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。     

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。     

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。     

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。     

江西武夷山国家级自然保护区林下鸟类和兽类资源的红外相机监测

红外相机技术已成为野生动物监测的一种有效手段,在自然保护区物种资源的清查中具有重要的应用价值.为了进一步完善江西武夷山国家级自然保护区鸟兽的编目信息,2016年11月至2018年8月,我们按样线法布设了52台红外相机进行连续监测.本次调查累计18,417个相机工作日,拍摄到独立有效照片8,908张,记录到野生兽类与鸟类...     

海南尖峰岭国家级自然保护区森林动态监测样地鸟类和兽类多样性

2016年8月至2019年2月,我们利用红外相机对海南尖峰岭60 ha森林动态监测样地的鸟类和兽类进行了调查.共在79个位点上布设了红外相机,累积27,848个相机日,获得可鉴定到物种的独立有效照片15,320张.经鉴定,共拍摄到46种野生动物,包括16种兽类(隶属于6目11科)和30种鸟类(隶属于8目16科).其中,...     

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。     

野生动物多样性监测图像数据管理系统CameraData介绍

红外相机的应用获得了海量野生动物物种分布和行为的数据信息。然而,如何存贮和管理这些图像数据,并及时提供给研究者、管理决策部门和公众,已成为野生动物监测所面临的新问题。为此,中国科学院动物研究所组织研发了图像数据管理系统CameraData(http://cameradata.ioz.ac.cn)。这是一个开放的网络交互式平台,用于收集和管理通过红外相机所拍摄的野生动物图像数据,集成了野生动物图像数据规范存贮、标准化分析和共享功能。该系统的目标在于促进野生动物图像数据的快速分析和充分利用,为野生动物研究、保护和管理等提供服务。本文对其功能模块、主要构成和使用注意事项等进行了简要介绍。     

南岭森林哺乳动物多样性的红外相机监测

从2012 年11 月至2015 年1 月, 利用红外相机对广东南岭国家级自然保护区野生动物进行连续监测。经鉴定, 红外相机拍摄的哺乳动物有23 种, 隶属4 目 13 科20 属。红外相机监测结果准确反映了南岭保护区哺乳动物多样性和区系的基本特征, 并能记录到珍稀哺乳动物的代表种类。这表明红外相机技术可以作为哺乳动物多样性监测的主要方法。建议建立红外相机监测标准或规范, 开展哺乳动物多样性长期监测。     

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。     

利用红外相机技术对四川王朗国家级自然保护区野生动物物种多样性的初步调查

本研究以四川王朗国家级自然保护区为研究区域, 利用红外相机对保护区内的主要野生动物进行了初步调查, 分析了该区域的物种多样性现状、相机数量和相机工作日与物种数量间的关系以及物种的相对丰富度。结果表明: 42台红外相机共拍摄到物种独立照片1,793张, 鉴定出野生动物25种, 包括大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、四川羚牛(Budorcas tibetanus)和黄喉雉鹑(Tetraophasis szechenyii) 3种国家一级重点保护野生动物, 黑熊(Ursus thibetanus)、黄喉貂(Martes flavigula)、中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)、中华斑羚(Naemorhedus griseus)等8种国家二级重点保护野生动物。在相机数量增加到23台的时候拍摄到了本次记录的全部25种野生动物, 并且在单台相机工作日达到180天时, 物种数达到饱和。保护区内物种相对丰富度最高的是血雉(Ithaginis cruentus)(29.28)和毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)(15.78); 大熊猫的相对丰富度为8.09; 红腹角雉(Tragopan temminckii)、中华鬣羚和黄喉雉鹑的相对丰富度在2-5之间; 中华斑羚、勺鸡(Pucrasia macrolopha)、黑熊、四川羚牛和蓝马鸡(Crossoptilon auritum)的相对丰富度最低, 不到1。综上所述, 红外相机能够有效地对野生动物资源进行监测调查, 对于相对丰富度较低的物种需要投入更多的精力, 这些物种的栖息地保护对于自然保护区的发展至关重要。     

