紅外相機在中國保護區(qū)野生動物監(jiān)測的應(yīng)用現(xiàn)狀

李榮生，肖家亮，鐘慧聰，莊禮鳳，魏懿鑫

1.廣東始興南山省級自然保護區(qū)管理處，廣東韶關(guān) 512521；

2.廣州林芳生態(tài)科技有限公司，廣東廣州510520

1 野生動物多樣性概述

所有生物種類和遺傳變異及其生存環(huán)境的形成生態(tài)復(fù)合體為生物多樣性[1]，生物多樣性中非常重要的一部分——野生動物多樣性，為生物多樣性的研究提供客觀依據(jù)[2]。

由于中國地形地貌的特殊性和氣候條件的復(fù)雜多樣，孕育了多樣的植被類型及豐富的野生動物資源。中國是世界上物種、遺傳資源、特有物種較豐富的國家之一[3]。隨著人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展，人類由原來的物質(zhì)需求轉(zhuǎn)為精神需求，活動足跡不斷擴大并延伸至自然保護區(qū)，使得生物多樣性受到了越來越嚴(yán)重的威脅，因此，中國也是生物多樣性受威脅較嚴(yán)重的國家之一[4]。自然保護區(qū)是為保護生物多樣性及保持生態(tài)平衡，依法劃定并予以特殊保護和管理的區(qū)域[5]。野生動物資源是保護區(qū)的保護對象之一，進行野生動物資源監(jiān)測是自然保護常態(tài)化的工作職責(zé)，野生動物監(jiān)測的開展有助于摸清自然保護區(qū)內(nèi)野生動物資源的本底，掌握野生動物種群數(shù)量動態(tài)、分布及活動規(guī)律，人為干擾對野生動物多樣性的影響及野生動物與周圍環(huán)境之間的動態(tài)關(guān)系，也是評估生物多樣性保護成效的重要方式[6]。

2 紅外相機技術(shù)原理概述

紅外相機技術(shù)即應(yīng)用紅外感應(yīng)設(shè)備自動拍攝靜態(tài)和動態(tài)影像的技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于自然保護區(qū)野生動物的實時監(jiān)測[7]。

紅外相機的兩種模式分別為主動式和被動式，其中，當(dāng)移動的物體經(jīng)過，引發(fā)紅外相機拍攝的即為主動式；當(dāng)恒溫動物的體溫與環(huán)境溫度產(chǎn)生溫差，觸發(fā)相機拍攝[8-9]的即為被動式。被動式因可固定時間間隔拍攝以及觸發(fā)式拍攝應(yīng)用更為廣泛。主動式常用以觀察并記錄高頻次出現(xiàn)的個別動物或者動物家庭的行為；被動式大多用出現(xiàn)頻率不高的研究對象，例如，記錄鳥巢掠食者以及大型獸類行為等[10-11]。

國內(nèi)前期的動物調(diào)查，由于技術(shù)限制，對野生動物本底調(diào)查不夠清晰，許多調(diào)查數(shù)據(jù)存在缺陷。因紅外相機具隱蔽性，對觀察野生動物活動干擾小、不易受環(huán)境因子的限制、可全天候收集準(zhǔn)確數(shù)據(jù)等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于自然保護區(qū)野生動物生態(tài)學(xué)和保護學(xué)研究中。

中國自然保護區(qū)大多利用紅外相機技術(shù)進行野生動物多樣性調(diào)查、動物行為研究、種群動態(tài)監(jiān)測，客觀記錄自然保護區(qū)獸類和鳥類的本底情況[12]，獲取的大量野生動物影像資料不僅可以為保護區(qū)保護管理提供決策依據(jù)，也為野生動物的科研宣教提供素材資料。因此，紅外相機技術(shù)在應(yīng)用探測及記錄珍稀野生動物中具有重要價值[13]。

表1 近年中國主要自然保護區(qū)紅外相機監(jiān)測珍稀野生動物物種名錄Tab.1 List of rare wildlife species monitored by infrared camera in China's major nature reserves in recent years

