中國生物多樣性監(jiān)測與研究網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及進(jìn)展

馮曉娟 米湘成 肖治術(shù) 曹 壘 吳 慧 馬克平,4

1 中國科學(xué)院植物研究所 北京 100093

2 中國科學(xué)院動(dòng)物研究所 北京 100101

3 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 北京 100085

4 中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049

生物多樣性是人類生存和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，是生態(tài)文明建設(shè)和民族永續(xù)發(fā)展的保障；生物多樣性科學(xué)也被稱為“關(guān)于人類未來的科學(xué)”。對(duì)生物多樣性的監(jiān)測與研究是生態(tài)學(xué)研究的國際前沿之一，是 21 世紀(jì)亟待突破的自然科學(xué)領(lǐng)域，也是支撐我國生態(tài)文明和“美麗中國”建設(shè)的科學(xué)基礎(chǔ)。目前，在氣候變化、人為干擾等多重的環(huán)境壓力下，我國正面臨生物棲息地喪失、生物多樣性下降的嚴(yán)峻局面。在此背景下，對(duì)我國關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)類型以及重要棲息地的生物類群進(jìn)行長時(shí)期、全方位、多類群的多樣性監(jiān)測，對(duì)于摸清我國生物多樣性的資源家底、時(shí)空動(dòng)態(tài)、威脅因子和保護(hù)現(xiàn)狀具有重要的戰(zhàn)略意義，也將為我國生物多樣性及重要生物資源的保護(hù)管理和有效利用提供科技支撐。

生物多樣性具有明顯的空間異質(zhì)性，網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測可以較系統(tǒng)地掌握監(jiān)測對(duì)象中生物多樣性變化的總體格局。全球、區(qū)域或者國家水平的專題性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)頗有成效，如環(huán)北極監(jiān)測網(wǎng)①http://caあ.is/monitoring.、瑞士的生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)②http://www.biodiversitymonitoring.ch/en/home.html.等。中國科學(xué)院生物多樣性委員會(huì)于 2004 年組織有關(guān)研究所的科研人員和院外相關(guān)單位的合作者共同建設(shè)了中國森林生物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)（CForBio），該專項(xiàng)網(wǎng)目前已發(fā)展為全球森林生物多樣性研究最活躍的組織之一。在 CForBio 的基礎(chǔ)上，中國科學(xué)院按照“科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)一布局”的原則于 2013 年啟動(dòng)建設(shè)中國生物多樣性監(jiān)測與研究網(wǎng)絡(luò)（Sino BON）。網(wǎng)絡(luò)以野外監(jiān)測樣地、樣帶、樣點(diǎn)建設(shè)為核心，借助分子生物學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、數(shù)碼影像和遙感技術(shù)、3D 形態(tài)識(shí)別與分析技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，從基因、物種、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和景觀等水平上對(duì)生物多樣性進(jìn)行多層次的全面監(jiān)測與系統(tǒng)研究，以實(shí)現(xiàn)全國典型區(qū)域重要類群中長期變化態(tài)勢分析的目標(biāo)，為國家履行《生物多樣性公約》、保護(hù)生物多樣性和生物資源提供詳實(shí)可靠的生物多樣性變化數(shù)據(jù)，為科普、教育、科研、生產(chǎn)與保護(hù)等各領(lǐng)域提供多樣化的信息服務(wù)與決策支持。2014 年，Sino BON 被亞太地區(qū)生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（AP BON）和全球生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（GEO BON）正式接受成為其成員網(wǎng)絡(luò)。

1 Sino BON概述

Sino BON 包括針對(duì)動(dòng)物、植物、微生物多樣性監(jiān)測的 10 個(gè)專項(xiàng)網(wǎng)和 1 個(gè)綜合監(jiān)測管理中心，監(jiān)測范圍涵蓋了全國 30 個(gè)主點(diǎn)和 60 個(gè)輔點(diǎn)。綜合監(jiān)測管理中心在 Sino BON 辦公室領(lǐng)導(dǎo)下負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定，匯交信息管理平臺(tái)建設(shè)以及近地面遙感監(jiān)測。

