里”，但要进一步理解它们“处于什么活动状态”以及“活动如何随环境变化”，则需要更精细的行为数据支持。
三轴加速度传感器，将复杂运动转化为可量化的运动量（activity）指标，不仅能够敏锐反映鸟类存活状态与行为节律，还能揭示活动节律及其与环境因子的关系，从而为迁徙行为研究提供关键补充信息。
近日，北京师范大学生命科学学院张正旺教授团队在国际鸟类学期刊 Journal of Ornithology 上发表了最新研究。该研究以渤海湾这一东亚—澳大利西亚迁飞通道上的关键停歇地为研究区域，系统分析了黑尾塍鹬渤海亚种在春季停歇期间的栖息地利用格局及其活动节律，首次在同一研究框架下揭示了雌雄个体在空间利用与时间分配两个维度上的显著差异。
在本文中，环球信士卫星追踪器（HQBG2009P）作为核心研究工具，对渤海湾11只黑尾塍鹬（5雄、6雌）进行了连续追踪，共获取 2112 个有效卫星定位点（雄性869个，雌性1243个）。围绕“雌雄个体在迁徙停歇期间如何分配空间与活动强度”这一核心科学问题，HQBG2009P 的技术优势主要体现在以下两个方面。
1、空间分布与栖息地利用分析
通过高精度卫星定位数据绘制性别差异化空间热图，直观呈现了其在渤海湾北部不同栖息地中的利用差异。结果显示，雌雄个体在春季停歇期间的日夜空间分布存在明显分化，为理解性别差异化停歇策略提供了空间证据。
黑尾塍鹬雌雄个体在渤海湾北部春季日夜空间分布热图。
颜色由浅至深表示卫星位点分布由稀疏到密集。
2、活动节律与时间分配分析
借助追踪器内置的三轴加速度计，研究团队计算了个体在不同时间段内的活动强度，并将其与潮汐变化（泥滩）及日落时间（淡水湿地与盐田）相结合，系统分析了雌雄个体在不同栖息地中的活动节律差异。结果表明，雌雄黑尾塍鹬在活动强度的时间分配上采取了不同策略，这一差异在不同栖息地类型中表现尤为明显。
北部渤海湾春季停歇期间，黑尾塍鹬雌雄个体在不同栖息地中活动强度的变化模式。
本研究能够识别雌雄个体在不同栖息地中截然不同的活动节律，其结论的可靠性，源于环球信士鸟类追踪器设备采集的“运动量” 数据。此研究结果不仅深化了对迁徙涉禽停歇行为的认识，也为理解鸟类如何在高度人类活动影响下如精细地分配时间与空间提供了新的视角，也为渤海湾及类似区域的湿地保护与管理提供了重要科学依据。
关于加速度说明
一、运动量是如何从加速度数据中计算出来的？
为了量化动物在野外环境中的活动强度，研究人员通常使用搭载三轴加速度传感器的卫星追踪器，对个体的身体运动进行连续记录。这里所说的“活动强度”，并不是对某一种具体行为（如取食或飞行）的直接判定，而是对整体身体运动水平的综合量化指标，可用于描述个体在不同时段内的运动状态高低。
Keenan Yokola/摄
加速度传感器以较高频率对动物身体运动进行采样，并同时沿三个空间方向记录运动变化，分别对应前后、上下和左右方向。这种三轴同步记录的方式，使追踪器能够捕捉动物在三维空间中的细微运动变化，从而对不同强度的活动状态保持高度敏感。
在数据存储方式上，追踪器并不简单保存每一个原始加速度值，而是采用“运动量累积”的方式对身体运动进行量化。当三轴加速度数据的矢量和超过阈值0.15G时，系统会持续累加运动量单位，随着个体在该时段内不断活动，运动量逐步增加，最终形成一个反映该时间段内整体活动强度的数值。在新一代追踪设备中，运动量数值不再受固定上限限制（理论范围为 0 至无穷大），从而能够真实反映高强度或长时间活动状态。
三轴加速度传感器原理示意图
同时，运动量的记录周期随追踪器的数据采集频率动态生成，使该指标能够灵活适配不同研究设计、不同物种体型以及不同能耗条件下的长期追踪需求。
二、这种加速度监测方式有什么技术优势？
这种基于三轴加速度的运动量计算方式，使追踪器在衡量动物活动强度方面具有显著优势。
首先，它能够在不直接区分具体行为类型的前提下，以较高时间分辨率连续刻画活动强度的变化。无论是行走、取食、整理羽毛，还是短距离飞行，这些行为都会体现为不同水平的身体运动，从而反映在运动量数据中。这使研究人员可以在个体尺度上，持续比较动物在不同时间段、不同环境条件下的活动状态。
其次，加速度数据与卫星定位信息的同步记录，使得“动物在哪里活动”与“活动强度有多高”可以被同时分析。通过将运动量与空间位置、环境变量相结合，研究人员不仅能够识别动物的栖息地利用格局，还可以进一步分析不同环境条件下活动水平的差异。
此外，这种以累积运动量为核心的数据结构，非常适合长期野外监测。相比直接存储高频原始加速度数据，该方式在显著降低能耗和数据传输压力的同时，仍然保留了对活动强度变化的敏感性，使追踪器能够在迁徙、繁殖或越冬等关键时期稳定运行。
三、从运动量到生存状态判断与行为节律研究
在所有应用场景中，运动量最直观、也是最基础的价值，是反映动物是否处于正常活动状态。当个体持续表现出中等或较高水平的运动量时，通常意味着其处于正常活动状态；而当运动量在较长时间内持续接近于零，则往往提示个体已经死亡、装置脱落，或处于极端异常状态。
在实际应用中，研究人员通常将运动量数据与温度传感器信息结合使用。当运动量长时间为零，且温度信号趋于稳定并接近环境温度时，可以高度可靠地判定个体死亡事件。相比仅依赖定位数据或温度变化，运动量提供的是对动物“是否还在运动”的直接测量，是当前野外追踪中判断个体生存状态最敏感、最可靠的指标之一。
在此基础之上，运动量数据还为更深入的科学研究提供了可能。虽然运动量本身并不直接区分具体行为类型，但它能够清晰描绘动物活动强度在时间上的变化模式，从而用于分析昼夜节律、潮汐节律或季节性活动规律。当运动量与定位信息及环境变量结合时，研究人员不仅可以回答动物在什么时间、什么地点活动最强，还可以进一步探讨活动节律如何受到环境条件或人为干扰的影响。进一步地，结合更高时间分辨率的加速度数据、行为标注样本以及算法模型，三轴加速度传感器还可作为行为模式识别的基础，为区分取食、休息、飞行等不同类型行为提供技术支撑。
该个体动物呈典型的晨昏性活动节律，在清晨和黄昏活跃；
其活动量冬季显著增加，夏季相对减少。
论文第一作者朱冰润，北京师范大学生命科学学院博士毕业生、荷兰格罗宁根大学博士后。论文合作者还包括来自荷兰格罗宁根大学、北京师范大学、哥斯达黎加大学的研究人员。
