探讨我国森林野生动物红外相机监测规范

野生动物多样性是生物多样性监测与保护管理评价的关键指标, 因此对野生动物进行长期监测是中国森林生物多样性监测网络(CForBio)等大尺度生物多样性监测研究计划的一个重要组成部分。2011年以来, CForBio网络陆续在多个森林动态监测样地开展以红外相机来监测野生动物多样性。随着我国野生动物红外相机监测网络的初步形成, 亟待建立和执行基于红外相机技术的统一监测规范。基于3年来在我国森林动态监测样地红外相机监测的进展情况, 以及热带生态评价与监测网络针对陆生脊椎动物(兽类和鸟类)所提出的红外相机监测规范, 本文从监测规范和监测注意事项等方面探讨了我国森林野生动物红外相机监测的现状和未来。     

中国野生动物红外相机监测与研究: 现状及未来

智能传感器、人工智能、信息技术等现代科学技术的创新应用极大地提升了人类在全球生物多样性保护和恢复方面的潜力。结合国内外相关研究案例, 本文的主要内容包括: (1)对过去30年间(1991-2021年)中国野生动物红外相机监测研究相关文献资料进行总结分析; (2)结合国内2011年以来的典型案例, 对技术方法、物种发现与编目、形态与行为研究、生态学研究和保护管理等主题领域的进展进行总结分析; (3)结合国外近期的典型案例, 对红外相机监测与研究的重点领域进行评估分析; (4)对中国野生动物红外相机监测研究的未来发展提出相关建议。通过回顾, 本文旨在明晰国内外红外相机技术在野生动物监测研究中的创新应用和发展趋势, 为中国在该领域的未来发展提供参考依据, 以便更好地服务于中国生物多样性监测与研究网络建设和以国家公园为主体的自然保护地体系建设, 为推进国家生态文明建设、保障生态安全和生物安全提供决策支持和科学依据。     

自然保护区生物标本资源共享子平台红外相机数据库建设进展

红外相机技术在野生动物调查研究中得到广泛应用, 其发展和普及为中国自然保护地生物多样性保护带来了诸多机会。为进一步推广该技术在我国自然保护地野生动物监测中的应用, 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所在自然保护区生物标本资源共享子平台增设野生动物红外相机数据库专栏, 并通过门户网站“中国自然保护区生物标本资源共享平台” (http://www.papc.cn/)对外发布, 向公众开放, 可以随时查阅、下载信息。本文重点介绍了该平台的野生动物红外相机数据库建设进展, 包括所监测的自然保护区、监测方案、数据规范存储、标准化分析、成果介绍、工作计划等内容。2010-2019年间, 该平台使用红外相机调查技术在全国13个不同类型的保护地开展兽类和鸟类资源调查, 累计27.25万个有效工作日, 共拍摄到8.41万张独立图像, 经鉴定有80种野生兽类和200种野生鸟类, 并利用这些数据对野生动物行为、稀有物种探测、人为干扰, 以及气候变化影响等方面进行研究, 取得了重要的阶段性成果。下一步, 子平台牵头单位将筹建自然保护地红外相机数据共享平台, 制定红外相机调查设计、监测技术、数据格式等统一标准化方案, 逐步完善我国自然保护地野生动物红外相机监测网络。     

野生动物监测技术和方法应用进展与展望

野生动物是生态系统研究和保护管理的重要生物类群, 对调控生态系统结构和功能, 维持生态系统健康平衡具有显著作用。科学监测数据是野生动物研究、保护、管理决策的前提基础, 但由于传统监测技术的限制, 野生动物的多样性特征及其与环境、生态系统的平衡机制未得到充分关注和研究。随着自动化、智能化、信息化技术的发展及应用, 野生动物监测技术和方法出现较大突破和变革。该文论述了近年来野生动物监测研究领域的重要新技术, 包括红外相机技术、全球定位系统(GPS)追踪技术、DNA条形码技术和高通量测序技术等。通过综合介绍相关的基础概念、基本原理, 该文总结了新技术的应用优势和重大应用进展, 同时探讨了新技术应用中存在的问题, 并对未来野生动物监测技术的发展趋势进行了展望。     

