四川九頂山自然保護(hù)區(qū)獸類多樣性的紅外相機(jī)初步監(jiān)測

張鑫, 鄭雄, 吉帥帥, 高飛, 馮彬, 楊彪, 李生強(qiáng)

1. 大熊貓國家公園德陽管理分局，四川 德陽 618000；

2. 四川九頂山省級自然保護(hù)區(qū)管理處，四川 德陽 618000；

3. 成都興艾信息技術(shù)有限公司，四川 成都 610051；

4. 西華師范大學(xué)，西南野生動植物資源保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 南充 637002；

5. 廣西師范大學(xué)，廣西珍稀瀕危動物生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004

野生動物多樣性監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)野生動物多樣性有效保護(hù)的基礎(chǔ)，也是評估保護(hù)成效的有效途徑[1]。通過持續(xù)監(jiān)測可以更新保護(hù)區(qū)物種編目和本底資料，有助于了解區(qū)域物種組成、空間分布與動態(tài)變化等信息，對于科學(xué)制定針對性保護(hù)管理措施具有重要意義。

四川九頂山自然保護(hù)區(qū)始建于1999年，是以保護(hù)大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）等珍稀野生動物及其棲息環(huán)境類型的自然保護(hù)區(qū)，區(qū)內(nèi)針對獸類資源多樣性的調(diào)查研究報(bào)道并不多，僅見于鄭雄等[2]利用鋏日法對保護(hù)區(qū)內(nèi)的小型獸類進(jìn)行調(diào)查并記錄到小型獸類12種；張俊先等[3]利用樣線法和訪問法，并結(jié)合文獻(xiàn)資料記錄區(qū)內(nèi)有獸類7目27科82種；趙敏等[4]再次利用樣線法和訪問法，并結(jié)合文獻(xiàn)資料記錄區(qū)內(nèi)有獸類7目27科82種。以往的調(diào)查研究為保護(hù)區(qū)積累了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但以往調(diào)查在野生動物痕跡信息識別上易受人為主觀意識影響，加之缺乏實(shí)體標(biāo)本和影像資料，調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有待考證，因此可能難以全面真實(shí)的反映保護(hù)區(qū)野生動物物種組成與分布現(xiàn)狀。

作為野生動物資源調(diào)查的新技術(shù)，紅外相機(jī)技術(shù)具有對野生動物干擾小、全天候工作、不易受一般天氣和地形等環(huán)境因子限制等優(yōu)點(diǎn)，尤其是對于珍稀瀕危、活動隱蔽、數(shù)量稀少的獸類物種監(jiān)測上具有明顯優(yōu)勢，因此該技術(shù)自上個世紀(jì)90年代中期以來就廣泛應(yīng)用于野生動物生態(tài)學(xué)與保護(hù)學(xué)研究中[5-8]。近年來，紅外相機(jī)更多地被用作獸類物種資源調(diào)查的主要手段，而全國絕大多數(shù)國家級自然保護(hù)區(qū)均建立了紅外相機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，紅外相機(jī)技術(shù)對于保護(hù)區(qū)獸類物種本底資源調(diào)查和生物多樣性編目評估發(fā)揮了重要作用[7-8]。本研究利用紅外相機(jī)技術(shù)，于2017年5月—2019年9月在保護(hù)區(qū)內(nèi)開展了獸類資源多樣性的初步調(diào)查，旨在為保護(hù)區(qū)野生動物資源保護(hù)積累基礎(chǔ)資料，為更新、修訂和完善保護(hù)區(qū)物種名錄積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究地區(qū)概況

四川九頂山省級自然保護(hù)區(qū)位于四川盆地西北部 (103°45 ′～104°15 ′E， 31°23 ′～31°42 ′N)， 面 積616.4 km2。區(qū)內(nèi)最高海拔4 989 m，最低海拔700 m，相對高差4 289 m。該地屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均氣溫 6.8 ℃～15 ℃，年均降雨量 1 300 mm以上。地形地貌上受強(qiáng)烈褶皺和斷裂影響，境內(nèi)獨(dú)特、復(fù)雜、多變的奇峰、怪洞、深峽眾多，山體破碎，奇峰突起，巖斷峽險(xiǎn)、溝狹谷窄，山地由西北向東南逐漸下降，依次形成高山、中山和低山3 500 m以上的山峰有100余座，4 000 m以上的山峰有40余座，4 500 m以上的山峰有14座。河流比降大，坡度多在46°以上，東南部較低，海拔由3 000 m降至1 000 m以下。境內(nèi)植被包括常綠闊葉林、常綠闊葉與落葉闊葉混交林、針闊葉混交林、針葉林、灌木林、高山灌叢、高山草甸等[9]。

