基于红外相机的不可个体识别动物种群密度估算方法

种群密度估计对野生动物的保护和管理至关重要,也是动物生态学和保护生物学备受关注的研究热点,但对大中型兽类种群数量的准确估算一直面临挑战。红外相机是哺乳动物调查中普遍采用的工具,也是克服这一挑战的一种经济有效的方法。目前国际上已有多种方法采用红外相机数据估算不可个体识别动物的种群密度,但相关技术在我国的应用案例较少,本文旨在为国内研究者应用红外相机数据估算动物种群密度提供参考。首先,我们介绍了随机相遇模型(randomencounter model, REM)、随机相遇与停留时间(random encounter and staying time, REST)模型、相机前停留时间(time in front of the camera,TIFC)模型以及红外相机距离取样(cameratrapdistancesampling,CTDS)这四种模型的基本原理和假设;其次,描述了这些模型在野外调查中的技术要点,并给出数据处理与分析的建议;最后,总结了每个模型的数据需求、优点和缺点。虽然我国目前拥有估算种群密度的大量红外相机数据源,但有很多物种的数量尚未知晓,也没有一种方法对所有红外相机数据都是...     

探讨基于红外相机技术对大型猫科动物及其猎物的种群评估方法

红外相机技术的发展促进了对东北虎(Panthera tigris altaica)、东北豹(Panthera pardus orientalis)及其猎物种群的研究。本研究以珲春保护区春化和马滴达两个区域的监测结果为例, 介绍利用该技术对我国长白山区东北虎、东北豹及其猎物的种群评估方法, 包括监测位点的选择、相机的架设方式及参数设置、数据筛选、东北虎和东北豹体侧花纹个体识别方法、物种相对丰富度的计算以及捕食者与猎物丰富度关系模型的构建。最后就东北虎、东北豹体侧花纹个体识别技术的适用性、红外相机监测与传统调查方法的差异, 相机监测的误差进行了讨论。研究表明, 利用红外相机技术进行密度预测以及东北虎、东北豹个体自动识别技术还需继续完善。1对/25 km²的相机架设密度基本上满足对于珲春保护区春化至马滴达区域虎豹的监测强度要求, 但对于有蹄类则需要另外的监测方案。     

基于标记-重捕模型开展野生动物红外相机种群监测的方法及案例

红外相机技术的广泛应用推动了动物种群生态学研究方法的发展和革新, 特别是基于标记-重捕模型框架通过非损伤取样方式对物种数量和密度等种群参数的可靠估计, 为保护濒危物种和评估保护成效提供了有力的科学依据。对于身体上具有独特天然标记的动物(如多数猫科动物), 可依据红外相机拍摄身体上的独特斑点或条纹鉴别个体, 再运用标记-重捕模型, 估计动物种群数量、密度等参数。本文概述了标记-重捕模型的基本原理、特点以及国内外的应用, 特别是近年来发展出的空间标记-重捕模型。总结了从相机布设到数据分析的具体流程、操作原则, 并以青城山家猫为实例, 展示了应用红外相机数据通过空间标记-重捕模型估计种群密度和数量的基本步骤。最后展望了该模型在种群动态、景观廊道设计、资源选择等方面的应用和发展趋势。     

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。     

虎豹及有蹄类猎物种群数量监测方法概述

虎(Panthera tigris)和豹(P. pardus)及有蹄类猎物的种群数量监测是虎豹保护的核心任务, 也是制定有效管理、保护和恢复措施的基础。近年来, 国内外用于虎豹种群数量监测的方法主要有: 信息网络收集法、基于标志重捕模型的红外相机调查法和非损伤采样粪便DNA分析技术; 有蹄类猎物的监测方法主要有: 样线法、样带法、大样方法、红外相机调查技术和非损伤性遗传标志重捕法。每种监测方法基于的假设前提和生态学原理不同, 监测结果的准确度也不同。由于监测物种的生物学特征、种群分布状况、监测目标和空间尺度或环境因素各异, 每种方法的适用性也不同。本文从野外调查设计、数据收集、处理分析等方面对虎豹及其有蹄类猎物数量监测方法的应用过程和统计原理进行了介绍, 分析了各种监测方法的优缺点, 并针对在虎豹监测中相机布设密度过大可能造成的伪重复抽样, 以及应用虎豹监测设计的自动相机监测替代猎物种群监测数量的评估等不科学的方面进行了探讨和建议。     

