神農架國家公園鳥獸多樣性的紅外相機調查

馬國飛， 楊萬吉， 王曉菊， 莫家勇，熊歡歡，金膠膠， 趙寵南， 楊敬元*， 余輝亮*

(1. 神農架國家公園管理局，湖北神農架442421； 2. 神農架金絲猴保育生物學湖北省重點實驗室，湖北神農架442421)

生物多樣性的調查和監(jiān)測是自然保護地的重要工作內容之一(吳遜濤等，2017)。各類自然保護地生物資源監(jiān)測工作的深入開展和合作交流，有助于推動大尺度區(qū)域性監(jiān)測網絡的立體式構建，促進區(qū)域性生物多樣性的全方位保護(Burtonetal.，2015)。

2015年國家開展國家公園體制試點，神農架國家公園成為中國首批、湖北省唯一的國家公園體制試點區(qū)。國家公園是自然資源保護的一種重要而有效的管理發(fā)展模式。全面摸清生物資源家底，了解空間分布，通過建立全覆蓋的生物多樣性監(jiān)測網絡體系來動態(tài)掌握資源變化情況，對提高神農架國家公園對生物多樣性保護和管理能力，發(fā)揮保障國家生態(tài)安全功能，具有尤其深遠的意義。

近年來，紅外相機調查技術作為一種新型的監(jiān)測手段已經被廣泛應用于我國大中型野生動物的物種調查、監(jiān)測研究和生境保護等方面，并已逐漸發(fā)展成地棲性大中型獸類和鳥類的常規(guī)監(jiān)測方法(O’Connelletal.，2011；李晟等，2014；肖治術等，2014；肖治術，2016)。相較于傳統(tǒng)的樣帶樣線法、糞便計數法、痕跡統(tǒng)計法、樣方法和訪問調查法等野生動物資源調查方法(包欣欣，2017)，紅外相機調查技術因其取樣真實性、工作持續(xù)性、極低干擾性、良好隱蔽性、強大抗干擾性及稀有物種的有效記錄等特點，在野生動物資源的調查、監(jiān)測及評估等方面具有更大的優(yōu)越性(O’Connelletal.，2011；李晟等，2014；張明明等，2019)。本研究于2017年9月—2019年12月，在神農架國家公園轄區(qū)內開展了針對大中型獸類和地棲型鳥類的紅外相機野外監(jiān)測，旨在為保護地之前獲得的生物多樣性本底數據進行有效補充與佐證，同時也能夠為后續(xù)的保護管理規(guī)劃、長期監(jiān)測體系構建和科研項目的開展提供科學依據。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

神農架國家公園(109°56′～110°42′E，31°18′～31°42′N)位于湖北省西北部的神農架林區(qū)，總面積1 170 km2，是以亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)和川金絲猴Rhinopithecusroxellana、珙桐Davidiainvolucrata為代表的珍稀瀕危、古老孑遺物種為主要保護對象的自然保護地，在生物物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)類型、生物演化等方面是全球同緯度山地生態(tài)系統(tǒng)的典型代表，生物多樣性豐富。境內有脊椎動物729種，其中，哺乳動物124種，包括川金絲猴、林麝Moschusberezovskii等國家一級重點保護野生動物5種，黑熊Ursusthibetanus、中華鬣羚Capricornismilneedwardsii、黃喉貂Martesflavigula等國家二級重點保護野生動物12種。截止目前已知鳥類達428種，其中有金雕Aquilachrysaetos、白肩雕Aquilaheliaca等國家一級重點保護鳥類6種，白尾鷂Circuscyaneus、黃腳漁鸮Ketupaflavipes、鴛鴦Aixgalericulata等國家二級重點保護鳥類68種(李春旺等，2020)。

1.2 紅外相機布設

2017年9月—2019年12月在國家公園轄區(qū)內開展紅外相機監(jiān)測野外調查。根據以往巡護工作經驗，選擇人為干擾少、植被條件好、野生動物活動痕跡較多的地點(獸徑、水源地、埡口等)布設相機?？紤]到拍攝照片的獨立性，紅外相機監(jiān)測位點的間距≥500 m(李佳琦等，2018)，在實地放置紅外相機過程中，受地形、地貌、植被類型、政策及人類活動區(qū)等因素限制，部分區(qū)域放置紅外相機位點根據野外實際情況做了相應的調整。相機型號為東方紅鷹E1B和易安衛(wèi)士710，紅外相機參數設置上主要參考常規(guī)陸棲大中型獸類和鳥類監(jiān)測規(guī)范(肖治術等，2014)。相機安裝完成后，記錄相機編號、參與人員、日期、天氣、小地名、GPS位點、海拔、坡度、坡向、小生境、人為干擾等信息。第一批次相機位點監(jiān)測時長達到3個月后將相機換至另一批次位點，同時在檢查相機性能正常后更換儲存卡和電池。及時將卡內數據拷貝至電腦并備份。