红外相机安放于地面和林冠层对野生动物监测结果的影响

红外相机技术在野生动物研究中日趋普及, 逐渐成为重要的生物多样性监测手段。过去的监测常局限于地面, 而针对林冠层的监测较少, 这对野生动物的多样性评估影响尚未可知。为此, 本研究在生物多样性丰富的碧罗雪山南段, 将20台红外相机分别拍摄地面层(0.5-1.5 m)和林冠层(5-10 m)配对比较, 累计拍摄2,319个有效相机日, 平均每对相机同步进行112.5 d的监测。监测期间共拍摄到44种野生动物(不包括鼠形啮齿类), 其中兽类20种, 鸟类24种; 冠层和地面红外相机监测的物种相似度为29.54%; 15种动物仅拍摄于林冠层, 16种动物仅拍摄于地面, 13种动物拍摄于两个林层。研究结果表明不同林层监测的物种组成存在显著差异, 林冠层与地面层监测都具有不可替代性; 不同林层红外相机的监测手段也能用于研究野生动物的空间选择和生态位分化。红外相机监测中根据目标物种的习性在相应的林层设置相机能提高物种发现率; 为全面掌握区域森林生态系统野生动物的多样性, 红外相机监测需要兼顾不同林层这一点需要在监测规范中明细。     

中国的野生动物红外相机监测需要统一的标准

采用及时、可靠的方法对物种开展有效监测是生物多样性保护的基础。红外相机技术可以获得兽类物种的影像、元数据和分布信息, 是监测生物多样性的有效途径。这项技术在野外便于部署, 规程易于标准化, 可提供野生动物凭证标本(影像)以及物种拍摄位置、拍摄日期与时间、拍摄细节(相机型号等)等附属信息。这些特性使得我们可以积累数以百万计的影像资料和野生动物监测数据。在中国, 红外相机技术已得到广泛应用, 众多机构正在使用红外相机采集并存储野生动物影像以及相关联的元数据。目前, 亟需对红外相机元数据结构进行标准化, 以促进不同机构之间以及与外部保护团体之间的数据共享。迄今全球已建立有数个国际数据共享平台, 例如Wildlife Insights, 但他们离不开与中国的合作, 以有效追踪全球可持续发展的进程。达成这样的合作需要3个基础: 共同的数据标准、数据共享协议和数据禁用政策。我们倡议, 中国保护领域的政府主管部门、机构团体一起合作, 共同制定在国内单位之间以及与国际机构之间共享监测数据的政策、机制与途径。     

红外相机技术在我国野生动物监测中的应用: 问题与限制

红外相机(camera traps)作为对野生动物进行“非损伤”性采样的技术, 已成为研究动物多样性、种群生态学及行为学的常用手段之一。其发展和普及为中国野生动物多样性和物种保育研究带来了诸多机会。如今, 国内大多数自然保护区都在运用红外相机技术开展物种监测工作。本文结合20年来已发表的相关研究, 从内容、实验设计以及发展趋势方面, 总结了目前红外相机技术在应用过程中出现的共性问题; 并就相机对动物的干扰性、影像识别、研究的适用范围及安全保障四个方面, 对该项技术在实践中存在的限制进行了探讨。最后结合红外相机技术未来的发展方向, 提出了建立技术规范、数据集成和共享、影像数据版权维护、提高监测效率等问题。     

四川雪宝顶国家级自然保护区野生鸟兽的红外相机初步监测

物种编目评估是生物多样性研究和保护的基础,开展野生动物多样性监测对更新本底物种编目资料至关重要.2016年4月—2018年12月,利用红外相机技术对四川雪宝顶国家级自然保护区内的兽类和鸟类多样性开展监测研究.研究期间共布设169个相机监测位点,覆盖109个公里网格,共计31148个相机日,共获得照片27402张,视频1...     