基于红外相机技术对亚洲象个体识别和种群数量的评估

以云南西双版纳国家级自然保护区尚勇子保护区内亚洲象种群为研究对象,通过自动红外照相技术,估算了该地区亚洲象的最小种群数量。本研究于2016年1月,在研究区域内共布设了27个相机位点,野外安放时间为4个月。调查期间,每台相机的有效捕获日为9-52d不等（均值为24d）,红外相机有效捕获日621d,拍摄到亚洲象照片共1944张。通过红外相机照片开展个体识别,最终估算出尚勇保护区内亚洲象的最小种群数量为69头（其中成年象38头,亚成象15头,幼象16头）。拍到7头活动于中国-老挝边境区域的跨境象群。本文探讨利用红外相机拍摄的亚洲象照片进行个体识别的方法,指出与常规调查方法相比较的优势和不足,作为快速、实时有效的种群评估方法的价值。研究结果丰富了保护区内亚洲象种群数据库,为研究、制定和开展亚洲象保护行动提供重要支撑。     

西双版纳尚勇自然保护区野生印支虎及其三种主要有蹄类猎物种群现状调查

中国野生印支虎及其猎物种群状况的野外实地研究一直处于空白。本研究使用足迹鉴别法、粪堆计数法,首次对西双版纳尚勇自然保护区野生印支虎种群数量现状及该区域内的虎猎物种群状况进行了调查研究。结果显示:2004 ～ 2009 年间,确认西双版纳保护区存在3 只成年印支虎个体(2 雌1 雄),西双版纳尚勇保护区拥有比较丰富的有蹄类种群,其中虎的主要猎物:水鹿平均密度为7.63 (7.40 ～ 9.23)只/ km² ;赤麂平均密度为17. 39 (11.33 ～24.94)只/ km² ,野猪平均密度为10.26 (7.69 ～ 14.51) 只/ km² ,该区域虎猎物生物量为1 715. 74 kg/ km² 。本研究还探讨了该区域印支虎种群的保护前景以及中国境内开展虎种群调查的适用办法等。     

西藏墨脱县孟加拉虎种群数量调查

孟加拉虎曾在西藏墨脱县各乡镇均有分布记录,但自2002年后该地区未见确认报道。2013—2018年间,我们利用红外相机技术、信息网络收集法和足迹鉴定法调查了墨脱县孟加拉虎的9个潜在分布区域。结果显示,墨脱县仅存1~3只孟加拉虎非定居个体,仅在旱季(每年10月至来年3月)游荡活动于背崩乡、墨脱镇雅鲁藏布江南岸区,以及格当乡金珠藏布南岸区。该区域内孟加拉虎的保护前景不容乐观,其原因是多方面的。本文提出如下建议以加强针对野生孟加拉虎的保护:(1)继续加强虎的基础性监测;(2)加强针对偷盗猎活动的野外巡护与执法管理;(3)加强对原始森林的保护;(4)改善原住民生计,加强宣传教育,以减少对自然资源的消耗;(5)恢复与建立景观廊道,改善栖息地连通性,以促进虎的自然扩散;(6)加强不同机构与参与方之间的合作研究和技术交流。     

高山姬鼠种群数量动态及预测预报模型

为了摸清高山姬鼠种群数量变节变动规律,探讨其种群数量预测方法,采用夹夜法调查逐月捕获率,用捕获率为预测指标,建立种群数量预测预报模型。对1996-2008年贵州省大方县高山姬鼠种群数量动态及种群数量进行分析预测,结果表明:高山姬鼠主要分布于稻田、旱地耕作区,是大方县农田害鼠优势种,占总鼠数的62.32%。10a平均捕获率为(2.58±1.27)%,全年种群数量变动曲线呈单峰型,各年度种群数量的变化曲线基本相似,一年内种群数量在6月份出现1个数量高峰,平均捕获率达(4.63±3.03)%。不同年度、不同月份、不同季节之间种群数量存在显著差异。根据历年高山姬鼠种群数量变动幅度及发生危害情况,结合当地鼠害防治指标,制定了高山姬鼠种群数量分级标准。分析1996-2008年高山姬鼠数量高峰期前各月捕获率、种群繁殖参数(性比、怀孕率、胎仔数、睾丸下降率、繁殖指数)与数量高峰期6月种群密度的关系后发现,4月份种群数量基数与6月份种群密度之间相关极显著,运用回归分析方法,建立了应用4月份种群数量基数(X)预测数量高峰期6月份种群密度(Y)的短期预测预报模型:Y=1.7558X+0.1442,可提前2个月预测当年数量峰种群密度和发生程度,经回测验证,数值和数量级预测值与实测值基本相符,数值预测和数量级预测平均吻合率为92.84%、100.00%,结果比较准确,故该预测预报模型具有一定的实用性和可行性。     