（1）動(dòng)物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，包括：①獸類多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，主要是通過紅外觸發(fā)相機(jī)推動(dòng)全國獸類生物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，建立我國野生動(dòng)物紅外相機(jī)監(jiān)測規(guī)范和數(shù)據(jù)分析規(guī)范，并建立第一個(gè)野生動(dòng)物多樣性監(jiān)測圖像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)獸類物種組成、種群動(dòng)態(tài)及其相關(guān)驅(qū)動(dòng)因子和生態(tài)影響開展長期監(jiān)測；②鳥類多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，主要通過衛(wèi)星追蹤技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)鳥類遷徙規(guī)律的監(jiān)測與研究，闡明環(huán)境變化對(duì)鳥類運(yùn)動(dòng)模式、種群數(shù)量和遺傳多樣性的影響機(jī)制；③兩棲爬行類多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，主要通過在全國典型區(qū)域監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)樣方和樣帶來監(jiān)測兩棲爬行動(dòng)物及其群落的時(shí)空變化，深入研究各類群捕食、競爭、共生等種間關(guān)系和動(dòng)態(tài)；④內(nèi)陸水體魚類多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，運(yùn)用水下機(jī)器人和魚探儀等先進(jìn)設(shè)備對(duì)重要水域的指示性魚類開展長期監(jiān)測，揭示氣候變化和人類活動(dòng)等與水生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵魚類類群的種群變化之間的關(guān)系；⑤昆蟲多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，選擇重要昆蟲類群（如蝴蝶、傳粉昆蟲、地表甲蟲、蚜蟲等），對(duì)其種類和數(shù)量進(jìn)行長期監(jiān)測，分析和評(píng)價(jià)昆蟲多樣性變化及其關(guān)鍵影響因素；⑥土壤動(dòng)物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，選擇我國典型區(qū)域的地帶性植被類型，分別以大型、中型和小型土壤動(dòng)物的代表性類群為對(duì)象，就物種多樣性、食性與功能群及土壤動(dòng)物生存環(huán)境變化等開展長期監(jiān)測。

（2）植物多樣性監(jiān)測網(wǎng)，包括：①森林植物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，在重要森林和灌叢群落的典型地段建立模式植物群落，并將其與大型森林樣地建立聯(lián)系，在區(qū)域到全國尺度上構(gòu)建森林監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)加強(qiáng)大樣地網(wǎng)絡(luò)的功能性狀等監(jiān)測，并與動(dòng)物和微生物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)合作，推動(dòng)森林生物多樣性變化的全面監(jiān)測；②草原荒漠植物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，以植被分類系統(tǒng)的群系為基本單元，在草原荒漠植被主要群系的典型地段建立模式植物群落監(jiān)測固定樣方，定期復(fù)查，統(tǒng)一描述規(guī)范，長期監(jiān)測草原荒漠植物多樣性變化；③林冠生物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，通過在我國典型森林植被區(qū)安裝 8 個(gè)森林塔吊，構(gòu)建了林冠生物監(jiān)測的世界級(jí)平臺(tái)（全球共 19 個(gè)），并開展了孢子植物、無脊椎動(dòng)物和樹棲微生物等地帶性森林林冠生物多樣性的調(diào)查與監(jiān)測。

（3）微生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)，包括：土壤微生物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)，采用現(xiàn)代高通量測序技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)和傳統(tǒng)的微生物學(xué)方法，對(duì)森林、草原和荒漠等不同植被類型的土壤微生物的群落組成、多樣性及土壤基因組的組成與多樣性等開展長期定點(diǎn)監(jiān)測，以揭示土壤微生物物種和基因多樣性的分布規(guī)律和時(shí)空格局變化。

2 Sino BON的重要成果

在“十二五”和“十三五”規(guī)劃的重點(diǎn)支持以及中國科學(xué)院 19 個(gè)研究所的共同努力下，Sino BON 打造了以森林動(dòng)態(tài)大樣地為平臺(tái)的生物多樣性綜合研究模式，建成了以近地面遙感、衛(wèi)星追蹤、分子生物學(xué)等先進(jìn)技術(shù)為支撐的生物多樣性網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測體系，構(gòu)建了覆蓋我國主要生態(tài)系統(tǒng)類型、涵蓋多種生物類群的生物多樣性研究綜合平臺(tái)。在過去幾年中，Sino BON 下啟動(dòng)較早的 3 個(gè)旗艦子網(wǎng)在森林大樣地平臺(tái)建設(shè)與研究、大型動(dòng)物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星追蹤鳥類遷徙等方面取得了標(biāo)志性的重要成果，為我國生物多樣性監(jiān)測與研究工作的開展起到了示范作用。

2.1 打造了森林動(dòng)態(tài)大樣地綜合研究平臺(tái)