1.2 相機(jī)布設(shè)與數(shù)據(jù)收集

自2017年5月至2019年9月，結(jié)合保護(hù)區(qū)巡護(hù)調(diào)查路線，在保護(hù)區(qū)什邡管理站、綿竹管理站、漢旺管理站的管轄區(qū)域內(nèi)野生動物活動頻繁的區(qū)域布設(shè)紅外相機(jī)，對大中型獸類進(jìn)行監(jiān)測研究。其中2017年5月—12月共設(shè)置5個相機(jī)位點(diǎn)；2018年內(nèi)增加至41個相機(jī)位點(diǎn)；2019年對于部分位置較近且拍攝效果欠佳的位點(diǎn)進(jìn)行了撤出，僅保留23個相機(jī)位點(diǎn)。相機(jī)布設(shè)采用隨機(jī)布點(diǎn)的方式進(jìn)行，但保證相鄰相機(jī)的直線距離控制在至少100 m，所有位點(diǎn)均不放置誘餌。調(diào)查期間，共計(jì)紅外相機(jī)位點(diǎn)49個，相機(jī)布設(shè)海拔范圍為1 597～2 398 m，所有相機(jī)型號為易安衛(wèi)士L710（23臺）與夜鷹SG-990V（26臺）。紅外相機(jī)主要布設(shè)在動物活動痕跡較多的地點(diǎn)（獸徑、飲水地、采食點(diǎn)等），同時(shí)盡量兼顧不同生境類型與海拔類型以盡可能多地拍攝到不同種類和不同分布區(qū)域的野生動物。相機(jī)安放高度控制在0.6～1.3 m，充分根據(jù)實(shí)地地形地貌來進(jìn)行調(diào)整，相機(jī)最佳拍攝點(diǎn)離相機(jī)機(jī)身直線距離控制在5～6 m，相機(jī)重要參數(shù)設(shè)置包括照片/視頻混合模式、連拍(3張)、時(shí)間間隔(1 s)、靈敏度(中)等。安放相機(jī)后需及時(shí)記錄安放位點(diǎn)的坐標(biāo)信息（經(jīng)緯度和海拔）以及小生境信息（包括生境類型、坡位、坡形、坡度、坡向、有無水源、干擾情況等）。每4～5個月采集1次數(shù)據(jù)并檢查相機(jī)的狀態(tài)，對于完好的相機(jī)直接更換電池和儲存卡，若相機(jī)故障則及時(shí)更換新相機(jī)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

將所有紅外影像數(shù)據(jù)與相機(jī)位點(diǎn)信息統(tǒng)一上傳至四川自然保護(hù)區(qū)紅外相機(jī)數(shù)據(jù)管理信息化平臺(http：//www.datawild.cn：9 090/Bioplatform/)， 并 在Camera Data Management System中完成影像數(shù)據(jù)的分析鑒定，最后導(dǎo)出Excel匯總表進(jìn)行綜合分析。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，獸類和鳥類的物種名及其分類主要參考《中國哺乳動物多樣性(第二版)》[10]和《中國鳥類分布與分布名錄(第三版)》[11]，瀕危等級參考世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)紅色名錄[12]。

本研究以“相機(jī)日”作為紅外相機(jī)工作量的單位，定義為：1臺紅外相機(jī)在持續(xù)工作24 h記為1個有效相機(jī)日。利用相對多度度指數(shù)(relative abundance index，RAI)評估物種種群相對數(shù)量[6,13]。RAI以紅外相機(jī)調(diào)查中的拍攝率為基礎(chǔ)，計(jì)算公式為：

其中，Ai表示第i類 (i=1,······,43)動物的獨(dú)立有效記錄(照片或視頻)數(shù)；T表示總的相機(jī)捕獲日[6]。獨(dú)立有效記錄(照片或視頻)的確定標(biāo)準(zhǔn)為同一相機(jī)位點(diǎn)含同種個體的相鄰有效記錄(照片或視頻)，間隔時(shí)間至少為30 min[5]。

圖1 2017年5月至2019年9月四川九頂山省級自然保護(hù)區(qū)紅外相機(jī)布設(shè)位點(diǎn)圖Fig. 1 Distribution map of infrared cameras in Jiudingshan Nature Reserve, Sichuan Province from May 2017 to September 2019