物种相对多度指数在红外相机数据分析中的应用及局限

多度是衡量物种种群数量的参数之一, 多度的动态及其影响因素是种群生态学研究的经典问题。物种相对多度指数(relative abundance index, RAI)作为一种简单、便利的指标, 广泛应用于动物本底清查中。但RAI易受物种自身特征、探测率和环境因素的影响, 需要结合其他物种数量分析方法, 以验证其与种群大小的相关性。随着红外相机技术在野生动物调查中的广泛应用, 用红外相机数据估计动物种群数量的研究越来越多。目前, 基于红外相机数据计算RAI的方法有多种, 不同计算方法和应用范围存在差异, 亟需对现有方法和应用进行梳理。本文综述了根据红外相机数据计算物种相对多度的4种主要方法: (1)拍摄一张有效照片所需要的天数; (2)基于单位调查强度的物种拍摄率; (3)每个位点每天的物种拍摄率; (4)某一物种的照片数占所有物种的比例。总结了我国野生动物监测调查中采用红外相机方法计算RAI的应用现状。国内的研究主要采用第2种和第4种计算方法, 其中约72.5%的研究论文应用第2种计算方法, 而第4种方法一般适用于群落中的物种组成比较。我们建议根据红外相机数据计算RAI时尽量使用第2种计算方法, 这有助于研究或管理人员对不同研究中的物种RAI进行比较分析。     

Monitoring wildlife abundance and diversity with infra-red camera traps in Guanyinshan Nature Reserve of Shaanxi Province,China

Ecological indicators or indices have been widely used to simplify and measure complex ecosystems. It is critical to identify suitable indicators or indices to improve monitoring and understanding of complex natural systems. Camera trapping is an objective technique that can provide a large amount of information on wildlife. The purpose of our study is to explore the effective ecological indices for wildlife diversity analysis and monitoring in Guanyinshan Nature Reserve of Shaanxi Province, China. Since July 2009, a total of 18 cameras were installed in the reserve from August 2009 to July 2011, collecting 2115 photo captures during these 24 months. We developed five abundance indices, including relative abundance index (RAI), monthly relative abundance index (MRAI), time-period relative abundance index (TRAI), night-time relative abundance index (NRAI) and species abundance index (N) to integrate the information derived from captures. Results are: (1) 27 species were detected and 6 species had high RAI values of over 79.3%, including takin (Budorcas taxicolor), common goral (Naemorhedus goral), tufted deer (Elaphodus cephalophus), golden pheasant (Chrysolophus pictus), wild boar (Sus scrofa), and mainland serow (Capricornis sumatraensis). (2) MRAI shows a consistent monthly activity pattern of all animals being active in June and July and inactive in February. (3) TRAIs of the most abundant six species show that takin, tufted deer and common goral have the similar daily activity pattern with one peak at dawn and one peak at dusk. The daily activity patterns of golden pheasant and wild boar show that they are most active during the day time, with wild boar being particularly active at noon. NRAIs of mainland serow show the highest nocturnality and of golden pheasant the lowest nocturnality. (4) We estimated abundance of takin, tufted deer and wild boar by using our developed index. The abundance for the three species shows an increasing trend during the 2-year study period, particularly for wild boar. Our results provided an interesting comparison of species diversity and their activity patterns. As trapping continues we will have a consistent source of monitoring data to evaluate changes in species abundance and activities. Therefore, the conclusion is that the methods we used and the indices we developed are capable to estimate species activity patterns and abundance dynamics which are useful for future wildlife management in Guanyinshan Nature Reserve and elsewhere.     

佛坪自然保护区食竹鸟兽种类的初步调查

1991~2004年采用检查死亡个体的胃或嗉囊内容物、新鲜粪便和在野外直接观察动物采食的3种方法,在陕西佛坪国家级自然保护区对食竹的鸟兽种类进行了初步调查。巴山木竹和秦岭箭竹是大熊猫采食的主要食物资源。除大熊猫外,采食这两种竹的鸟兽有38种,隶属6目14科,其中鸟类9种,兽类29种。大量采食、中等采食和少量采食竹类的物种分别为1种、5种和33种,所占比例分别为2.6%、12.8%和84.6%。39种鸟兽均采食竹笋,其中32种只采食竹笋。黑熊和野猪是食竹笋量比较大的大型兽类,羚牛、鬣羚和斑羚3种牛科动物全年都采食竹类,其中以羚牛对竹叶的采食量最大。这些食竹鸟兽一方面直接与大熊猫竞争食物资源,特别是竹笋,另外也会间接地影响大熊猫对竹类的利用。     