利用红外相机监测大熊猫种群恢复区域生物多样性

红外相机是一种经典的野生动物观测手段,具有连续性、非损伤性等一系列优点,可以很好地应用于对大熊猫（Ailuropodamelanoleuca）等重要野生动物物种的监测。2018年8月至2020年10月两年多时间,本研究在位于秦岭山系中段的陕西黄柏塬、观音山与佛坪三个国家级自然保护区中的4条沟谷（大南沟、破碾子沟、大古坪岩屋沟及龙潭子岩屋沟）共架设80台红外相机,对秦岭山系中段大熊猫种群恢复区域的野生动物活动情况进行非损伤性监测。监测期间共获得鸟类与兽类影像34514张,辨认并记录68个物种,包括兽类21种和鸟类47种,在此基础上建立野生动物影像数据库,并利用该数据库分析了监测区域的物种多样性状况。结果显示,研究区域的生物多样性比较丰富,各物种丰度分布较为均匀,鸟类的多样性高于兽类,而均匀性较低;在不同沟谷中,佛坪保护区龙潭子岩屋沟的群落丰富性和均匀性均很高,但动物绝对数量较少,有待进一步调查;观音山保护区破碾子沟的群落丰富性和均匀性则最低,应关注这一区域的生态恢复工作;黄柏塬自然保护区大南沟监测到的野生动物总有效照片数与大熊猫有效照片数均最多,侧面说明其在4条沟谷中生态情况恢复相对较好...     

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。     

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。     

利用红外相机调查北京松山国家级自然保护区的野生动物物种

红外相机是监测野生动物的有效工具,目前广泛用于兽类资源调查以及动物损害、鸟巢生态学、种群评估、行为生态学等研究领域。为了调查北京松山国家级自然保护区的野生动物,于2010年5—12月采用红外相机进行系统调查,在210个位点放置了红外相机,每台相机在每个地点上放置一个月。研究期间共拍摄到照片2203张,其中73%为兽类,12%为鸟类,13%为工作人员,2%为其它人员。共鉴定出17种兽类(分属5目10科)以及36种鸟类(分属5目17科)。兽类中拍摄率最高的前5种动物分别是岩松鼠(Sciurotamias davidianus)、猪獾(Arctonyx collaris)、豹猫(Prionailurus bengalensis)、狗獾(Meles meles)和貉(Nyctereutes procyonoides),鸟类中拍摄率最高的前5种动物分别是紫啸鸫(Myophonus caeruleus)、雉鸡(Phasianus colchicus)、松鸦(Garrulus glandarius)、勺鸡(Pucrasia macrolopha)和宝兴歌鸫(Turdus mupinensis)。红外相机在不同海拔、不同植被类型以及不同月份所拍摄动物的拍摄率不同:在1000—1400m的海拔段,拍摄率显著高于低海拔(600—1000m)以及中高海拔(1400—1700m);在阔叶林中的拍摄率最高,在针叶林、针阔混交林和灌丛中的拍摄率相似;秋季(8—10月)拍摄率较高,夏季(6—7月)次之,冬季(11—12月)最低。红外相机拍摄到的累积物种数与相机放置的时间成上升曲线,但曲线的增长速率逐渐变缓。研究表明红外相机适合于调查和监测大中型兽类和部分鸟类,所采集的动物数据以及拍摄的图片和视频资料将为保护区的监测、科研和环境教育提供资料。讨论了应用红外相机调查和监测野生动物的技术细节。     

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。     

利用红外相机调查浙江省凤阳山兽类和鸟类多样性

2008年11月至2009年11月,2010年8月至2016年8月期间,采用红外相机调查浙江凤阳山–百山祖国家级自然保护区内凤阳山片区的兽类和鸟类多样性。调查期内共布设98个不同相机位点（45个公里网格）,累计28 256相机日,共拍摄到8 208张有效独立照片,鉴定为18种野生兽类和38种野生鸟类物种,分别隶属5目12科和7目16科;家畜及家禽共5种。红外相机拍摄率最高的前5种野生动物依次为小麂（Muntiacus reevesi）（拍摄率CR=11.15）、白鹇（Lophura nycthemera）（CR=2.63）、黑麂（M. crinifrons）（CR=1.03）、野猪（Sus scrofa）（CR=0.96）、猕猴（Macaca mulatta）（CR=0.59）;国家I级重点保护野生动物2种,国家II级重点保护野生动物有6种;被中国脊椎动物红色名录评估为濒危（EN）、易危（VN）、近危（TN）的物种分别有2、4、9种。调查中记录到倭花鼠（Tamiops maritimus）、凤头鹰（Accipiter trivirgatus）和丘鹬（Scolopax rusticola）等15个物种为凤阳山保护区新记录种,其中斑尾鹃鸠（Macropygia unchall）为浙江省鸟类新记录物种。此外红外相机还拍摄到大量的人类活动照片,表明当地人类活动较为严重,应加强管理。调查结果提供了较为全面的凤阳山保护区兽类和鸟类的本底信息,为后续的保护管理和长期监测提供了数据支持和指导。     