1.3 數據整理與鑒定分析

將回收數據重新整理并建立新的Excel進行記錄，逐一仔細鑒別紅外相機獲取的照片和視頻，對曝光不足的圖像進行提亮、銳化等操作協(xié)助鑒別。照片按獸類、鳥類、人類活動、未辨識等信息分類，視頻作為用于協(xié)助物種鑒定等的輔助數據。鑒定結果按相機編號、拍攝日期、拍攝時間、工作天數、對象類別、物種名、動物數量、性別、行為和備注等信息進行數據錄入，整理出紅外相機拍攝到的保護地野生動物資源監(jiān)測信息表(肖治術等，2014)。其中，紅外相機拍攝到的視頻和照片中的物種鑒定主要參考《中國哺乳動物多樣性》(蔣志剛等，2015)和《中國鳥類分類與分布名錄(第三版)》(鄭光美，2017)；保護級別的界定參考《國家重點保護野生動物名錄》(國家林業(yè)和草原局，農業(yè)農村部，2021)和世界自然保護聯(lián)盟(IUCN)瀕危物種紅色名錄(IUCN,2019)。由于嚙齒類動物個體較小、而翼手目Chiroptera動物多在夜間拍攝，個體的特征無法辨識和鑒定，統(tǒng)計時將其分別記錄為“小型嚙齒目動物”和“小型翼手目動物”。

將同一位點拍照間隔時間小于30 min的同一物種的連續(xù)照片或視頻作為1次獨立有效探測(O’Connelletal.，2011)；1個相機工作日以單臺紅外相機在野外持續(xù)工作24 h為標準(王曉寧等，2019)，每臺紅外相機有效工作日以該位點拍攝到的第一張野外工作照片(顯示有正確設置信息)和最后一張野外工作照片的日期間隔為有效工作日。使用相對多度指數(relative abundance index，RAI)評估研究區(qū)動物相對種群數量(李晟等，2016)：RAI=(Ai/N)×1 000，其中，Ai代表第i種動物的有效探測次數，N代表全部相機的總有效相機工作日。

2 結果與分析

2.1 監(jiān)測情況

調查期間共布設了507個紅外相機位點，其中，有效相機位點497個，覆蓋海拔558～2 927 m。總相機有效工作日為50 288 d，單個相機位點的平均有效工作日為101 d。此次調查共獲得照片為41 284份(視頻視為照片統(tǒng)一處理)，總有效探測數為11 707次，其中獸類有效探測數10 714次(91.52%)，鳥類787次(6.72%)，人為干擾、家畜等其他206次(1.76%)。本次調查共記錄到72種野生鳥獸，隸屬15目35科72種，并監(jiān)測到白化毛冠鹿Elaphoduscephalophus和白化小麂Muntiacusreevesi。

2.2 獸類物種多樣性與組成

對獸類有效照片鑒定結果顯示，紅外相機監(jiān)測共記錄到獸類7目17科29種，占神農架國家公園有記錄獸類總數的23.39%。從目級水平來看，食肉目Carnivora的物種數最多，共9種，占全部記錄獸類物種數的31.03%；嚙齒目Rodentia與鯨偶蹄目Cetartiodactyla次之，均記錄到7種；兔形目Lagomorpha、靈長目Primates均有2種；翼手目和勞亞食蟲目Eulipotyphla最少，均僅記錄到1種(表1)。從科級水平來看，鼬科Mustelidae的物種數最多，達到6種，占全部記錄獸類物種數的20.69%；松鼠科Sciuridae有4種；鹿科Cervidae有3種；猴科Cercopithecidae與?？艬ovidae各有2種(表1)。在記錄到的29種獸類中，包括國家一級重點保護野生動物川金絲猴、林麝、東北梅花鹿Cervushortulorum3種，國家二級重點保護野生動物獼猴Macacamulatta、黑熊、中華鬣羚、中華斑羚Naemorhedusgriseus、黃喉貂、豹貓Prionailurusbengalensis和毛冠鹿7種。被IUCN紅色名錄評估為瀕危(EN)級別的有川金絲猴、林麝、東北梅花鹿3種，易危(VU)有黑熊和中華斑羚，近危(NT)有豬獾Arctonyxcollaris、毛冠鹿、中華鬣羚和復齒鼯鼠Trogopterusxanthipes4種(表1)。

