我国森林动态监测样地的野生动物红外相机监测

<正>自2004年以来的10年中,中国森林生物多样性监测网络(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network,CForBio)参照世界热带森林研究中心(Center for Tropical Forest Science,CTFS)的监测规范和标准在全国陆续建立了至少12个森林动态监测样地(www.cfbiodiv.org/)。这些样地涵盖了我国不同纬度带的主要森林植被类型,已成为我国生物多样性长期监测与研究的重要平台。野生动物多样性是各个样地的重要监测内容,2009–2013年陆续有7个样地采用红外相机技术来监测兽类和地面活动鸟类的多样性。本专辑内以"森林动态监测样地"专题来     

红外相机技术在我国野生动物研究与保护中的应用与前景

20年来,红外相机技术在国内外野生动物研究、监测与保护中得到了广泛应用。基于红外相机技术,我国在野生动物生态学研究、动物行为学研究、稀有物种的探测与记录、动物本底资源调查、生物多样性监测及保护地管理与保护评价等领域取得了众多成果。目前,数学模型、统计分析方法和新的概念正在促进红外相机技术在野生动物监测研究与保护管理中的发展和推广应用。同时,随着红外相机技术的成熟、成本降低和应用普及,这一技术也将会被更多的野生动物研究人员、管理人员和自然保护区管理者所采用,并成为全国各级保护地和区域生物多样性监测研究的关键技术和方法。今后,建立并完善系统化的监测网络和数据共享平台、开发新一代的数据分析方法与模型,将是此项技术进一步发展和应用的主要方向。     

中国森林生物多样性监测网络: 二十年群落构建机制探索的回顾与展望

中国森林生物多样性监测网络(CForBio)目前已经沿纬度梯度从寒温带到热带布设23个大型森林动态样地, 监测1,893种木本植物, 代表我国木本植物种类的近1/6。CForBio的主要目标之一是研究森林群落的构建机制。本文综述了近20年来CForBio在群落构建机制探索方面取得的进展, 包括生物多样性时空格局、生境过滤、生物相互作用、局域扩散和区域因素以及利用新技术取得的新认知等。CForBio研究发现: (1)生境过滤和扩散限制共同决定种-面积关系及β多样性等多样性格局, 但二者的相对作用在不同样地及不同尺度存在差异; (2)生境过滤对局域群落构建的作用广泛存在, 但很难量化其对群落构建的重要性; (3)同种负密度制约在不同气候带样地普遍存在, 负密度制约的强度主要由植物菌根类型介导, 并随植物生活史类型、功能性状及环境变化而变化; (4)扩散限制在局域群落构建中发挥关键作用, 而区域因素如区域地质历史、区域物种库大小等塑造不同生物地理区群落之间的生物多样性差异; (5)宏观和微观两个方面的新技术促进群落构建机制的研究。在宏观方面, 遥感技术以低成本使大范围、多尺度的连续群落生物多样性监测和时空比较研究成为可能; 另一方面, 叶绿体基因技术和代谢组学等微观技术能促进推导群落构建的分子机制。同时, 本文还总结了以往研究的不足, 并展望了基于森林动态样地开展群落构建机制研究的未来发展, 特别强调了: (1)关注群落构建研究中的尺度问题; (2)深入开展多维度(物种、功能和系统发育)、多营养级生物互作相关的研究; (3)拓展全球变化对群落构建影响的研究; (4)融合观测-实验-模型多种手段开展群落构建机制的研究; (5)连结“群落构建理论研究”和“森林管理实践”。总之, 中国森林生物多样性监测网络的长期监测和联网研究是森林群落构建机制研究的重要基础, 也是推动群落构建理论、解决森林管理难题的重要平台。     

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。     

秦岭中段野生动物多样性的红外相机监测数据库平台介绍

秦岭地处我国中西部, 生物地理位置重要, 拥有丰富的生物多样性, 有大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、秦岭羚牛(Budorcas bedfordi)、金丝猴(Rhinopithecus roxellana)和朱鹮(Nipponia nippon)等4个秦岭森林旗舰物种, 被称为“秦岭四宝”。利用红外相机技术开展秦岭野生动物的非损伤性监测不仅可以为秦岭山系提供物种名录信息, 还可以为了解秦岭野生动物的行为和活动格局提供科学数据。清华大学环境学院生态团队自2009-2020年在秦岭中段南坡先后实施了7个项目, 对秦岭南坡的4个保护区进行了野生动物监测, 面积达1,113 km ²(26.5 km × 42 km), 红外相机位点数267个, 相机日数152,160天, 共获取红外相机照片855,260张。共鉴定出27种野生兽类和63种野生鸟类, 并应用这些照片数据开展了信息挖掘工作, 对野生动物行为、稀有物种、与生境的关系, 以及人为活动对野生动物的影响等领域进行了研究, 已取得部分成果。在此基础上建立了“秦岭中段野生动物多样性的红外相机监测数据库平台”, 供团队内部及合作者使用。通过10年的监测, 我们提出未来研究建议: (1)对于非常偶见的物种, 还需要更长的时间并在更多样化的生境布设相机, 以获取更多影像数据评估其现状; (2)数据库需要在更大程度和深度上进行信息挖掘, 尤其在种间关系、物种-生境关系、种群动态等方面; (3)对典型大种群数量的物种(如秦岭羚牛和野猪Sus scrofa)及食物链顶端大型捕食动物(如金钱豹Panthera pardus)进行种群动态研究, 为整个秦岭生态系统的健康持续提供科学支撑; (4)利用数据库的数据及今后红外相机监测数据进行野生动物疾病的发生发展监测研究。     

应用红外相机监测结果估计小型啮齿类物种的种群密度

红外相机(或称相机陷阱)技术可以提供物种组成、种群数量和行为等信息,广泛应用于野生动物的监测与管理。对于可以个体识别的物种,红外相机结合标志重捕法可准确估计其种群密度。但对于不可个体识别的动物,目前尚无成熟方法来估计其种群密度。建立了一个新方法,通过模拟个体运动并匹配红外相机监测数据来估计动物的种群密度。在长白山国家级自然保护区25hm2森林动态监测样地中,以每公顷一台的密度布设红外相机,调查小型啮齿动物的种群数量。在2011年和2012年冬季分别监测41d和40d。然后,设计模型模拟不同密度下啮齿类物种的运动过程,同时记录它们在25hm2的区域内被25台相机拍摄的次数。应用随机森林算法建立回归模型来匹配模拟结果与监测结果,估计啮齿类物种在样地内的密度及其置信区间。这是一种全新的利用红外相机监测数据估计种群密度的方法,可以填补对不可个体识别物种密度估计方法的空缺。     

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。     

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。     

“中国森林生物多样性监测网络”丛书介绍

<正>为了让国内外同行全面了解中国森林生物多样性监测网络(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network,简称CForBio)的整体状况和研究成果,中科院生物多样性委员会组织出版了"中国森林生物多样性监测网络"系列丛书。该系列丛书由中国林业出版社出版,是我国森林生物多样性监测和森林生态系统联网研究的重要基础资料。目前已经出版的图书如下:浙江古田山森林——树种及其分布格局.陈彬、米湘成、方腾、陈磊、任海保、马克平编著.2009.该书介绍了浙江省古田山亚热带常绿阔叶林中常见的木本植物159种,每个树种既有文字描述,又有