红外相机技术在物种监测中的应用及数据挖掘

由于濒危物种数量稀少以及大多数野生动物对人类活动敏感, 增加了传统调查的难度。众所周知,红外相机在野生动物调查研究中具有天然优势; 然而随着红外相机技术的广泛推广应用及数据采集量的不断加大, 科研人员也面临了一系列关于红外相机监测及后续数据处理中出现的问题。本文详细阐述了红外相机数据管理和利用方面存在的3个关键问题: 数据管理缺乏规范化、数据网络缺乏一体化、数据获取缺乏标准化。同时以秦岭、卧龙等地的一些研究为主体, 列举分析了红外相机照片后续数据挖掘中8个方面的内容, 即兽类的个体识别、物种时间活动格局、物种空间活动格局、偶见物种信息利用、物种行为活动、繁殖信息、疾病情况、人为干扰。这些信息的有效利用可为野生动物及生物多样性的保护、管理提供一定科学支撑。     

三江源红外相机社区监测平台概述

三江源红外相机社区监测平台以当地牧民为监测工作的主体, 开展该地区的生物多样性监测、野生动物生态学和行为学研究, 以及基于社区的自然资源管理与保护成效评估。三江源红外相机社区监测平台于2013年10月由北京大学自然保护与社会发展研究中心与山水自然保护中心联合三江源当地社区共同建立与管理。截至2019年6月, 该平台共有有效监测样区9个, 监测覆盖面积7,000多平方公里, 覆盖三江源区域的玉树州全境五县一市和果洛州班玛县, 培养了社区监测队员264名。已处理照片总数252.43万张, 动物独立探测总数12万次, 共识别出30种野生兽类和37种野生鸟类。该平台在调查野生动物多样性本底, 研究雪豹(Panthera uncia)种群密度与动态、雪豹与同域分布的其他食肉动物的关系, 总结社区监测的管理经验等方面取得部分成果。平台未来的工作重点包括总结与发表平台的研究结果、构建云端数据库实现红外相机照片数据的共享与公众参与、打造可互动数据库管理平台和相应监测队员手持客户端以及人工智能辅助下的物种与个体识别。     

大熊猫国家公园的地栖大中型鸟兽多样性现状: 基于红外相机数据的分析

生物多样性监测是国家公园保护的核心基础。大熊猫国家公园是我国首批5个国家公园之一, 系统的保护规划与有效的管理行动均有赖于对区内生物多样性本底、现状与动态的深入了解。为了解大熊猫国家公园范围内兽类与鸟类多样性本底与现状, 本研究系统检索了该区域内2005-2020年基于红外相机调查技术的野生动物研究论文、项目报告以及新闻报道, 并对区内原有保护地的红外相机监测历史与结果进行了问卷调查。结果表明, 2005-2020年期间, 在大熊猫国家公园范围内51个保护地的红外相机调查与监测中, 共记录到分属6目22科55属的71种野生兽类与分属13目45科132属的232种野生鸟类。在国家公园所覆盖的秦岭、岷山、邛崃山、相岭4大山系中, 邛崃和岷山记录到的大中型地栖鸟兽物种多样性最高(均为兽类40种, 鸟类12种), 相岭最低(兽类25种, 鸟类7种)。单个保护地中记录到的大中型地栖鸟兽物种数量与保护地面积、红外相机有效工作日及相机位点的海拔跨度均呈正相关, 国家级保护地中记录到的物种数(28 ± 8.3, mean ± SD)显著高于省级保护地(19 ± 8.9)。在大熊猫国家公园内共记录到猫科与犬科的4种大型食肉动物, 即豹(Panthera pardus)、雪豹(P. uncia)、狼(Canis lupus)和豺(Cuon alpinus), 主要来自于秦岭山系和邛崃山系, 而国家公园内的岷山山系则没有记录到大型食肉动物, 相岭山系中仅有1次狼的记录。本研究结果显示, 大熊猫国家公园内前期已经建立起的自然保护地网络与红外相机监测体系已积累大量区内野生兽类与鸟类的基础数据, 为国家公园的试点与建设提供了生物多样性编目与监测方面的可靠本底。在这些前期工作的基础上, 大熊猫国家公园应进一步规划、建设标准化的野生动物监测体系, 为今后国家公园的管理决策、成效评估提供坚实的科学支撑。     