森林是地球上生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)之一。我國森林覆蓋面積廣、類型眾多，植物物種豐富。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及“退耕還林（草）”“天然林保護(hù)”等重大生態(tài)工程的實(shí)施，我國的森林覆蓋、組成以及多樣性都發(fā)生了巨大的變化。長期有效地對(duì)森林植物多樣性進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)于進(jìn)一步解釋森林物種共存及群落動(dòng)態(tài)，以及預(yù)測未來森林生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的變化趨勢有著重要意義；也為森林可持續(xù)經(jīng)營及生物多樣性保護(hù)提供可靠的科學(xué)依據(jù)[1]。

森林植物多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)（以下簡稱“森林網(wǎng)”）③http://www.cfbiodiv.org/.自 2004 年開始建設(shè)，目前已在全國建成了18 個(gè)大型的固定監(jiān)測樣地，以及 50 多個(gè) 1—5 ha 的輔助樣地，覆蓋了寒溫帶針葉林、溫帶針闊混交林、暖溫帶落葉闊葉林、亞熱帶常綠闊葉林、熱帶雨林等我國主要的地帶性森林類型，是全球第一個(gè)具有完整緯度梯度的森林監(jiān)測研究網(wǎng)絡(luò)[2]。森林網(wǎng)長期開展模式植物群落（群落特征參數(shù)及其所在環(huán)境的部分特征參數(shù)）和植物功能性狀（形態(tài)性狀、生理性狀、物候性狀）的動(dòng)態(tài)觀測和研究，科學(xué)目標(biāo)是在全國尺度上研究不同典型地帶性森林的生物多樣性維持機(jī)制及生物多樣性變化效應(yīng)，同時(shí)對(duì)重大生態(tài)保護(hù)工程的生物多樣性保護(hù)效果進(jìn)行有效性評(píng)估和驗(yàn)證型監(jiān)測[2]。近年來，大型動(dòng)態(tài)樣地已經(jīng)從建立之初的以群落生態(tài)學(xué)研究為主發(fā)展為多學(xué)科交叉的生物多樣性科學(xué)綜合研究平臺(tái)。森林網(wǎng)的建設(shè)極大地推動(dòng)了森林生物多樣性的相關(guān)研究。自 2014 年以來，共發(fā)表森林網(wǎng)相關(guān)成果論文約 219 篇，其中 SCI 論文 171 篇，在國內(nèi)外同行中產(chǎn)生了非常積極的影響。其主要成果包括 3 個(gè)方面。

（1）利用功能性狀、轉(zhuǎn)錄組和長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，從多個(gè)角度闡明了植物多樣性分布格局的內(nèi)在機(jī)制，支撐了生物多樣性理論的發(fā)展。利用森林網(wǎng)長期監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同植被類型的群落中物種分布大部分呈聚集狀態(tài)[3]，不同緯度地帶的森林中都存在普遍的密度制約現(xiàn)象[4]，生態(tài)位過程和中性過程在森林的群落構(gòu)建中共同發(fā)揮著重要作用[5]，系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)都普遍顯著地偏離隨機(jī)結(jié)構(gòu)[6]，群落內(nèi)的種間均存在較強(qiáng)的相互作用，且溫帶樹種間比熱帶作用更強(qiáng)[7]。此外，將個(gè)體水平的功能性狀引入樹木生長模型，結(jié)合對(duì)古田山森林動(dòng)態(tài)大樣地 59 個(gè)物種 822 株樹的季節(jié)性生長動(dòng)態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)植物生長的差異主要由個(gè)體水平上的功能策略差異造成[8]，是形成群落季節(jié)性動(dòng)態(tài)的根本原因。進(jìn)一步利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)與光相關(guān)的同源基因相似性對(duì)古田山 85 種木本植物幼苗存活產(chǎn)生顯著影響，從而證明了光環(huán)境的過濾作用對(duì)群落多樣性格局形成的重要性[9]。以上工作突破了傳統(tǒng)研究方法的局限性，推進(jìn)了新方法和新技術(shù)在生物多樣性研究方面的應(yīng)用，并促進(jìn)了學(xué)術(shù)界對(duì)我國森林生物多樣性形成和維持機(jī)制的理解。

