四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区野生兽类的红外相机初步监测

罗华林, 郑天才, 尼玛降措, 杨旭, 杨彪, 李生强

1.甘孜藏族自治州白玉县林业和草原局，四川 白玉 627150；

2.白玉县自然保护区服务中心，四川 白玉 627150；

3.成都兴艾信息技术有限公司，四川 成都 610051；

4.西华师范大学，西南野生动植物资源保护教育部重点实验室，四川 南充 637002；

5.四川省大熊猫科学研究院，四川 成都 610057；

6.广西师范大学，广西珍稀濒危动物生态学重点实验室，广西 桂林 541004

作为人类生产生活的重要物质基础，生物多样性在维持人类生产生活上起着至关重要的作用[1]。但气候变化、资源过度利用、外来物种入侵、环境污染、土地利用变化等因素使得生物多样性正面临着严重的威胁[2,3]。因此，及时了解并查清区域生物多样性及其动态变化对区域生物多样性的有效保护至关重要。而作为生物多样性的重要组成部分，对栖息地变化特别敏感的野生兽类类群物种已经成为生物多样性保护管理与评价的关键指示类群。已有研究指出，近百年来我国范围乃至全世界已有多种野生兽类物种灭绝[4]。因此对兽类类群物种的保护与研究一直是生物多样性保护研究中的热点之一[5,6]，且对于兽类物种资源编目一直是我国各级自然保护地保护管理工作的基础任务和重要内容。

及时开展全面的兽类物种资源编目工作是实施兽类多样性保护和规划的关键一步[7]，但缺乏可靠的物种分布信息会导致物种的保护效果难以达到预期[8]，因此选择准确可靠的兽类多样性调查手段将极大地改善这一现状，并能对相关物种进行有效保护。近年来，得益于其非损伤性、全天候工作、一般不易受天气和地形等环境因子限制、监测数据具有可重复性、可比性和长效性等特点，红外相机技术在各级自然保护地得到了广泛普及并且在野生动物生态学及保护学研究中得到了广泛应用[9-12]。尤其是随着全国绝大多数国家级自然保护区红外相机监测网络的建立，红外相机越来越多地被用作兽类物种资源调查的主要手段，并且红外相机技术对于各级自然保护地兽类物种本底资源调查和生物多样性编目评估发挥了重要作用[11-13]。

四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区是以保护白唇鹿(Przewalskium albirostris)、金钱豹(Panthera pardus)、金雕(Aquila chrysaetos)等珍稀野生动物及其自然生态系统为主的自然保护区。因其区内多样的植被类型为野生动物提供了丰富的栖息环境，使得该区成为典型的生物多样性热点地区[14]。该保护区由于地理位置较为偏远，基础设施条件以及人力储备等方面较为薄弱，自2003年晋升为国家级自然保护区以来虽开展了不少保护研究工作，但关于区内野生兽类资源的调查研究报道并不多，主要集中在重点保护物种白唇鹿生境选择[15]、繁殖期警戒行为[16]以及2010年开展的科学考察研究[17]。可见，关于区内兽类资源的调查研究仅有的记录已是十年前，且主要基于传统的样线法、痕迹法、访问法而来，调查数据的准确性本身有待考证，加之十年来环境因子与人为活动等因素可能对区内野生动物资源造成影响。本研究采用红外相机技术对该保护区内的野生兽类开展为期一年的持续监测，以期基于新的调查手段获得该区域野生兽类资源多样性与分布等基础信息，为进一步更新、修订和完善保护区兽类物种名录和科学的保护管理提供重要的科学数据。

1 研究方法

1.1 研究区域概况

四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区位于四川省甘孜藏族自治州白玉县境内 (99°11′—99°42′E,30°33′—31°06′N)，海拔 3 600～5 725 m，面积 143 682.6 hm2。该区属亚热带气候区，因处在青藏高原东部，加上海拔及特殊的地形地貌特点，形成了独特的大陆性季风高原气候。干湿季分明，年降雨量500～700 mm，集中在5月下旬至10月上旬，最热月为7月，月平均温度为15.8 ℃，最冷月为1月，月平均气温为-1.6 ℃，年蒸发量1 863.9 mm，平均相对湿度52%，年日照时数2 133.6 h，气候立体特征明显，垂直差异大。区内沟河众多，地形复杂，相对高差大，气候多样，森林植被保存完整，垂直带谱分异明显：3 600～4 100 m为亚高山针叶林带，4 100～4 500 m为高山灌丛草甸带，4 500～4 800 m为高山草甸带，4 800 m以上为泥石流植被[15]。