2 結(jié)果

2.1 監(jiān)測情況

研究期間共在49個相機(jī)位點(diǎn)上完成7 457個相機(jī)日的調(diào)查工作量，共捕獲野生獸類照片和視頻7 339份，能夠準(zhǔn)確識別到具體物種的獸類照片和視頻7 231份，獨(dú)立有效記錄1 190次。另外，紅外相機(jī)還拍攝到野生鳥類照片和視頻417份，能夠準(zhǔn)備識別到具體物種的鳥類照片和視頻385份，獨(dú)立有效記錄87次，共分析鑒定出8種野生鳥類，分屬2目4科（見附錄1）。

2.2 物種組成

本研究通過對紅外相機(jī)拍攝的影像資料分，共準(zhǔn)確識別出野生獸類18種，分屬4目11科（見表1），其余未能準(zhǔn)確識別到具體物種的獸類記錄為嚙齒目中的鼠科、松鼠科和鼬科動物。

表1 四川九頂山自然保護(hù)區(qū)2017-2019紅外相機(jī)調(diào)查記錄到的獸類物種Tab. 1 Mammal species recorded by infrared camera survey in Jiudingshan Nature Reserve, Sichuan Province (2017-2019)

（續(xù)表 1）

在鑒定出的18種獸類物種中，食肉目最多，為4科7種；其次為偶蹄目和嚙齒目，分別有4科6種與2科3種；而靈長目最少，僅1科2種。從獨(dú)立有效記錄來看，偶蹄目是拍攝記錄次數(shù)最多的類群，占獨(dú)立有效記錄總數(shù)的67.14%；其次為靈長目和食肉目，占比分別為17.14%和10.09%。以上3個類群獸類物種合計(jì)的獨(dú)立有效記錄數(shù)占總獨(dú)立有效記錄數(shù)的94.37%（見表2）。

表2 四川九頂山自然保護(hù)區(qū)2017-2019紅外相機(jī)調(diào)查記錄到的獸類物種組成＊Tab. 2 Mammal species composition recorded by infrared camera survey in Jiudingshan Nature Reserve, Sichuan Province (2017-2019)*

（續(xù)表 2）

在記錄到的18種獸類物種中，包括國家一級重點(diǎn)保護(hù)野生動物4種，分別為大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）、川金絲猴（Rhinopithecus roxellanae）、林麝（Moschus berezovskii）和四川羚牛（Budorcas tibetanus）；國家二級重點(diǎn)保護(hù)野生動物5種，分別為藏酋猴（Macaca thibetana）、中華鬣羚（Capricornis sumatraensis）、 中 華 斑 羚 （Naemorhedus goral）、黑熊（Ursus thibetanus）、黃喉貂（Martes flavigula）。按照IUCN物種紅色名錄統(tǒng)計(jì)，被評為“瀕危（EN）”等級的有1種，為林麝；被評為“近危（NT）”等級的有3種，分別是豬獾（Arctonyx collaris）、中華斑羚和藏酋猴；被評為“易危（VU）”等級的有5種，分別為川金絲猴、大熊貓、黑熊、毛冠鹿（Elaphodus cephalophus）、中華鬣羚；而另外有8種物種被評估無危（LC）等級（見表1）。總體來看，本研究記錄的18種野生獸類中，被列為國家一、二級重點(diǎn)保護(hù)野生動物合計(jì)數(shù)量與被評為“瀕?！薄敖！焙汀耙孜！钡燃壍奈锓N合計(jì)數(shù)量均占到總獸類物種數(shù)的50%，這些數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)階段通過紅外相機(jī)獲得的獸類物種整體瀕危程度較高。

2.3 相對多度

分析得知，在記錄到的18種野生獸類中，相對多度指數(shù)（RAI）最高的物種為中華斑羚（RAI=6.91），其次為毛冠鹿（RAI=2.27），藏酋猴（RAI=1.77），川金絲猴（RAI=0.98）和四川羚牛（RAI=0.80）。食肉目中，黑熊（RAI=0.43）的相對多度指數(shù)最高，其次為豬獾（RAI=0.38），相對多度指數(shù)最低的為大熊貓（RAI=0.03）；偶蹄目中，中華斑羚（RAI=6.91）的相對多度指數(shù)最高，其次為毛冠鹿（RAI=2.27），相對多度指數(shù)最低的為中華鬣羚（RAI=0.13）（見表1）。