（2）揭示了森林群落中植物與微生物的互作機(jī)理，開啟了多類群交互關(guān)系研究的新階段。微生物與植物的相互作用是森林多樣性研究中不可或缺且亟待加強(qiáng)的部分。Gao 等[10]通過對(duì)古田山亞熱帶山地森林土壤真菌群落的研究發(fā)現(xiàn)，不同地形條件下土壤真菌和植物間的關(guān)聯(lián)存在明顯分異：山脊生境中，微生物多樣性與植物多樣性、土壤養(yǎng)分和濕度顯著相關(guān)；而在山谷生境中，微生物多樣性與生境凸度及植物大小顯著相關(guān)。此外，譜系相關(guān)性是形成植物和微生物互惠共生網(wǎng)絡(luò)的重要原因，植物及其叢枝菌根菌共生體的譜系保守性是亞熱帶常綠闊葉林群落構(gòu)建機(jī)制之一[11]。以上研究凸顯了不同生物類群的交互作用是維持生物多樣性的重要機(jī)制，多物種、多營養(yǎng)級(jí)互作關(guān)系的研究也是森林大樣地未來工作的重點(diǎn)之一。

（3）發(fā)展了近地面遙感與森林網(wǎng)實(shí)測數(shù)據(jù)相結(jié)合的研究體系，為森林生物多樣性監(jiān)測與研究方面發(fā)揮了示范作用。近年來，隨著無人機(jī)在生態(tài)學(xué)中應(yīng)用的快速發(fā)展，使得森林生物多樣性的研究實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)到面的拓展。由森林網(wǎng)主辦的“激光雷達(dá)森林生態(tài)應(yīng)用培訓(xùn)班”自 2015 年已經(jīng)成功舉辦 5 屆，來自中國科學(xué)院、北京大學(xué)、國家林業(yè)科學(xué)院等 100 余家院校和科研單位的參會(huì)人員達(dá) 1 000 名，促進(jìn)了激光雷達(dá)在森林生物多樣性監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。在鼎湖山亞熱帶森林動(dòng)態(tài)樣地，通過無人機(jī)搭載相機(jī)拍攝高分辨率影像獲取林冠參數(shù)（林窗和林冠高度），并將其與地面森林網(wǎng)實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)合，更好地解析了森林植物多樣性的空間分布格局[12]。當(dāng)前激光雷達(dá)（LiDAR）、高光譜和多光譜等設(shè)備在森林動(dòng)態(tài)樣地及更大范圍的應(yīng)用，使得森林三維可視化與更多功能性狀數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取成為可能，是未來研究森林群落構(gòu)建機(jī)制的全新方向。

2.2 紅外相機(jī)技術(shù)應(yīng)用推動(dòng)了全國大型動(dòng)物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

獸類類群和物種多樣，分布范圍廣，適應(yīng)于多種的生境類型，對(duì)棲息地變化特別敏感，是生物多樣性保護(hù)管理與評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指示類群。長期以來，我國對(duì)獸類本底資源仍未完全掌握，許多重要物種的種群現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)尚不清楚，缺乏長期監(jiān)測數(shù)據(jù)。例如，2007 年在陜西鎮(zhèn)坪發(fā)生的“華南虎事件”凸顯我國獸類資源長期監(jiān)測的不足。許多大中型獸類是重要的珍稀瀕危物種，因此對(duì)我國珍稀獸類資源的監(jiān)測和研究仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。開展獸類資源保護(hù)、瀕危物種適應(yīng)策略、致危過程和機(jī)制的研究需要多樣化和層次化的數(shù)據(jù)資料。

獸類多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)（以下簡稱“獸類網(wǎng)”）是 Sino BON 的專項(xiàng)網(wǎng)之一，重點(diǎn)對(duì)分布于我國境內(nèi)的陸生獸類物種多樣性及資源進(jìn)行監(jiān)測與研究。根據(jù)我國獸類資源的地理分布特征和多樣性格局，獸類網(wǎng)建立依靠紅外相機(jī)監(jiān)測技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、“3S”技術(shù)等先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)的公共服務(wù)平臺(tái)，完善監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，探索獸類資源常態(tài)監(jiān)測的長期方案，促進(jìn)國家獸類資源監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化和信息化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)獸類本底資源開展長期調(diào)查和監(jiān)測，為國家生物多樣性保護(hù)和生物資源可持續(xù)利用提供科學(xué)數(shù)據(jù)和咨詢建議。獸類網(wǎng)擬重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：① 探討全球變化背景下我國獸類多樣性變化趨勢及其關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子，闡明我國獸類多樣性分布及其格局形成、演變與維持機(jī)制，闡明獸類種群和群落動(dòng)態(tài)對(duì)全球變化的響應(yīng)機(jī)制；② 探討我國獸類多樣性變化所造成的生態(tài)后果，如頂級(jí)捕食者的功能缺失對(duì)獵物種群和植被動(dòng)態(tài)的影響；③ 探討珍稀瀕危物種的種群動(dòng)態(tài)、繁殖生物學(xué)、遺傳學(xué)特性與其種群維持及恢復(fù)的關(guān)系，揭示瀕危物種的生態(tài)與遺傳學(xué)機(jī)制，闡明珍稀瀕危物種的致瀕因子及其保護(hù)對(duì)策，為以國家公園為主體的自然保護(hù)地建設(shè)提供科技支撐和決策依據(jù)[13]。目前，獸類網(wǎng)的主要工作進(jìn)展包括 4 個(gè)方面。