近年來，利用紅外相機的獨特優(yōu)勢進行珍稀瀕危野生動物監(jiān)測取得不少新進展：2019 年，蔣忠軍監(jiān)測到灰翅鶇新記錄物種[12]；佛坪保護區(qū)的紅外相機拍攝到金錢豹等12 種食肉動物，為該區(qū)物種群間關(guān)系研究提供了珍貴資料[14]，并為及時更新和修訂保護區(qū)物種名錄提供一手資料[15-16]。2020 年，吳沛樺在馬邊大風(fēng)頂保護區(qū)監(jiān)測到隱蔽性較高、不易被發(fā)現(xiàn)的四川山鷓鴣[17]；同年，劉鵬在江西金盆山自然保護監(jiān)測到白眉山鷓鴣、斑林貍等新記錄物種[18]。有研究表明：紅外相機監(jiān)測到的鳥、獸物種數(shù)量與監(jiān)測時間呈正相關(guān)，建立長期的紅外相機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)對掌握區(qū)內(nèi)的野生動多樣性動態(tài)變化規(guī)律的研究具重要意義[19]。

3 紅外相機監(jiān)測野生動物的方法

自然保護區(qū)一般采用網(wǎng)格方式進行紅外相機位點的布設(shè)，實際相機安裝位點還應(yīng)結(jié)合自然生境和監(jiān)測物種的生活習(xí)性、水源點、獸徑等因素來選擇安全可靠的點位，確保監(jiān)測物種的有效拍攝[28]。2020年，馬亦生重點針對大熊貓分布特點，在動物活動的通道、水塘等附近的活樹干上高50cm～120cm[16]的位置布設(shè)相機。

紅外相機的參數(shù)設(shè)置和擺放方式直接影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性，一般需要考慮架設(shè)的角度、周圍的環(huán)境、固定物的穩(wěn)定性等因素，如直接捆綁在離地面1m～1.2m 高度的樹干上，鏡頭垂直，相機前方無樹葉等雜物遮擋[29-30]。由于紅外相機對猬目等小型獸類及雀形目鳥類監(jiān)測的局限性，需結(jié)合區(qū)域內(nèi)的前期調(diào)查資料，根據(jù)監(jiān)測對象、監(jiān)測目的進行針對性的相機布設(shè)，以獲得最準(zhǔn)確的結(jié)果[31]。已有研究表明：紅外相機的布設(shè)應(yīng)選擇較粗的樹木綁相機，減少因刮風(fēng)、降雨等造成錯誤觸發(fā)；避免相機鏡頭正對陽光，以免降低拍攝質(zhì)量；定期清理紅外相機鏡頭前的雜物，定期清理、擦拭紅外相機鏡頭，避免因誤觸、灰塵聚積影響拍攝質(zhì)量[27]。

表2 2018 年～2020 年中國自然保護區(qū)紅外相機監(jiān)測野生動物的方法Tab.2 2018～2020 methods of infrared camera monitoring wildlife in nature reserves

4 紅外相機監(jiān)測野生動物應(yīng)用

隨著“3S”技術(shù)、數(shù)碼影像技術(shù)的不斷更新，紅外相機廣泛用于野生動物的監(jiān)測與研究中[29]，紅外相機對敏感性較高和體型較大野生動物的長期種群動態(tài)監(jiān)測及大、中型具潛在的危險獸類調(diào)查有一定優(yōu)勢，無法對冷血變溫動物蛇類和一些小型野生動物調(diào)查[38]。根據(jù)研究需要，紅外相機監(jiān)測技術(shù)也可和動物樣線法相結(jié)合，以填補紅外相機缺陷，最大限度摸清野生動物資源本底現(xiàn)狀，更全面地掌握保護區(qū)動物活動節(jié)律及生境選擇規(guī)律[39-40]。

由于紅外相機丟失情況較為嚴(yán)重，工作人員需加強保護區(qū)內(nèi)巡護和對當(dāng)?shù)孛癖娺M行保護宣傳工作，及時注意相機工作狀態(tài)，適時對相機進行更換增補以及維修，保障監(jiān)測工作的正常進行[21-22]。紅外相機監(jiān)測技術(shù)可以在不干擾生物情況下，更真實捕捉到動物的生活狀信息，隨著近年來中國對生態(tài)保護和生態(tài)文明建設(shè)的重視，自然保護地數(shù)量迅速增加，對野生動物等的保護意識的提高，諸如紅外相機監(jiān)測等先進技術(shù)勢必會得到更為廣泛的應(yīng)用[23，41]。