1.2 相机布设与数据收集

根据相关物种分布的历史资料、野外工作人员发现的物种活动痕迹点，并结合保护区的地形条件、管理条件和可达性，于2017年8月至2018年8月在保护区内的若当沟、那坡沟、马达沟、察青松多雪山、张那沟、扎呷寺、扎呷寺侧边山沟至雪山等区域布设红外相机开展持续监测（见图1），相机型号为夜鹰SG-008，所有相机覆盖海拔范围为3 700～4 600 m。红外相机固定于距离地面60～130 cm的树干、堆砌的岩石或者岩缝中，并详细记录安放位点的经纬度、海拔、生境类型、坡位、坡形、坡度、坡向、有无水源、干扰情况等信息。调查期间不设置引诱剂，并确保相邻红外相机的直线距离不小于200 m。调查期间仅第一次安放相机时有44个位点设置为视频模式，其余位点以及后续所有位点均设置为拍照模式（见表1）。所有相机拍摄时间间隔统一设置为最短5 s，灵敏度中档。每4～5个月采集一次相机数据，并更换相机电池和储存卡，且检查相机性能。

1.3 数据处理与分析

将收集到的红外相机数据按照布设批次和点位做分类备份处理，然后统一上传至四川自然保护红外相机数据管理信息化平台(Camera Data ManagementSystem, http://www.datawild.cn:9090/Bioplatform/)，并在Camera Data Management System上完成数据的分析鉴定与信息补充，最后导出Excel汇总表进行综合分析。

图1 四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区红外相机布设图Fig.1 Distribution layout of infrared camera traps in Chaqingsongduo White-lipped Deer National Nature Reserve, Sichuan

表1 红外相机安放数量与拍摄模式统计表Tab.1 Statistics of infrared cameras number and shooting mode

根据《中国哺乳动物多样性(第二版)》[18]和《中国鸟类分布与分布名录(第三版)》[19]对红外相机拍摄到的兽类和鸟类物种进行定名和分类，根据《国家重点保护野生动物名录》(http://www.forestry.gov.cn)、IUCN红色名录(http://www.iucnredlist.org/)[20]和《中国脊椎动物红色名录》[21]来确定物种保护级别和濒危程度。

相机位点数(Number of camera points)指野外放置红外相机的监测位点数量，本研究中1个有效监测位点仅安放1台红外相机；位点占有率(Site occupancy, SO)指某一调查区域内，某物种被拍到的相机位点数占所有正常工作的相机位点数的百分率。本研究以相机位点数与位点占有率来初步评估物种的分布情况：SO=Si/ AS×100。其中，Si表示第i类 (i=1,······,23)动物被拍到的相机位点数；AS 表示所有正常工作的相机位点数[22]。本研究以1台红外相机在野外连续工作24 h为1个有效相机工作日(Trap day)，以同一相机位点相近时间(间隔至少30 min)连续拍摄的同种个体的照片或视频作为一次独立有效记录[9]。以相对多度指数(Relative abundance index, RAI)来评估物种种群的相对数量[23,24]，RAI以红外相机调查的数据拍摄率为基础，计算公式为：RAI=Ai/T×100。 其 中 ，Ai表 示 第i类 (i=1, ······,23)动物的独立有效记录(照片或视频)数；T表示总的有效相机工作日[24]。

2 结果

2.1 监测情况

本研究期间，共布设115个相机监测位点，丢失相机27台，最终有效相机监测位点共计88个。累计6 031个有效相机工作日，共获得照片207 580张，视频7 357段。其中，野生兽类照片8 708张，视频423段，能够准确识别到具体物种的照片8 508张，视频403段，独立有效记录1 237次(见表2)。同时，红外相机还拍摄到野生鸟类照片1 991张，视频173段，能够准确识别到具体物种的照片1 861张，视频148段，独立有效记录333次，共分析鉴定出10种野生鸟类，分属4目5科(表S1)。此外，红外相机还记录了人类活动、牦牛活动、家狗活动和家马活动4种干扰因子，且这4种干扰因子的拍摄记录达到10 346份，独立有效记录达到440次 (见表2)。