從監(jiān)測結果來看，小麂、野豬Susscrofa、東北梅花鹿和中華斑羚的有效探測數最多，分別為2 718次、2 159次、1 630次和1 136次，分別占獸類有效探測總數的25.37%、20.15%、15.21%和10.60%。其中，藏鼠兔Ochotonathibetana、復齒鼯鼠和黃腹鼬Mustelakathiah僅有1次有效探測數?？梢钥闯?，調查區(qū)域內的獸類以小麂、野豬、東北梅花鹿和中華斑羚為優(yōu)勢物種，毛冠鹿、中國豪豬Hystrixhodgsoni、獼猴和中華鬣羚的數量也比較豐富，而東北刺猬Erinaceusamurensis、隱紋花松鼠Tamiopsswinhoei、中華竹鼠Rhizomyssinensis、藏鼠兔、復齒鼯鼠和黃腹鼬等物種則在轄區(qū)內分布范圍有限，分布數量也相對稀少(表1)。

表1 神農架國家公園2017—2019紅外相機監(jiān)測獸類名錄Table 1 List of mammals photographed by infrared cameras in the Shennongjia National Park (2017-2019)

續(xù)表1

鯨偶蹄目是本次調查記錄到的野生獸類中相對多度指數最高的類群，且排名前5的都是鯨偶蹄目物種。在鯨偶蹄目中，相對多度指數最高的是小麂(RAI=54.05)，其次是野豬(RAI=42.93)和東北梅花鹿(RAI=32.41)；勞亞食蟲目是相對多度指數最低的類群，東北刺猬作為勞亞食蟲目唯一的記錄物種，相對多度指數僅為0.06。而本次調查記錄到的野生獸類中相對多度指數最低的是藏鼠兔、復齒鼯鼠和黃腹鼬(RAI=0.02)，均僅在1個位點上記錄到1次。

2.3 鳥類物種多樣性與組成

對鳥類的有效照片鑒定結果顯示，紅外相機監(jiān)測共記錄到鳥類8目18科43種，占神農架國家公園現有記錄鳥類總數的10.05%(表2)。從目級水平來看，雀形目Passeriformes物種最多，共計11科29種；雞形目次之，1科6種；雁形目Anseriformes、鴿形目Columbiformes、鵑形目Cuculiformes和鸮形目Strigiformes最少，均為1科1種(表2)。從科級水平來看，噪鹛科Leiothrichidae(7種)和雉科Phasianidae(6種)的物種數最多(表2)。在記錄到的43種鳥類中，包括國家一級重點保護野生動物白冠長尾雉Syrmaticusreevesii和國家二級重點保護野生動物紅腹角雉Tragopantemminckii、勺雞Pucrasiamacrolopha、紅腹錦雞Chrysolophuspictus、鳳頭蜂鷹Pernisptilorhyncus、日本松雀鷹Accipitergularis、灰林鸮Strixaluco、畫眉Garrulaxcanorus、眼紋噪鹛Garrulaxocellatus、橙翅噪鹛Garrulaxelliotii、紅嘴相思鳥Leiothixlutea和藍鹀Emberizasiemsseni(表2)。白冠長尾雉被IUCN紅色名錄評估為易危(VU)。

從監(jiān)測結果來看，紅腹角雉和紅腹錦雞這2種鳥的有效探測數最高，分別為238次和229次，占鳥類有效探測總數的30.24%和29.10%。與之相反，白冠長尾雉、斑胸鉤嘴鹛Erythrogenysgravivox和白眉鶇Turdusobscurus等16種鳥類，均僅有1次有效探測數。由此推斷，在國家公園內的地棲性鳥類以紅腹角雉與紅腹錦雞為優(yōu)勢物種，松鴉Garrulusglandarius、紫嘯鶇Myophonuscaeruleus、灰頭鶇Turdusrubrocanus、灰翅鶇Turdusboulboul和勺雞等在轄區(qū)內數量也比較豐富，而白冠長尾雉、白眉鶇、斑胸鉤嘴鹛等鳥類的分布相對稀少(表2)。

表2 神農架國家公園2017—2019年紅外相機監(jiān)測鳥類名錄Table 2 List of birds photographed by infrared cameras in the Shennongjia National Park (2017-2019)

續(xù)表2

雞形目是本次調查記錄到的野生鳥類中RAI最高的類群，且相對多度指數排名前2的紅腹角雉(RAI=4.73)和紅腹錦雞(RAI=4.55)都是雞形目物種。相對多度指數最低的鳥類類群有雁形目、鴿形目、鵑形目和鸮形目(RAI均為0.02)，而相對多度指數最低的鳥種則在除啄木鳥目Piciformes之外的所有目中均有分布。

2.4 白化動物監(jiān)測情況

對紅外相機回收數據整理鑒定，發(fā)現記錄到白化毛冠鹿和白化小麂2種白化動物。白化毛冠鹿于2018年5月4日10∶18和2018年5月10日11∶42被同一位點安裝的紅外相機抓拍到照片數據(圖2：a、b)；白化小麂則于2019年5月29日19∶24和2019年6月13日15∶03被同一位點安裝的紅外相機抓拍到視頻數據(圖2：c、d)。

