紅外相機技術(shù)在河北霧靈山國家級自然保護區(qū)中的應(yīng)用

陳彩霞

(河北霧靈山國家級自然保護區(qū)管理中心，河北 興隆 067300)

1 引言

紅外相機技術(shù)具有投入少、非損傷、工作時間長、不受地形限制、獲取信息量大等優(yōu)點，并可在一定程度上彌補傳統(tǒng)調(diào)查方法的不足，已被廣泛的應(yīng)用于野生動物資源的調(diào)查、種群評估和珍稀物種的保護等領(lǐng)域[1～4]。率先將自動感應(yīng)照相系統(tǒng)應(yīng)用于野生動物調(diào)查的保護區(qū)是云南高黎貢山自然保護區(qū)[5]，此項技術(shù)的應(yīng)用彌補了我國多數(shù)自然保護區(qū)在野生動物監(jiān)測能力的不足，有效地推動了我國野生動物資源常態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系和監(jiān)測數(shù)據(jù)公共信息平臺的建立，緩解了我國自然保護區(qū)管理和生物多樣性保護中面臨的突出問題[6]。近年來，紅外相機技術(shù)在我國各類自然保護區(qū)中應(yīng)用發(fā)展較快，多數(shù)自然保護區(qū)在生物多樣性研究和珍稀物種的動態(tài)監(jiān)測中取得實效[7～10]。

霧靈山保護區(qū)在2015年將紅外相機技術(shù)應(yīng)用于野生動物資源的調(diào)查和管護中，5年來，獲得了清晰的物種圖像，補充了保護區(qū)獸類和鳥類的本底資料，初步摸清了保護區(qū)內(nèi)獸類物種的多樣性及分布，為以后進一步開展野生動物資源調(diào)查、活動節(jié)律和動物行為研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，以期為不同生境類型的保護區(qū)進行野生動物資源的調(diào)查和管護提供借鑒。

2 霧靈山保護區(qū)概況

河北霧靈山國家級自然保護區(qū)位于興隆縣西北部，地理坐標為東經(jīng)117°17′～117°35′，北緯40°29′～40°38′,總面積14310.2 hm2，南北跨度為24 km，分為核心區(qū)，緩沖區(qū)和實驗區(qū)，在動物地理區(qū)劃上劃分，處于中日界和古北界的交界上和蒙新區(qū)與華北區(qū)的交界處，野生動植物資源豐富，據(jù)1966年進行資源調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)有陸生野生脊椎動物173種，被專家學(xué)者譽為“華北野生物種基因庫”[11,12]。近年來，霧靈山保護區(qū)的工作人員對區(qū)內(nèi)的植物資源和野生動物資源做了一系列的調(diào)查研究，為霧靈山保護區(qū)的資源保護和進一步開展科學(xué)研究提供了基礎(chǔ)[13～15]。

3 紅外相機布設(shè)及工作情況統(tǒng)計

2015～2019年霧靈山保護區(qū)根據(jù)試驗設(shè)計布設(shè)紅外相機(圖1)，主要集中于實驗區(qū)和核心區(qū)。

圖1 霧靈山保護區(qū)2015～2019年紅外相機監(jiān)測地分布

2015～2019年紅外相機具體布設(shè)點和工作情況如表1所示， 2015年共安放紅外相機40臺。2016年1月至2017年12月，霧靈山保護區(qū)與北京林業(yè)大學(xué)合作進行了霧靈山保護區(qū)的野生動物資源本底調(diào)查，共選取13個樣地，布設(shè)了56臺相機。2018年，霧靈山保護區(qū)設(shè)計監(jiān)測6條線，選取了20個監(jiān)測點。2019年共監(jiān)測7個樣地，安放42臺相機。紅外相機使用的有效率在2.08%～8.40%之間。