2.2 取样量分析

根据红外相机有效工作日，在同一监测时间下，兽类物种数在整个监测期间均呈持续增长趋势（见图2）。

图2 四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区兽类物种数与相机有效工作日的关系Fig.2 Relationship between the number of mammal species and the effective camera-trapping days in Chaqingsongduo White-lipped Deer National Nature Reserve, Sichuan

2.3 物种组成

本次调查共记录到23种野生兽类，隶属于5目11科。其中，食肉目(Carnivora)最多，有10种；其次是偶蹄目(Artiodactyla)，有9种；而啮齿目(Rodentia)、灵长目(Primates)和兔形目(Lagomorpha)均较少，仅分别有2种、1种和1种。食肉目和偶蹄目物种总数占总的兽类物种数的82.61%。

在记录到的23种野生兽类物种中，包括国家Ⅰ级重点保护野生动物4种，约占兽类物种总数的17.39%，分别为林麝 (Moschus berezovskii)、马麝(Moschus chrysogaster)、白唇鹿和金钱豹；国家Ⅱ级重点保护野生动物10种，约占兽类物种总数的43.48%，分别为藏酋猴 (Macaca thibetana)、水鹿(Rusa unicolor)、岩羊 (Pseudois nayaur)、中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)、黑熊 (Ursus arctos)、棕熊 (U.thibetanus)、金猫 (Catopuma temminckii)、猞猁 (Lynx lynx)、狼 (Canis lupus) 和黄喉貂 (Martes flavigula)。其中，被IUCN列为濒危 (Endangered,EN)等级的物种有2种，分别为林麝和马麝；被列为近危(Near threatened, NT)等级的物种有3种，分别为藏酋猴、毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)和金猫；被列为易危(Vulnerable, VU)等级的物种有5种，分别为白唇鹿、中华鬣羚、金钱豹、水鹿和黑熊（见表2）。总体来看，本次调查记录的23种野生兽类物种中，被列为国家Ⅰ级、Ⅱ级重点保护野生动物合计数量占到总兽类物种数的60.87%，而被评为“濒危”“近危”和“易危”等级的物种合计数量占到总兽类物种数的43.48%，可见本研究基于红外相机获得的兽类物种整体濒危程度较高。

2.4 相对多度

从相对多度指数来看，RAI最高的前5种野生兽类依次为为马麝(11.95)、白唇鹿(3.93)、岩羊(1.04)、野猪(Sus scrofa, 0.96)和中华鬣羚(0.71)，而其他兽类的RAI值均相对较小。在发现的4种干扰因子中，RAI最高的是牦牛活动(Bos mutus, 6.57)，其次是人类活动(Homo sapiens, 0.63)，其余2种干扰因子的RAI值均较低(见表2)。

2.5 物种分布

从位点数和位点占有率来看，最高的前5种野生兽类依次为马麝(66, 75.00%)、白唇鹿(33, 37.50%)、野猪 (23, 26.14%)、中华鬣羚 (21, 23.86%)和岩羊(19, 21.59%)。

从分布海拔来看，分布海拔跨度最大的前5种野生兽类依次为马麝(791 m)、中华鬣羚(791 m)、岩羊(754 m)、狼(701 m)和白唇鹿(694 m)；马麝、中华鬣羚、岩羊以及白唇鹿4种有蹄类动物的活动海拔区间极为相似；除了猞猁、黄鼬(Mustela sibirica)、黄喉貂、棕熊，其余19种兽类活动最高海拔均超过4 000 m，且多数有蹄目动物与食肉目动物的活动海拔区间存在不同程度的重叠（见表2和图3）。

3 讨论

本研究利用红外相机对四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区的野生兽类做了初步监测，获得了该保护区基于红外相机监测数据分析得到的兽类物种名录和分布信息，同时获得了较为珍贵的野生动物红外相机影像数据。本研究为保护区1991年成立以来首次利用红外相机开展监测研究，研究结果充分证实了保护区内至少4种国家I级和10种国家II级重点保护区兽类物种的存在（见表2），同时研究发现保护区内珍稀濒危野生兽类物种多样性较高，具有重大保护与研究价值。