利用红外相机对湖北后河自然保护区兽类和鸟类的初步调查

湖北后河国家级自然保护区,地处华中腹地,属武陵山东段余脉的一部分山地。该区域生物多样性高,但近15年来未对该地区的自然资源进行过全面调查。为深入了解该区域野生动物多样性现状及其变化,于2012年7月29日至2014年1月8日,在后河自然保护区设置红外相机监测位点53个,对保护区内的鸟类和兽类进行调查。红外相机共拍到鸟兽的独立有效照片1 963张。经鉴定,可以辨认的兽类共计4目12科19种;鸟类共计4目7科29种。在兽类中,野猪（Sus scrofa）,毛冠鹿（Elaphodus cephalophus）,中华斑羚（Naemorhedus griseus）的相对丰富度指数较高;在鸟类中,红腹锦鸡（Chrysolophus pictus）,红腹角雉（Tragopan temminckii）的相对丰富度指数较高。其中,黑熊（Ursus thibetanus）,猕猴（Macaca mulatta）,中华鬣羚（Capricornis milneedwardsii）,中华斑羚,红腹锦鸡,红腹角雉,松雀鹰（Accipiter virgatus）等为国家Ⅱ级重点保护动物;红腿长吻松鼠（Dremomys pyrrhomerus）,岩松鼠（Sciurotamias davidianus）,小麂（Muntiacus reevesi）,宝兴歌鸫（Turdus mupinensis）,棕噪鹛（Garrulax poecilorhynchus）,橙翅噪鹛（Garrulax elliotii）等为中国特有种。本文为今后后河自然保护区野生动物组成、种群动态、活动节律、生境利用、保育等长期监测工作以及后续的科学研究建立基础。     

Reclassification of the serows and gorals: the end of a neverending story?

相似文献   

Molecular phylogenetic status of the Korean goral and Japanese serow based on partial sequences of the mitochondrial cytochrome b gene

To investigate the molecular phylogenetic status of the Korean goral, Nemorhaedus caudatus raddeanus, and Japanese serow, Capricornis crispus, we determined partial sequences of the mitochondrial cytochrome b gene of twelve Korean gorals and sixteen Japanese serows, and compared them with those of the major lineages of Rupicaprini species including two other Nemorhaedus species and two other Capricornis species. The Korean gorals examined possessed two haplotypes with only one nucleotide difference between them, while the Japanese serows showed slightly higher sequence diversity with five haplotypes. Genetic distances and molecular phylogenetic trees indicated that there is considerable genetic divergence between the Korean goral and N. caudatus (the Chinese goral) [Groves and Shields (1996)], but virtually none between Korean and Russian gorals. The Korean and Russian gorals may therefore be distinct from the Chinese goral. The data highlight the importance of conservation of the goral populations of these regions, and the need to reconsider the taxonomic status of Korean and Russian gorals. Our study also clearly demonstrated sufficient genetic distance between serows and gorals to justify their assignment to separate genera. Of the three species of Capricornis, the Formosan serow, C. swinhoei is more closely related to C. sumatraensis than to the Japanese serow, suggesting that the Formosan serow is a distinct species. Preliminary data on intraspecific genetic variation in the Japanese serow are also presented.     

贵州麻阳河国家级自然保护区红外相机鸟兽监测

为进一步查清贵州麻阳河国家级自然保护区鸟兽多样性, 丰富生物编目, 我们于2018年7月至2019年8月利用红外相机进行公里网格全境布设监测。共记录兽类5目10科18属20种、鸟类7目18科34属42种, 其中新增保护区记录11种, 记录国家I级重点保护野生动物2种, 分别是黑叶猴(Trachypithecus francoisi)和白颈长尾雉(Syrmaticus ellioti), 国家II级重点保护野生动物大灵猫(Viverra zibetha)、白冠长尾雉(Syrmaticus reevesii)等7种。相对多度指数计算结果表明, 小麂(Muntiacus reevesi)、猪獾(Arctonyx collaris)和野猪(Sus scrofa)是该区域内常见兽类, 而地栖雉类则以红腹锦鸡(Chrysolophus pictus)和灰胸竹鸡(Bambusicola thoracicus)为主。分时段的相对多度指标表明, 小麂在6:00-15:00和17:00-21:00两个时段均保持活跃, 猪獾则偏好5:00-6:00和19:00-23:00活动, 野猪在6:00-7:00最为活跃, 红腹锦鸡活动高峰在12:00-13:00, 而灰胸竹鸡的活动高峰分别为14:00-15:00和16:00-17:00。在物种丰度上, 单个相机位点的平均拍摄物种数显示, 在缓冲区、灌丛及针阔混交林以及800-1,200 m海拔段上物种较多。监测结果有利于进一步掌握此区域的动物多样性资源并促进资源的保护与管理。     

