野生動物多樣性是生物多樣性監(jiān)測與保護管理評價的關(guān)鍵指標(biāo)，因此對野生動物進行長期監(jiān)測是中國森林生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(CForBio)等大尺度生物多樣性監(jiān)測研究計劃的一個重要組成部分。2011年以來， CForBio網(wǎng)絡(luò)陸續(xù)在多個森林動態(tài)監(jiān)測樣地開展以紅外相機來監(jiān)測野生動物多樣性。隨著我國野生動物紅外相機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的初步形成,亟待建立和執(zhí)行基于紅外相機技術(shù)的統(tǒng)一監(jiān)測規(guī)范。基于多年來在我國森林動態(tài)監(jiān)測樣地紅外相機監(jiān)測的進展情況，以及熱帶生態(tài)評價與監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)針對陸生脊椎動物(獸類和鳥類)所提出的紅外相機監(jiān)測規(guī)范，本文從監(jiān)測規(guī)范和監(jiān)測注意事項等方面探討我國森林野生動物紅外相機監(jiān)測的現(xiàn)狀和未來。

野生動物監(jiān)測自動相機技術(shù) (automated　camera wildlife monitoring technology)或紅外相機技術(shù)(camera-trapping)是指通過自動相機系統(tǒng)(如被動式/主動式紅外觸發(fā)相機或定時拍攝相機等)來獲取野生動物圖像數(shù)據(jù)(如照片和視頻)。這些圖像數(shù)據(jù)可用來分析野生動物的物種組成、分布、種群數(shù)量、行為和生境利用等基礎(chǔ)信息,從而為野生動物保護管理和資源利用提供重要參考資料。作為一種非損傷性的取樣技術(shù),紅外相機技術(shù)正廣泛應(yīng)用于獸類和地棲性鳥類的監(jiān)測與研究。近年來 ,我國也在多個領(lǐng)域陸續(xù)采用紅外相機技術(shù)開展研究 ,包括**瀕危物種的重新發(fā)現(xiàn)和記錄，如2003年東北虎(Panthera tigris altaica) 、2008年印支虎(P. tigris  cor-betti)、2006年雪豹(Uncia  un-ica)，野生動物監(jiān)測和保護現(xiàn)狀評價，野生動物的空間分布格局和活動模式，2009年青藏鐵路沿線動物通道利用狀況的監(jiān)測和評價等。然而，目前我國尚未制定針對野生動物紅外相機監(jiān)測的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測規(guī)范。

目前僅熱帶生態(tài)評價與監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)提出并執(zhí)行了一個針對陸生脊椎動物(獸類和鳥類)多樣性的紅外相機監(jiān)測規(guī)范，并已在南美洲、非洲、亞洲等地的16個熱帶森林監(jiān)測樣地執(zhí)行，其中包括了世界熱帶森林研究中心設(shè)置的多個森林動態(tài)監(jiān)測樣地所在區(qū)域。然而，對于亞熱帶、溫帶等地的生態(tài)系統(tǒng)仍缺乏針對野生動物多樣性的紅外相機監(jiān)測規(guī)范。

野生動物多樣性是生物多樣性監(jiān)測與保護管理評價的關(guān)鍵指標(biāo)。開展野生動物監(jiān)測將有助于了解野生動物與森林植被動態(tài)之間的關(guān)系。例如 ,食果動物可通過取食、擴散種子等行為過程來影響植物種群更新及其分布，它們也是森林生態(tài)系統(tǒng)中物種多樣性維持的重要驅(qū)動因子。對野生動物進行長期監(jiān)測是中國森林生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)等大尺度生物多樣性監(jiān)測研究計劃的一個重要組成部分。

監(jiān)測規(guī)范

野生動物紅外相機監(jiān)測規(guī)范的建立和執(zhí)行應(yīng)包括4個環(huán)節(jié)：相機布設(shè)方案、監(jiān)測計劃實施和數(shù)據(jù)采集方案、數(shù)據(jù)管理方法及數(shù)據(jù)分析方法。