（1）全面建設(shè)以紅外觸發(fā)相機(jī)為核心技術(shù)的監(jiān)測示范樣區(qū)，開展合作研究與示范應(yīng)用，推進(jìn)了我國大型動(dòng)物的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測與研究。獸類網(wǎng)在中國科學(xué)院、中華人民共和國人與生物圈國家委員會(huì)和國際動(dòng)物學(xué)會(huì)等部門的支持下，與國內(nèi)多家科研院所和保護(hù)區(qū)開展合作研究，在全國陸續(xù)建立了獸類監(jiān)測示范樣區(qū) 30 余個(gè)，涉及大興安嶺寒溫帶森林、針闊混交林、落葉闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、常綠闊葉林、西雙版納熱帶森林等我國主要森林植被類型。每個(gè)監(jiān)測樣區(qū)布設(shè)了 20—150 臺(tái)紅外相機(jī)，采用公頃網(wǎng)格方案和公里網(wǎng)格方案監(jiān)測大中型獸類和地面活動(dòng)鳥類[13,14]。

（2）率先制定我國大中型動(dòng)物紅外相機(jī)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)性、一致性和可比性。獸類網(wǎng)建立以來致力于建立和完善基于紅外相機(jī)技術(shù)的我國野生動(dòng)物（獸類）多樣性技術(shù)規(guī)范和數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)。自 2014 年以來，在全國范圍內(nèi)和相關(guān)自然保護(hù)區(qū)開展了 50 余次不同層次的監(jiān)測技術(shù)培訓(xùn)和數(shù)據(jù)分析培訓(xùn)，培訓(xùn)各類學(xué)員 4 000 余人次，培養(yǎng)了野生動(dòng)物監(jiān)測研究隊(duì)伍，為全面推進(jìn)我國野生動(dòng)物紅外相機(jī)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測研究工作起到了承前啟后的作用。與國家林業(yè)和草原局合作制定的《全國野生動(dòng)物自動(dòng)相機(jī)法調(diào)查監(jiān)測技術(shù)規(guī)程細(xì)則》于 2017 年發(fā)布。該技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)我國自然保護(hù)地陸生大中型動(dòng)物生物多樣性的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測和研究，有利于與全國自然保護(hù)地生物多樣性進(jìn)行比較研究，極大地推動(dòng)了我國自然保護(hù)地野生動(dòng)物資源常規(guī)監(jiān)測研究和生物多樣性保護(hù)的發(fā)展。

（3）組織研發(fā)獸類多樣性監(jiān)測的圖像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，為野生動(dòng)物保護(hù)研究提供大數(shù)據(jù)支撐。獸類網(wǎng)率先在國內(nèi)研發(fā)了針對(duì)紅外相機(jī)監(jiān)測數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) CameraData（v1.0）④http://cameradata.ioz.ac.cn.。該系統(tǒng)為所有上傳的圖像數(shù)據(jù)建立規(guī)范的分析標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化管理和遠(yuǎn)程共享，并將按監(jiān)測區(qū)域和類群（物種）建立多種類型的數(shù)據(jù)庫、圖片庫和物種分布地圖等[15]。目前，CameraData 收集了來自全國 40 余個(gè)監(jiān)測樣區(qū)圖像數(shù)據(jù)，超過 300 多萬張，已鑒定獸類 110 余種和鳥類 270 余種，為開展大中型獸類種群和群落多樣性長期監(jiān)測研究建立科學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

（4）為以國家公園為主的自然保護(hù)地體系建設(shè)提供科技支撐。通過紅外相機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，從全國尺度上獲得了我國眾多重要大中型動(dòng)物的分布和種群數(shù)據(jù)，涉及大熊貓、金絲猴、雪豹等國家 I 級(jí)、II 級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物達(dá) 200 多種，同時(shí)記錄了食腐、捕食、領(lǐng)地標(biāo)記和繁殖等野生動(dòng)物鮮為人知的行為。通過獲取旗艦物種和關(guān)鍵物種的種群數(shù)量、空間分布等數(shù)據(jù)，為以國家公園為主的自然保護(hù)地體系建設(shè)提供了科學(xué)決策依據(jù)。