西南山地红外相机监测网络建设进展

中国西南山地是全球生物多样性热点区。西南山地红外相机监测网络是我国生物多样性监测的区域性红外相机网络之一。该网络由北京大学牵头, 始建于2002年, 合作单位包括科研院所、高校、保护组织、政府部门、保护地管理机构等。网络主要覆盖青藏高原东缘大横断山区域的秦岭、岷山、邛崃山、相岭、凉山、沙鲁里山、云岭7大山系。网络内目前共有41个监测样区, 包括自然保护区、社区保护地、林场等多种类型。网络内监测样区均采用标准的网格化布设规程, 采取统一数据结构与数据库结构、建立离散式数据库进行分散管理的总体架构, 所有监测样区的数据库保持一致的结构和统一的核心字段, 由每个监测样区建立并维护各自独立的数据库。截至2019年12月, 网络内布设有效调查/监测位点5,738个, 已处理数据中调查工作量(以有效相机日计)合计约120.74万天, 积累红外相机照片/视频(删除连续空拍后) 302.59万份, 另有111.16万份待处理。共记录到分属7目21科的63种野生哺乳动物与分属10目35科的182种野生鸟类物种, 其中国家一、二级重点保护野生动物分别有18与39种。西南山地网络今后的重点工作方向包括: (1)基于通用元数据结构建立统一的在线数据库平台; (2)加强网络内保护地数据管理与分析能力建设; (3)为区域内生物多样性保护与保护地管理提供持续支持; (4)针对野生动物种间关系、群落构建机制以及大型食肉动物的生态功能开展深入的动物生态学研究。     

四川省老河沟自然保护区兽类多样性红外相机调查

自然保护区的生物物种编目是区域性和全国性生物多样性研究与监测的基础,而红外相机调查技术已成为兽类物种编目的重要手段之一。老河沟自然保护区位于四川省岷山北部,位于大熊猫岷山种群分布核心地区,是2012年新建保护区。从2011-2014年,我们把保护区划分为1km×1km的方格,采用红外相机技术,对区内的兽类多样性进行了系统全面的调查。经过9,188个相机日的调查,共记录到分属7目18科的兽类。其中,有81,709份记录可以鉴定出具体物种,包括野生兽类24种,家畜1种（家狗）,分属5目14科,独立探测数总计1,766次。其余未能鉴定出具体物种的兽类记录为小型翼手目、食虫目和啮齿目动物。在24种野生兽类中,食肉目物种数最多,共4科9种;其次为偶蹄目（4科7种）与啮齿目（3科6种）。就独立探测数而言,偶蹄目兽类是记录到次数最多的类群（占总探测数43.97%）,其次是啮齿目（25.61%）和食肉目（22.44%）。被IUCN红色名录评估为“濒危EN”、“易危VU”和“近危NT”级别的物种各3种,被列为国家I级和II级重点保护野生动物的分别为4种和5种。本次调查对老河沟自然保护区内的大中型兽类进行了首次系统性编目,了解了区内兽类群落的物种组成、空间分布与相对多度,为后续的科研项目和保护管理提供了本底数据和基础信息。     

保护地旅游公路的野生动物通道设计原则与技术参数

保护地以其丰富的生物多样性和优美的自然环境为生态旅游的开展提供了基础条件。近年来, 保护地的生态旅游与旅游道路建设得到了飞速发展。旅游公路的修建, 在促进经济发展的同时, 也带来了野生动物致死、基因隔离、栖息地丧失、生境破碎化等一系列生态问题。因此设立合适的野生动物通道作为一种有效方式, 成为缓解公路对野生动物负面影响的主要途径。本文基于动物通道相关研究, 提出通道设计应遵从针对性、科学性、持续有效性、可行性四条原则, 道路生态学与保护生物学相关理论、保护地管理法规与管理规划、关键物种或类群生态学特性与栖息地现状以及沿线地形地貌特征都应作为通道设置的参考依据; 并从通道建设的数量、位置、类型、尺寸、表面设计、配套设施以及后期监测等方面提出了通道建设的技术参数。为长期有效地发挥野生动物通道的生态功能, 建议制定通道建设技术规范, 细化通道技术参数, 积极开展科研监测, 以缓解道路对野生动物的影响。     