相機布設(shè)方案

相機布設(shè)方案的核心內(nèi)容是根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)確定抽樣方法。只有建立了統(tǒng)一的抽樣方法才有可能實現(xiàn)大區(qū)域尺度上不同監(jiān)測樣地之間的數(shù)據(jù)共享和對比研究。

監(jiān)測目標(biāo)

野生動物多樣性紅外相機監(jiān)測的主要目標(biāo)是對陸生獸類和地棲性鳥類群落和種群動態(tài)進行監(jiān)測，為生物多樣性保護管理和資源利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。具體內(nèi)容包括：

(1)掌握森林野生動物多樣性及種群的動態(tài)變化，揭示并評價影響其動態(tài)變化的關(guān)鍵因子。但我國多數(shù)區(qū)域缺乏詳細的野生動物本底資料 ,因此近期需要首先對每個監(jiān)測區(qū)的物種進行清查 ,初步掌握它們的分布、種群大小和活動規(guī)律等 ,建立物種名錄及其分布數(shù)據(jù)庫。

(2)揭示野生動物群落構(gòu)成、種群動態(tài)與植被動態(tài)之間的相互關(guān)系。隨著資料的積累和完善 ,可開展動植物相互關(guān)系等研究。

抽樣方案

為促進野生動物多樣性監(jiān)測數(shù)據(jù)共享、科研合作和信息交流,各樣地需要建立統(tǒng)一的抽樣方案。因為大尺度的長期監(jiān)測計劃如 CForBio覆蓋了我國多種森林植被類型，因此抽樣方案不能針對每個樣地的特殊性來設(shè)計，而應(yīng)充分考慮區(qū)域尺度的抽樣標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同樣地之間監(jiān)測數(shù)據(jù)的可比性。抽樣方案應(yīng)考慮4個基本的原則:獨立性、重復(fù)性、連續(xù)性和可比性。獨立性是指同一監(jiān)測樣地設(shè)置的相機位點之間所拍攝的個體或物種是否影響其他個體或物種的抽樣。重復(fù)性是保證抽樣是否滿足統(tǒng)計分析的基本要求,同時保證抽樣誤差*小化 ,提高抽樣的**程度。連續(xù)性是指在時間和空間上保證對同一相機位點進行連續(xù)監(jiān)測，這對長期監(jiān)測計劃是非常重要的?？杀刃允侵覆煌O(jiān)測樣地之間應(yīng)在同一監(jiān)測季節(jié) (如冬季或旱季 )完成相同抽樣強度 (如時間為30 d, 30個相機位點)的監(jiān)測任務(wù)。

根據(jù)監(jiān)測物種或類群的個體大小和活動范圍，可分別采用2種空間尺度的抽樣方案 :公頃網(wǎng)格抽樣方案和公里網(wǎng)格抽樣方案。

(1)公頃網(wǎng)格抽樣方案。首先在每個公頃網(wǎng)格中心預(yù)設(shè)潛在相機布設(shè)位點,在其附近20    m范圍內(nèi)選擇實際相機布設(shè)位點 (主要考慮靠近動物活動路徑的位置),確定和記錄每個相機布設(shè)位點的經(jīng)度、緯度和海拔等基本信息。相機布設(shè)密度為1臺/ha或1臺/2 ha。

按照這一方案 ,考慮CForBio各樣地的面積多在15–30ha之間，2011年起在每個森林動態(tài)監(jiān)測樣地分別布設(shè)16–40臺不等的紅外相機，覆蓋面積在25–80 ha。這一抽樣方案對于常規(guī)監(jiān)測計劃而言相對容易完成,但由于沒有考慮不同獸類物種的活動家域，相機位點之間的獨立性和重復(fù)性易被質(zhì)疑。