2.3 利用衛(wèi)星追蹤技術(shù)監(jiān)測鳥類遷徙

鳥類是生物多樣性評(píng)估與監(jiān)測以及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)[16]。2006 年《生物多樣性公約》第八次締約方會(huì)議確定了生物多樣性指標(biāo)聯(lián)盟體系，在所有 29 項(xiàng)具體指標(biāo)中，有 4 項(xiàng)指標(biāo)包括了對(duì)鳥類的種類、數(shù)量、分布以及受脅等級(jí)變化的評(píng)估[17]。根據(jù)公約，世界各國都有義務(wù)開展鳥類的長期監(jiān)測工作，為全球生物多樣性評(píng)估提供數(shù)據(jù)。全球有 9 條鳥類遷徙路線，由于人口和經(jīng)濟(jì)的快速增長，東亞—澳大利亞遷徙路線 50% 的已知種群數(shù)量下降，成為全球最受威脅的遷徙路線。中國處于中亞和東亞遷徙路線的中心位置，至關(guān)重要。中國目前記錄鳥類 1 445 種，特有種 93 種[18]，分為遷徙鳥和留鳥兩大類群。國際社會(huì)非常期待中國科學(xué)家能夠領(lǐng)頭推動(dòng)遷徙路線鳥類的研究和保護(hù)工作以及豐富鳥類資源的形成與保持機(jī)制。

中國鳥類多樣性監(jiān)測專項(xiàng)網(wǎng)（以下簡稱“鳥類網(wǎng)”）根據(jù)發(fā)展目標(biāo)，擬定了 3 期 15 年的工作規(guī)劃：第一期（2014—2018 年），建立東亞五國和俄羅斯緊密合作的團(tuán)隊(duì)，在東亞開展對(duì)重要物種和重要區(qū)域的監(jiān)測研究；第二期（2019—2023 年），在歐亞大陸建立野外監(jiān)測站，建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制，創(chuàng)立基于大數(shù)據(jù)的分析方法，實(shí)現(xiàn)亞歐大陸鳥類監(jiān)測和研究的信息化，推動(dòng)學(xué)科發(fā)展；第三期（2024—2028 年），在全球建立野外監(jiān)測站，建立全球鳥類監(jiān)測和研究的信息化系統(tǒng)，掌握并預(yù)測鳥類的分布格局和趨勢，闡明環(huán)境變化對(duì)鳥類運(yùn)動(dòng)模式、種群數(shù)量和遺傳多樣性的影響機(jī)制。該工作規(guī)劃和國際頂尖雜志對(duì)行業(yè)發(fā)展的預(yù)期不謀而合，將開啟動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究的新紀(jì)元[19,20]。同時(shí)，遷徙鳥類攜帶先進(jìn)生物遙測設(shè)備，追隨季節(jié)性資源，在年生活周期中利用不用的區(qū)域生活，其遷徙路線及規(guī)律可闡明生態(tài)系統(tǒng)及鳥類多樣性之間的關(guān)聯(lián)和耦合，對(duì)評(píng)估生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和構(gòu)建生態(tài)安全戰(zhàn)略具有重要意義[21,23]。

鳥類網(wǎng)首批在全國布局了 38 個(gè)監(jiān)測位點(diǎn)。自 2014年以來，每年 1—2 月開展鳥類重要越冬區(qū)同步調(diào)查，覆蓋長江中下游五省的 88 個(gè)湖泊共 1 038 個(gè)區(qū)域，面積 13 037 平方公里，監(jiān)測物種 98 種?；诒O(jiān)測數(shù)據(jù)，確定了全國 422 個(gè)重要鳥類和生物多樣性位點(diǎn)[22]，被納入國家生態(tài)紅線保護(hù)的范圍，服務(wù)于生態(tài)安全格局部署。相關(guān)研究結(jié)果在 Nature Communications、Current Biology 等國際期刊發(fā)表[24-27]，推動(dòng)了新興學(xué)科“運(yùn)動(dòng)生態(tài)學(xué)”在我國的發(fā)展及創(chuàng)新。因此，英國鳥類學(xué)會(huì)邀請(qǐng)曹壘在其 2019 年年會(huì)上作了題為《利用水鳥遙測數(shù)據(jù)支持中國淡水濕地保護(hù)》的榮譽(yù)講席報(bào)告（Alfred Newton Lecture）。鳥類網(wǎng)的主要工作進(jìn)展包括 4 個(gè)方面。