3 討論

本研究記錄了利用紅外相機(jī)對四川九頂山自然保護(hù)區(qū)獸類多樣性的初步監(jiān)測結(jié)果，獲得了較為珍貴的紅外影像資料數(shù)據(jù)以及保護(hù)區(qū)內(nèi)部分獸類物種的分布信息。本研究為保護(hù)區(qū)自1999年成立以來首次利用紅外相機(jī)開展監(jiān)測研究，研究結(jié)果證實(shí)了部分物種（尤其是珍稀瀕危物種）的存在，同時(shí)證實(shí)該保護(hù)區(qū)內(nèi)珍稀瀕危野生獸類多樣性較高，保護(hù)價(jià)值和意義重大。

然而與保護(hù)區(qū)最新的獸類物種調(diào)查研究結(jié)果相比，本次記錄的18種野生獸類僅占之前記錄獸類物種數(shù)的21.95%[4]。之前調(diào)查記錄的許多珍稀瀕危物種，如獼猴（Macaca mulatta）、狼（Canis lupus）、豺（Cuon alpinus）、小熊貓（Ailurus fulgens）、大靈貓（Viverra zibetha）、小靈貓（Viverricula indica）、 金 貓 （Catopuma temminckii）、 豹（Panthera pardus）、云豹（Neofelis nebulosa）等均未出現(xiàn)在本次研究結(jié)果中。這可能與本研究的抽樣強(qiáng)度以及調(diào)查方法的差異性影響等有關(guān)。首先，本次調(diào)查中紅外相機(jī)布設(shè)面積和海拔范圍極為有限，現(xiàn)階段紅外相機(jī)僅在保護(hù)區(qū)局部小區(qū)域進(jìn)行布設(shè)（見圖1），相機(jī)布設(shè)海拔跨度也較?。▋H為1 597～2 398 m），保護(hù)區(qū)內(nèi)仍有大部分區(qū)域（尤其是核心區(qū)）未被有效監(jiān)測，因此抽樣強(qiáng)度不夠可能是本次調(diào)查中許多物種未被拍到的重要原因；其次，保護(hù)區(qū)之前的物種記錄來自樣線法、訪問法等傳統(tǒng)調(diào)查方法，由于缺乏實(shí)體標(biāo)本，許多物種的真實(shí)存在性有待考證，尤其是豹和云豹，近年來的紅外相機(jī)調(diào)查均未在岷山山系發(fā)現(xiàn)其分布[14-20]。

近年來，紅外相機(jī)越來越多地被用作野生動物多樣性調(diào)查（尤其是獸類物種多樣性調(diào)查）的主要手段，該方法在針對許多珍稀瀕危物種（尤其是數(shù)量稀少、活動隱蔽甚至夜行性的物種）的調(diào)查上具有明顯優(yōu)勢，但值得注意的是該調(diào)查方法也有其自身的局限性。首先，由于小型獸類體型較小，許多外形辨識特征難以通過紅外影像進(jìn)行準(zhǔn)確判定，因此紅外相機(jī)技術(shù)應(yīng)用以來難以對小型獸類物種多樣性進(jìn)行準(zhǔn)確評估[8,21]，而本研究中就有108份嚙齒目中鼠科、松鼠科和鼬科動物的照片和視頻未能準(zhǔn)確識別到具體物種。其次，紅外相機(jī)主要監(jiān)測范圍為機(jī)身正前方的局部地面區(qū)域，因此該技術(shù)主要監(jiān)測對象局限在地面活動的容易進(jìn)行識別鑒定的大中型獸類和部分鳥類，而難以對林下鳥類資源多樣性進(jìn)行有效監(jiān)測[8,22]（見表S1）。

為了更加全面科學(xué)地評估保護(hù)區(qū)內(nèi)野生獸類多樣性資源現(xiàn)狀，在今后的調(diào)查研究中，保護(hù)區(qū)有必要適當(dāng)增加紅外相機(jī)監(jiān)測面積并擴(kuò)大海拔跨度范圍?？紤]到紅外相機(jī)對小型獸類資源調(diào)查的局限性，尤其是歷史記錄的食蟲目（Insectivora）動物、翼手目（Chiroptera）動物、兔形目（Lagomorpha）動物均未出現(xiàn)在本研究結(jié)果中[4]，未來的獸類物種資源調(diào)查上可以采用多種調(diào)查方法相結(jié)合的方式開展，以期得到更加全面科學(xué)的調(diào)查數(shù)據(jù)。

表S1 四川九頂山保護(hù)區(qū)2017-2019紅外相機(jī)調(diào)查記錄到的鳥類物種Tab. S1 Bird species recorded by infrared camera survey in Jiudingshan Nature Reserve, Sichuan procince (2017-2019)