4 紅外相機技術(shù)在野生動物資源中的應(yīng)用

4.1 獸類

目前霧靈山保護區(qū)采用紅外相機技術(shù)發(fā)現(xiàn)的獸類共5目10科14種，參考《中國野生哺乳動物》[16]《中國動物地理》[17]《中國哺乳動物多樣性》[18]和河北省重點保護陸生野生動物名錄[19]對其分析如表2所示。從分類看，共10科，其中鹿科1種，鼬科3種，松鼠科3種，貓科1種，猬科1種，豬科1種，犬科1種，?？?種，兔科1種，靈貓科1種。從地理、分布型劃分，古北型7種，東洋型4種，季風(fēng)型3種。從保護級別劃分，國家二級保護動物1種，省級保護動物9種。涉及瀕危野生動物物種國際貿(mào)易公約4種，附錄Ⅰ1種，附錄Ⅱ1種，附錄Ⅲ2種，其中斑羚屬于按照自然保護聯(lián)盟(IUCN)物種紅色名錄被估為“易危(VU)”，其他物種為“無危(LC)”。

霧靈山保護區(qū)野生動物本底資源調(diào)查直接確認的獸類共20種，應(yīng)用紅外相機技術(shù)記錄14種，占直接確認獸類的70%，表明紅外相機技術(shù)可作為霧靈山保護區(qū)進行野生獸類資源的調(diào)查和監(jiān)測的重要手段。未被紅外相機記錄的物種多為鼠類，可能由于鼠類多為夜行性物種，且體型較小、移動迅速，紅外相機不易捕捉到，捕捉到的一些影像資料也無法鑒定物種[20]，有的保護區(qū)應(yīng)用紅外相機進行野生動物資源調(diào)查時，不將其統(tǒng)計在內(nèi)[21]。

表1 2015～2019年紅外相機布設(shè)及使用情況

4.2 鳥類

據(jù)1996年李春秋等研究人員調(diào)查，霧靈山保護區(qū)內(nèi)鳥類豐富，共111種，其中夏候鳥38種，留鳥40種，旅鳥25種，冬候鳥8種[22]。本次本底資源調(diào)查根據(jù)文獻記載與實地考察統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)共分布鳥類16目45科181種，其中夏候鳥62種，留鳥52種，旅鳥47種，冬候鳥20種，較之前記載多發(fā)現(xiàn)了70種。2015～2019年，霧靈山保護區(qū)應(yīng)用紅外相機記錄到的鳥類為4目6科10種，均為常見普通種，可能是由于鋪設(shè)樣地選擇偏向獸類研究，相機的鋪設(shè)時間較短等原因造成的，劉芳等研究認為應(yīng)用紅外相機技術(shù)研究鳥類多樣性可根據(jù)不同海拔梯度布設(shè)安放點，監(jiān)測不同層次結(jié)構(gòu)的鳥類物種的多樣性[23]。

4.3 關(guān)于豬獾、狍和勺雞的日活動節(jié)律進行研究

動物行為學(xué)研究的重要內(nèi)容包括動物的活動節(jié)律和時間分配，且動物的活動節(jié)律和時間分配是動物長期適應(yīng)生境而形成的行為，對其進行研究有助于分析物種的生存環(huán)境及適應(yīng)情況[24]，而紅外相機能夠在野外連續(xù)工作24 h不間斷，因此很多研究學(xué)者將紅外相機技術(shù)應(yīng)用到野生動物的行為學(xué)研究中[20，25，26]。

霧靈山保護區(qū)應(yīng)用紅外相機技術(shù)研究了區(qū)內(nèi)代表物種豬獾、狍和勺雞的日活動節(jié)律，如圖2所示，豬獾的活動首次高峰出現(xiàn)在02:00～04:00，次高峰出現(xiàn)在22:00～24:00，可見豬獾是典型的夜行動物，在夜間比較活躍，紅外相機捕捉到取食影像；狍的活動高峰出現(xiàn)在清晨(6:00)和黃昏(18:00)，屬晨昏活動型動物；勺雞在清晨活躍，峰值出現(xiàn)在06:00～08:00，活動主要集中在白天，屬晝行動物。霧靈山保護區(qū)目前已掌握了豬獾、狍和勺雞的日活動規(guī)律，可根據(jù)研究成果制定相應(yīng)的保護措施。