(2)公里網(wǎng)格抽樣方案。這是TEAM Network(2008)提出并執(zhí)行的監(jiān)測規(guī)范。自2007年以來，TEAM Network陸續(xù)在熱帶森林區(qū)域16個監(jiān)測樣地執(zhí)行該監(jiān)測方案。該方案建議在每個監(jiān)測區(qū)域建立2–3個公里網(wǎng)格的監(jiān)測樣方,按20–30臺相機組成一個相機列陣,相機布設(shè)密度為1臺/2km2或1臺/km2(圖1)，覆蓋面積可達60–120km2。每個相機位點在每年旱季(熱帶和亞熱帶區(qū)域 )或秋冬季 (溫帶區(qū)域)完成為期30 d的監(jiān)測。在相機數(shù)量少的情況下，30 d后相機組需要輪換到下一個監(jiān)測樣方。監(jiān)測樣方的選擇需考慮植被類型、海拔梯度和人類活動干擾梯度等。而具體相機位點的設(shè)置和布設(shè)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦?、行走路線、工作難度和**性等進行綜合考慮。

公里網(wǎng)格抽樣方案考慮了多數(shù)大中型獸類的活動范圍和分布情況。但目前對大型貓科動物的監(jiān)測效果不理想(Wearn et al., 2013)。此外,作為野生動物長期監(jiān)測方案,公里網(wǎng)格抽樣方案是對代表性植被類型的常規(guī)性監(jiān)測，不是針對整個區(qū)域(如保護區(qū))的**監(jiān)測，監(jiān)測強度適中,有一定的可操作性。從2014年起CForBio陸續(xù)在各森林動態(tài)監(jiān)測樣地執(zhí)行公里網(wǎng)格抽樣方案，相關(guān)數(shù)據(jù)也可與TEAM Network所轄的樣地之間進行對比研究。

野生動物多樣性紅外相機公里網(wǎng)格抽樣方案示意圖

監(jiān)測計劃實施和數(shù)據(jù)采集方案

這一環(huán)節(jié)的重點是執(zhí)行所制定的監(jiān)測規(guī)范。為了保證不同監(jiān)測樣地之間嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)測規(guī)范 ,需要制定野外相機布設(shè)計劃,包括成立相機布設(shè)小組、野外布設(shè)、技術(shù)培訓(xùn)和相關(guān)后勤保障等。

數(shù)據(jù)管理方法

通過紅外相機所獲取的大量圖像數(shù)據(jù)需要建立規(guī)范的數(shù)據(jù)庫,統(tǒng)一存檔管理，相機位點所記錄的數(shù)據(jù)信息也需要建立規(guī)范的記錄表格和相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。對于圖像數(shù)據(jù)和相機位點的數(shù)據(jù)信息需要及時錄入、存貯、備份，并上傳到中心數(shù)據(jù)庫。此外，由于圖像不是可直接統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)，因此需要從照片數(shù)據(jù)庫中篩選出有效照片(即拍攝到動物的照片)，完成物種識別和其他信息(環(huán)境因子)的挖掘。

照片或視頻所記錄的主要數(shù)據(jù)包括物種及其群體大小、分布(相機位點信息)、拍攝照片數(shù)、行為(重點為活動節(jié)律)和生境(植被、海拔等)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可從種群、群落和行為等方面來分析動物在監(jiān)測區(qū)域的基本特征。紅外相機數(shù)據(jù)詳細記錄了每張有效照片中動物個體(群體)的活動時間和空間位置,可用于分析各物種在時間和空間生態(tài)位上的規(guī)律，如捕食者與獵物、資源競爭等。每個物種所拍攝照片數(shù)不能直接用于估計種群密度，首先需要折算為獨立有效照片數(shù)，如單位時間(30 min或1h)內(nèi)同一相機位點中含同種個體的相鄰有效照片為 1張獨立有效照片，然后根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計模型來估計種群密度、相對豐富度指數(shù)和空間占有率等。此外，根據(jù)每個監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測結(jié)果可確定該區(qū)域內(nèi)動物群落水平的特征，如物種豐富度、多樣性指數(shù)等。

數(shù)據(jù)分析方法

  將照片數(shù)據(jù)信息提取和挖掘后,對有關(guān)數(shù)據(jù)(物種組成、物種分布、種群密度、行為、生境等 )進一步進行統(tǒng)計分析。然后把圖像數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計分析的結(jié)果整理成監(jiān)測報告、科研論文 (論著)、新聞報道、科普宣傳材料等以便對外公布。