观音山自然保护区和佛坪自然保护区大熊猫种群的分布格局

2007年10月和2008年4月,对佛坪自然保护区和观音山自然保护区内大熊猫的活动痕迹进行了样线调查,研究了该区内大熊猫种群及其同域主要伴生动物的分布情况,并分析了影响大熊猫活动分布格局的环境因素.结果表明：观音山和佛坪自然保护区的大熊猫及同域主要伴生野生动物的分布格局基本一致,大熊猫在观音山自然保护区的活动痕迹密度、范围均小于佛坪自然保护区;研究区内2个大熊猫高密度等级的活动中心均分布在佛坪自然保护区内;观音山自然保护区内的大部分地区无大熊猫活动;羚牛、斑羚、野猪等大熊猫主要伴生动物在观音山自然保护区内的活动痕迹数量高于佛坪保护区;人类干扰可能对大熊猫种群活动的分布格局产生影响.     

Temporal shifts as elusive responses to anthropogenic stressors in a mammal community

Conservation decision-making often relies on species’ distribution changes in response to anthropogenic disturbances but overlook their temporal responses. Filling the knowledge gap on the temporal shifts as elusive responses of wild animals to human activity is important because this may provide information for more proactive conservation planning. In this study, we used camera traps in a field survey technique to investigate the trade-offs between spatial and temporal responses of a mammal community to major human activities in Qinling Mountains, China. We focused on five most abundant mammalian species including giant panda (Ailuropoda melanoleuca), takin (Budorcas taxicolor), wild boar (Sus scrofa), tufted deer (Elaphodus cephalophus), and Chinese goral (Naemorhedus griseus), and examined the drivers of, and the trade-offs between the change of their spatial distributions and daily activity patterns in response to anthropogenic disturbances. We found that in response to human interferences, giant panda and takin mainly changed their distributions, while wild boar, tufted deer and Chinese goral altered their daily activity patterns, indicating the elusive responses of the latter species under anthropogenic stressors. In addition, anthropogenic stressors such as farming and tourism have more profound impacts on mammal communities than previously revealed by species distribution modeling only. For nature reserves that aim to conserve multiple species simultaneously, a more flexible, adaptive management framework is thus needed to capture the trade-offs between multiple species’ spatial and temporal responses to anthropogenic disturbance.

     

红外相机技术在北京雾灵山自然保护区兽类资源调查中的应用

为了调查北京市雾灵山自然保护区兽类资源情况,自2013年7月至2014年5月,在雾灵山32个位点处布放红外相机进行系统调查,累积相机工作日3630天,共拍摄到兽类有效照片494张,鉴定出10种动物,包括：狍（Capreolus capreolus）、斑羚（Nemorhaedus goral）、猪獾（Arctonyx collaris）、岩松鼠（Sciurotamias davidianus）、野猪（Sus scrofa）、狗獾（Meles meles）、豹猫（Felis bengalensis）、花鼠（Tamias sibiricus）、草兔（Lepus capensis）和黄鼬（Mustela sibirica）,隶属于4目7科;从分布型来看,这10种兽类主要以古北型为主（占70%）。常拍种有狍、岩松鼠、斑羚和猪獾;较常拍种有野猪、狗獾、豹猫、花鼠、草兔;偶拍种有黄鼬。文中还对不同海拔和不同植被类型动物相对丰富度、累积拍摄物种数与相机工作日关系及兽类G-F指数等进行了探讨。     

小兴安岭南坡春季野猪活动规律

2005年4~5月,在小兴安岭南坡利用无线电遥测技术对笼式活捕的12头野猪(Sus scrofa ussuricua)的活动规律进行144h的监测。结果表明,小兴安岭南坡野猪春季的活动高峰主要集中于8:00~18:00时,5个活动强度峰值分别为76.52%、89.23%、91.56%、78.79%和84.46%;活动规律表现为白天活动而夜间休息;活动时间略少于休息时间;雄性野猪日活动量大于雌性(P=0.021,t=2.474),差异显著,成体野猪的日活动量和亚成体差异不显著(P=0.287,t=-1.089),家族群野猪日活动量显著小于孤野猪(P=0.039,t=-2.194)。