3 討論

神農架國家公園境內野生動物紅外相機監(jiān)測始于2007年，中國林業(yè)科學研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護研究所和原湖北神農架國家級自然保護區(qū)合作安裝架設了首批紅外相機。李廣良等(2014)利用紅外相機對原神農架國家級自然保護區(qū)的野生動物分布范圍和活動規(guī)律進行了調查，記錄到獸類19種和鳥類9種。李佳等(2015)基于紅外相機技術調查神農架旅游公路對獸類活動的影響中共拍攝到 20個獸類物種，隸屬5目12科。本次調查物種記錄較之前多，共記錄72種野生鳥獸，其中獸類7目17科29種，鳥類8目18科 43種。一方面是布設紅外相機位點數量的大幅增加使得物種被拍攝到的概率值提高。此次調查布設了507個紅外相機位點，其中有效相機位點為497個，達到之前數量的 5倍多；另一方面是布設紅外相機位點的空間分布擴大增加了不同生境下物種活動的記錄數。與原神農架國家級自然保護區(qū)相比，國家公園面積擴大了近1倍，紅外相機位點的布設也由原來的沿公路線擴大至部分核心區(qū)域。

國家公園現有獸類124種，而此次調查記錄到的獸類僅有29種。可能造成的原因有幾點：云豹Neofelisnebulosa、狼Canislupus、豺Cuonalpinus等在已有記錄中的大型食肉動物未被拍到，推測這些物種在國家公園及周邊地區(qū)現存的種群密度已經相當低；二是小型嚙齒目物種難辨識，國家公園內嚙齒目種類相當豐富(45種)，其中，鼠科Muridae 18種，但因其個體偏小，且多在夜間活動，很難通過紅外相機照片進行準確的物種鑒定，所以在分析時將所有鼠科物種按1種計數，導致本次調查的嚙齒目物種多樣性被低估；三是紅外監(jiān)測設備布設不全面不均勻，受區(qū)域內復雜地形和陡峭山勢以及野生動物特有的習性影響，大片無人區(qū)少有人涉足，許多區(qū)域性分布的物種就很難被紅外相機記錄到；四是紅外監(jiān)測設備野外工作時間不足，許多野生動物對人類活動具有極高的警覺性，人為干擾會導致野生動物為逃離潛在的危險躲避甚至轉移。據此，適當延長紅外監(jiān)測設備在野外工作的時間，建議同一相機位點連續(xù)監(jiān)測時間不低于6個月(田成等，2018)。

國家公園鳥類多樣性十分豐富，紅外相機拍攝到鳥類的有效探測數普遍低于獸類，但種類較多。在探測數方面，在地面及林下層活動的如雉科、鶇科Turdidae、畫眉科Timaliidae等森林鳥類成為紅外相機拍攝記錄到的絕對優(yōu)勢類群(朱淑怡等，2017)。而許多鳥類的有效探測數值很低，這并不能說明其種群數量少或物種稀有，許多非地棲性鳥類因其偶然性地近地面取食或者避難時被紅外相機抓拍到，從而導致其有效探測數很小。紅外相機安裝在離地50～100 cm的高度上，是針對在地面活動的野生動物，而對于非地棲性鳥類的物種和豐富度則很難有效監(jiān)測，通過與傳統(tǒng)的調查方法配合能夠有效彌補對鳥類統(tǒng)計的不足(王曉寧等，2019)。

神農架素以“白化動物之鄉(xiāng)”聞名中外。曾發(fā)現白化黑熊、白化中華竹鼠Rhizomyssinensis、白化川金絲猴、白化大鯢Andriasdavidianus、白化喜鵲Picapica等。此次調查發(fā)現的 2例白化動物(白化毛冠鹿與白化小麂)均由紅外相機記錄，并獲取了有關白化動物種類、行為、分布、生境利用以及與同類共處模式等信息。這為針對性地開展國家公園白化動物資源監(jiān)測奠定了基礎，也為其相對固定追蹤及科學研究提供了可能(馬國飛等，2021)。

本次調查中設置的紅外相機位點對國家公園內的空間區(qū)域、海拔梯度、生境類型及時間尺度等方面的覆蓋仍較為有限，且大多為工作人員相對容易到達的片區(qū)，所記錄到的數據可能難以全面反映國家公園野生動物的物種組成和空間分布。因此，通過建立覆蓋國家公園及周邊區(qū)域的系統(tǒng)性的紅外相機監(jiān)測體系開展常態(tài)化的野外監(jiān)測，并依據最新的監(jiān)測調查數據，及時動態(tài)更新和豐富保護地生物多樣性本底數據，不斷提高國家公園對生物多樣性資源監(jiān)測保護力度和科學管理能力。

致謝：感謝神農架國家公園管理局科學研究院各基地工作人員、各管理處管理人員及各管護中心野外巡護調查人員的辛苦付出和大力支持。