（1）主持建立了亞洲最大的鳥類實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)，為深度參與全球生態(tài)環(huán)境治理奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過 2014 年和 2017 年主辦國際會(huì)議等交流方式，聯(lián)合俄羅斯、蒙古國、韓國、日本等國的 40 多位鳥類學(xué)家，簽署合作協(xié)議，共建立 16 個(gè)國外監(jiān)測位點(diǎn)，將監(jiān)測工作擴(kuò)展到了歐亞大陸，填補(bǔ)了國外合作監(jiān)測位點(diǎn)的空白，得到中央電視臺(tái)《新聞聯(lián)播》報(bào)道。位點(diǎn)主要分布在北極的大河河口、蒙古高原濕地、中-俄邊界的黑龍江流域、日本和韓國沿海濕地、哈薩克斯坦北部、格陵蘭島、德國、丹麥和愛爾蘭等重要鳥區(qū)。主持建立了亞洲最大的鳥類實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，共在 63 種 2 509 只鳥類個(gè)體上安裝了遙測設(shè)備，確立了這些物種遷徙路線的結(jié)構(gòu)，為其年生活周期中關(guān)鍵位點(diǎn)的研究和保護(hù)奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以及為中國聯(lián)合俄羅斯與東亞五國深度參與全球生態(tài)環(huán)境治理奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）證實(shí)了野生雁類受困于長江濕地。對(duì) 5 個(gè)物種 67 只野生雁類的高科技追蹤結(jié)果表明，不同于北美、歐洲及鄰近的日本和韓國，中國的雁類不愿意從它們世代棲息的濕地遷移到農(nóng)田中覓食。證實(shí)了這些鳥類仍忠于其世代相傳的棲息地。研究結(jié)果可以解釋同一物種在不同越冬地的種群趨勢：在日本和韓國越冬的雁類在農(nóng)耕地中以稻谷等為食物，其種群數(shù)量不斷增長。而中國的越冬雁類受困于濕地中，以有限的濕地資源為食物。它們極少在周圍的農(nóng)耕地覓食。這可能是因?yàn)檗r(nóng)民在農(nóng)田中放養(yǎng)家鵝和家鴨導(dǎo)致留給野生雁群的食物極少，以及離開濕地的雁類面臨更高的非法捕殺風(fēng)險(xiǎn)[25]。

（3）發(fā)現(xiàn)了中國東北是東亞遷徙路線最重要的停歇地，而俄羅斯遠(yuǎn)東的泰加林是水鳥遷徙的天然屏障。鳥類遷徙中的遷徙屏障，可以極大地影響遷移策略。發(fā)現(xiàn)并理解遷徙屏障對(duì)遷徙的影響，與遷徙鳥類保護(hù)密切相關(guān)。研究追蹤了 44 只在北極繁殖的大體型水鳥。通過追蹤數(shù)據(jù)首次發(fā)現(xiàn)，盡管這些鳥的生態(tài)環(huán)境和遷徙路線不同，但是它們均不停歇地飛越遠(yuǎn)東地區(qū)的針葉林。這意味著泰加林缺乏這些長途遷徙候鳥合適的棲息地。該結(jié)果強(qiáng)調(diào)了中國東北春季遷徙停歇地以及鳥類秋季遷徙出發(fā)前北極地區(qū)的極端重要性——確保鳥類能順利跨越荒涼的泰加林生物群落，以便維護(hù)這些群體在整個(gè)年度周期的需要[26]。

（4）證明了“驅(qū)動(dòng)鳥類遷徙的綠色波浪理論”不具普適性，為遷徙鳥類的研究和保護(hù)提出了新思路。“綠色波浪”假說是關(guān)于動(dòng)物遷徙驅(qū)動(dòng)機(jī)制的經(jīng)典理論，認(rèn)為食草動(dòng)物的遷徙是由區(qū)域植物葉片生長的高峰驅(qū)動(dòng)。為系統(tǒng)地檢驗(yàn)“綠色波浪”假說，鳥類網(wǎng)研究者創(chuàng)新地引入了隨機(jī)模擬方法，研究了歐洲、亞洲和北美洲的遷徙天鵝、雁類和鴨類，共 10 個(gè)物種、14 個(gè)種群、222 次春季遷徙。結(jié)果顯示，“綠色波浪”僅能解釋個(gè)別地區(qū)少量草食性種群的遷徙模式。研究表明，“綠色波浪”不是草食性水鳥春季遷徙的普遍驅(qū)動(dòng)因素，遷徙屏障和人為干擾均對(duì)遷徙鳥類追隨綠色波浪造成不利影響，這為遷徙鳥類的研究和保護(hù)提出了新思路[27]。