基于红外相机陷阱技术的浙江清凉峰国家级自然保护区龙塘山区域鸟兽物种监测初报

利用红外相机对浙江清凉峰国家级自然保护区龙塘山区域鸟兽物种多样性和丰富度进行调查。于2013年6月—2014年10月,在12个位点放置红外相机,每台相机在每个位点放置时间为7~17个月。共获得鸟兽有效照片1 840张,有效照片中兽类占69.35%,鸟类占30.65%。经鉴定,兽类有9种,鸟类有14种。兽类中拍摄率最高的是小麂Muntiacus reevesi、花面狸Paguma larvata和黑麂Muntiacus crinifrons,鸟类中拍摄率最高的是白鹇Lophura nycthemera、勺鸡Pucrasia macrolopha和白颈长尾雉Syrmaticus ellioti。红外相机在不同海拔和植物群落中的拍摄率各不相同,1 018~1 260 m海拔段高于811~995 m;在常绿落叶阔叶混交林中的拍摄率最高,针阔混交林最低。研究表明,红外相机陷阱技术对于调查和监测大中型兽类和部分鸟类具有一定优越性,所采集数据及图片对保护区科研监测具有重要意义。     

基于相机陷阱技术的阿尔金山北坡水源地鸟兽物种监测

为调查阿尔金山北坡的鸟兽物种多样性和丰富度,2010 - 2012 年,利用相机陷阱调查技术对阿尔金山北坡的7 个水源地进行了监测。监测期间共记录到26 个物种,其中兽类11 种,鸟类15 种。记录到野骆驼、藏野驴等国家一级保护动物以及雪豹、猞猁、豺等稀有兽类,胡兀鹫、金雕、高山兀鹫等珍稀猛禽。食草动物中野骆驼是水源地占优势地位的物种,也是该地区分布最广的物种。食肉动物中狼和赤狐为广泛分布的物种。对于荒漠地区动物的调查,基于水源地的红外相机监测是一个较为可行的方法,同时也为研究社群结构、种间竞争以及不同物种资源利用生态位重叠和分离提供了可能。利用红外相机的水源地监测有助于评估环境变化和人为干扰对野生动物水源利用的影响,并为荒漠地区水源管理和保护提供参考。     

基于红外相机网络促进我国鸟类多样性监测:现状、问题与前景

近20年来,红外相机调查技术在我国生物多样性监测与野生动物研究中得到了广泛应用。已有的红外相机调查不仅关注哺乳动物类群,而且也记录到了大量鸟类物种,但大多被作为兽类监测中的兼捕(by-catch)记录。我们系统检索并收集了1992年以来,在我国使用红外相机技术的野生动物监测与研究所发表的学术文献、会议报告、新闻报道和部分未发表数据集共230篇(份),从中提取并汇总鸟类物种与分布记录。结果显示,全国通过红外相机技术共记录到至少393个鸟种,分属17目56科,占全国鸟类物种总数的28.67%,其中雀形目物种数最多(268种)。在科的水平上,记录到物种数最多的分别是鸫科(58种)、画眉科(50种)与雉科(42种);另有23科各仅记录到1个物种。在物种数及探测数方面,地面及林下层活动的森林鸟类均是红外相机记录到的绝对优势类群。已发表的红外相机鸟类记录具有区域性不均衡的特征,四川(16个)和云南(14个)是红外相机调查点最多的省区,而四川(160种)、云南(91种)和浙江(66种)则是记录到鸟类物种数最多的省区。据不完全统计,红外相机共记录到区域性鸟类物种新记录104种(次)。考虑到仍有大量红外相机调查中的鸟类记录被忽视或未及发表报道,我国红外相机所记录到的实际鸟类物种多样性应该更高。这些结果表明,红外相机技术在我国鸟类多样性监测和区域性编目工作中具有重要的作用,可以提供高精度、高质量和大数据量的鸟类物种分布数据。对于以鸡形目为代表的地栖鸟类,可以作为目标类群之一纳入现有的基于红外相机技术的标准化长期监测体系,而这样的监测体系也可以为其他鸟类类群的多样性编目和监测提供数据补充和支持。