表2 霧靈山保護區(qū)應(yīng)用紅外相機技術(shù)發(fā)現(xiàn)的獸類物種

圖2 豬獾、狍和勺雞的日活動節(jié)律

5 霧靈山保護區(qū)應(yīng)用紅外相機技術(shù)下一步的研究方向

5.1 珍稀物種金錢豹的監(jiān)測

霧靈山保護區(qū)應(yīng)用紅外相機的目的之一是拍攝區(qū)內(nèi)國家一級保護野生動物—金錢豹。保護區(qū)在20世紀80年代采集到一具成年雌性金錢豹尸體，近年來周邊村民有人見到過大型貓科動物的腳印，但由于區(qū)域較大、監(jiān)測方法局限、金錢豹活動區(qū)域大等原因，一直未采集到金錢豹存在的直接證據(jù)。目前應(yīng)用紅外相機技術(shù)已縮小金錢豹的研究區(qū)域，霧靈山保護區(qū)將根據(jù)相關(guān)研究[27，28]，提高布設(shè)的科學(xué)性，加大發(fā)現(xiàn)的機率。

5.2 斑羚生境和行為學(xué)研究

斑羚在華北、東北地區(qū)俗稱“青羊” 或者“山羊”，廣泛分布于亞洲東部的俄羅斯東部、朝鮮、印度北部、尼泊爾和克什米爾等地，以及我國的大部分，主要棲居在林密谷深、陡峭險峻的山地，性情孤僻，喜歡單獨活動，或者結(jié)成2,3只的小群，屬國家二級野生動物，按照自然保護聯(lián)盟(IUCN)物種紅色名錄被估為“易危(VU)”物種。斑羚在霧靈山保護區(qū)內(nèi)分布較廣，霧靈山保護區(qū)在5個探測點均拍攝到斑羚，大致掌握了斑羚的活動范圍，將對其進行生長環(huán)境和行為學(xué)的研究，為保護區(qū)制定保護政策提供依據(jù)。

5.3 鳥類多樣性的監(jiān)測

鳥類在生物鏈中屬于較高營養(yǎng)級別的消費者，是生物多樣性的重要組成部分，對環(huán)境變化敏感程度較高，能在短時間內(nèi)做出響應(yīng)，可作為研究生態(tài)系統(tǒng)平衡及環(huán)境質(zhì)量的指示種[29]。近年來，我國各類保護區(qū)和森林公園等對鳥類的研究越來越重視，陳奕欣、高歌和劉佳琪等研究人員利用紅外相機技術(shù)對研究區(qū)內(nèi)鳥類的多樣性及群落結(jié)構(gòu)等進行研究，為資源的保護和管理提供依據(jù)[30～32]。霧靈山保護區(qū)屬暖溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)，植被垂直分布明顯，自下而上分別為松櫟林帶、落葉闊葉林帶、針闊混交林帶、寒溫性針葉林帶和亞高山草甸帶，有研究顯示林地植被的垂直結(jié)構(gòu)是影響鳥類多樣性的主要原因[33]，霧靈山保護區(qū)將應(yīng)用紅外相機技術(shù)對區(qū)內(nèi)的鳥類資源分布及群落結(jié)構(gòu)進行分析研究，補充鳥類多樣性的資料，為保護區(qū)的鳥類資源管護提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

自然保護區(qū)對動物資源的調(diào)查和生物多樣性的監(jiān)測是進行資源管護的基礎(chǔ)工作，也是一項長期而艱巨的工作。霧靈山保護區(qū)將利用紅外相機技術(shù)開展對金錢豹、斑羚和鳥類多樣性的研究，使保護區(qū)及時了解野生動物資源的動態(tài)變化，掌握珍稀瀕危物種的生存環(huán)境變化，為保護區(qū)的資源保護和管理規(guī)劃提供基礎(chǔ)資料[34]。