3 展望

自成立以來，Sino BON 針對(duì)我國和國際生物多樣性保護(hù)的熱點(diǎn)問題，開展了系統(tǒng)、深入的監(jiān)測與研究，在生物多樣性理論研究、技術(shù)示范與推廣以及生物與生境保護(hù)方面發(fā)揮了重要的作用，為科普、教育、科研、生產(chǎn)與保護(hù)等各領(lǐng)域提供了多樣化的信息服務(wù)與決策支持，也為我國生物多樣性及重要生物資源的保護(hù)管理和有效利用提供了科技支撐。針對(duì)生物多樣性監(jiān)測與研究向“多營養(yǎng)級(jí)交叉、大數(shù)據(jù)整合”方向發(fā)展的國際態(tài)勢，Sino BON 在監(jiān)測數(shù)據(jù)的整合管理與共享以及跨學(xué)科的交叉研究方面仍有待加強(qiáng)。未來擬在以下 3 個(gè)方面得以突破，全面提升我國生物多樣性科學(xué)的研究水平和科技服務(wù)能力，為應(yīng)對(duì)生物多樣性保護(hù)的相關(guān)評(píng)估、咨詢和履約責(zé)任提供關(guān)鍵科技支撐。

（1）將核心監(jiān)測點(diǎn)與輔助監(jiān)測點(diǎn)相結(jié)合，優(yōu)化監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測點(diǎn)的空間布局。未來生物多樣性監(jiān)測，既需要兼顧核心樣地的建設(shè)，也需要在全國水平布局監(jiān)測輔點(diǎn)，為生物多樣性的實(shí)時(shí)國情報(bào)告提供支撐數(shù)據(jù)。未來計(jì)劃整合 Sino BON 和國內(nèi)外生物多樣性研究的技術(shù)力量，在全國重點(diǎn)區(qū)域全面建設(shè)一批生物多樣性野外科學(xué)觀測站（不少于 30 個(gè)），逐漸形成我國基于生物多樣性的野外科學(xué)觀測實(shí)體臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，針對(duì)關(guān)鍵生物類群的分布與遷徙特點(diǎn)，建設(shè)輔助樣地，優(yōu)化全國尺度的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

（2）加強(qiáng)多物種、多營養(yǎng)級(jí)交互作用的研究。近年的研究表明，多營養(yǎng)級(jí)、多物種之間的交互作用對(duì)生物多樣性具有重要影響。例如，大型獸類和昆蟲的消失往往影響植物的傳粉和互作，從而影響植物多樣性。然而，以往的野外觀測往往依賴某一領(lǐng)域的專家進(jìn)行專業(yè)觀測，多營養(yǎng)級(jí)之間的交互作用和網(wǎng)絡(luò)觀測亟待加強(qiáng)。森林網(wǎng)的大樣地及其衛(wèi)星樣地為獸類、兩棲類、昆蟲和土壤微生物的研究提供生境的背景，Sino BON 未來工作將利用森林大樣地，逐步打造多學(xué)科、多營養(yǎng)級(jí)交互的綜合研究平臺(tái)。

（3）優(yōu)化數(shù)據(jù)管理，建立綜合性監(jiān)測數(shù)據(jù)信息服務(wù)共享平臺(tái)。大數(shù)據(jù)分析和共享數(shù)據(jù)平臺(tái)的搭建是當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的趨勢和方向。生物多樣性監(jiān)測數(shù)據(jù)信息服務(wù)共享平臺(tái)的搭建有助于生物多樣性數(shù)據(jù)的采集，并促進(jìn)對(duì)生物多樣性形成機(jī)制、變化機(jī)理的研究。未來 Sino BON 對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理應(yīng)集成關(guān)鍵的生物多樣性監(jiān)測技術(shù)，同時(shí)整合物聯(lián)網(wǎng)、智能技術(shù)、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，以全面感知、實(shí)時(shí)傳送和智能在線處理為運(yùn)行方式，開展多源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等天地一體化綜合觀測。搭建面向科研人員、管理者和公眾的生物多樣性科學(xué)共享平臺(tái)，通過智能平臺(tái)匯集并整合多方法、多單位、多區(qū)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綜合管理、展示和用戶智能化管理，促進(jìn)多層面、多尺度的交流、合作與共享，有效提高科學(xué)數(shù)據(jù)的利用效率與社會(huì)價(jià)值。