三江源国家公园野生动物保护与管理对策

三江源国家公园是我国首批建立的面积最大的国家公园,也是青藏高原第一个国家公园,对青藏高原乃至我国加快构建以国家公园为主体的自然保护地体系具有里程碑式意义。三江源国家公园野生动物多样性水平高且濒危物种占比大,其中兽类和鸟类受威胁比例分别为32.26%和19.90%;具有丰富的国家重点保护物种及青藏高原特有珍稀物种,包括46.77%的中国或青藏高原特有兽类和7.65%的中国特有鸟类,其生物多样性具有全国乃至全球意义的保护价值。本文简要回顾全球野生动物保护研究重要进展和取得的成果,分析三江源野生动物濒危成因,提出了加强三江源国家公园野生动物动态监测、创新栖息地保护技术、建立野生动物迁移廊道及避难所、开展草畜平衡管理、疫源疫病控制、人兽冲突研究和建立野生动物基因资源库等多项野生动物保护和管理对策,为实现三江源国家公园生态环境严格保护、人与自然和谐共生、区域可持续发展战略提供了有益的参考。     

龙溪—虹口国家级自然保护区兽类和鸟类多样性红外相机调查结果初报

掌握野生动植物本底资源是各级自然保护区生物多样性监测研究和保护管理的重要环节。为了建立龙溪-虹口国家级自然保护区内兽类和鸟类多样性资源的长期监测机制,于2013年9月至2014年11月,我们采用红外相机技术在龙溪沟和虹口峡谷等区域按公里网格布设了57个监测点,调查地面活动的兽类和鸟类。红外相机累计工作达11,847个工作日,共记录到兽类和鸟类物种61种,其中兽类5目12科21种,鸟类3目10科40种,包括猎隼（Falco cherrug）、光背地鸫（Zoothera mollissima）、长尾地鸫（Zoothera dixoni）、灰翅鸫（Turdus boulboul）、锈脸钩嘴鹛（Pomatorhinus erythrogenys）、红嘴鸦雀（Conostoma aemodium）和褐鸦雀（Paradoxornis unicolor）7种鸟类为保护区新记录种。调查到的兽类被列为国家I级和II级重点保护野生动物的分别为4种和5种,被IUCN红色名录评估为“濒危EN”和“易危VU” 的物种各3种,被评为 “近危NT”级别的物种有4种;鸟类被列为国家II级重点保护野生动物的有5种,被IUCN红色名录评估为“濒危EN”的物种有1种。本次调查补充更新了龙溪-虹口自然保护区地栖息鸟类名录,初步了解了保护区内地面活动大中型兽类和鸟类的物种组成和分布,为保护区建立野生动物红外相机常规监测和保护管理提供了基础数据。     

青藏高原濒危兽类保护与管理研究进展

青藏高原是全球生物多样性热点区域和优先保护区,分布着多种重点保护物种及青藏高原特有种,物种丰富度高且濒危物种占比大。本文针对青藏高原分布的有蹄类、猫科、熊科、犬科、鼬科、翼手目、小型兽类7个动物类群,从濒危现状、濒危成因、已开展的研究工作和管理对策、取得的保护成效等角度分别论述了各类群的保护与管理研究进展。在青藏高原有蹄类中特有种占比远高于其他类群;81% ~ 100%的有蹄类、猫科、熊科、犬科动物被列为国家重点保护野生动物;45% ~ 100%的有蹄类、猫科、熊科动物被中国脊椎动物红色名录或IUCN红色名录列为受威胁物种,远高于全球平均水平。全球变暖、栖息地破碎化、环境污染、过度放牧、偷猎与非法贸易是青藏高原濒危兽类生存的主要威胁。相关法律法规的贯彻实施、自然保护地建设及开展的大量调查监测和研究,为青藏高原濒危兽类保护生物学研究提供了法律保障和科学依据。鉴于目前保护与管理工作的局限性,建议构建全面系统的大数据平台,开展青藏高原地区保护成效快速评估及自然保护地空间优化布局研究,将国际先进的交叉学科理论方法与实践创新优势相结合,为濒危兽类的保护与管理提供指导与建议,从而为我国生物多样性保护和生态文明建设提供重要的科技支撑。