表2 四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区红外相机调查获得的兽类物种Tab.2 Mammal species captured by camera-trapping in Chaqingsongduo White-lipped Deer National Nature Reserve, Sichuan

（续表2）

图3 四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区兽类物种的活动海拔Fig.3 Activity altitude distribution of mammal species in Chaqingsongduo White-lipped Deer National Nature Reserve, Sichuan

与保护区2010年开展的科学考察研究结果相比，本研究获得的兽类物种数仅占历史记录的46种兽类物种的50%[17]。许多历史记录的物种(尤其是体型较小的啮齿目和兔形目动物)均未出现在本研究结果中，原因可能是多方面的。首先，受限于红外相机本身的局限性，许多小型兽类由于体型实在太小，外形又极为相似且许多夜间活动，仅靠红外相机拍摄的影像资料难以做到准确的物种鉴定[11,25]，本研究中便有200张照片和20段视频无法准确鉴定到具体兽类物种；其次，历史记录的部分物种可能因多年环境变化以及人为活动干扰等影响而导致数量减少或地域性灭绝；最后，本年度红外相机监测覆盖面积有限，保护区内仍有很大面积没有安放红外相机，而取样量分析也发现本次红外相机监测兽类物种的取样上不够充分，未来的监测工作上仍需进一步扩大监测面积，尤其应当兼顾之前没有覆盖到的区域，同时可以适当延长监测时长。

尽管红外相机技术存在一定的局限性[11,25]，但该技术应用以来，尤其是对大中型兽类物种监测研究中取得了较好的监测效果，且许多地区开展红外相机监测工作后还发了不少物种的新记录或新分布[6,26-28]，而本研究与之前保护区利用传统调查方法获得的结果相比时[17]，同样发现了兽类物种的新记录，包括金钱豹、金猫、豹猫(Prionailurus bengalensis)、黄喉貂、毛冠鹿、狍(Capreolus pygargus)等6种兽类，这再次证明红外相机技术可以作为传统调查方法的有益补充。因此，未来在开展野生兽类多样性调查时，可以采用多种调查方法相结合的方式进行，以获得更加完善准确的调查数据。

本次调查发现了10种食肉目动物，且基本上为大中型食肉动物，但其相对多度指数均较低（见表2），可能与这些食肉兽类的野外种群数量较少有关。大中型食肉动物往往处于食物链顶端，居于森林生态系统中的较高营养级，且通常具有家域范围较大、种群密度较低、繁殖率较低等特点，极易受人为活动干扰影响(如盗猎、放牧、挖药和砍柴等引起的栖息地破碎化)而导致种群数量减少或丧失[29]，这可能是大中型食肉动物拍摄率低的重要原因。而本次调查到的9种偶蹄类动物中，马麝(RAI=11.95)、白唇鹿(RAI=3.93)、岩羊(RAI=1.04)和中华鬣羚(RAI=0.71)的拍摄率、分布点位、分布海拔跨度均位居前列，多数有蹄目动物与食肉目动物的活动海拔区间存在不同程度的重叠，表明该保护区内食草动物的栖息地质量较好，且可能存在较低的食肉动物捕食压力，加之当地藏传文化宗教信仰的影响，食草动物在保护区内可能保持着较大的种群数量。但已有研究指出，大型食肉动物缺失而食草动物种群泛滥时，食草动物可能会危害生态系统结构和功能的完整[30,31]。另外，在严重人为活动干扰影响和生境丧失或退化情况下，大中型食肉动物往往最先从生态系统中消失[29,32-33]。因此，保护区后续的监测工作有必要侧重评估大中型食肉动物与食草动物的种群动态，从而助力保护区生态系统稳定性与多样性的科学保护与管理。

本次调查虽获得了超过20万份的影像数据，但有野生动物的有效数据占比不足5%，而空拍或者误拍的影像数据占比超过90%，原因可能为：1)本次调查使用的红外相机整体性能较差，首先拍摄时间间隔最短只能设置5 s，这样很可能导致物种漏拍；其次相机的稳定性较差，本次调查在使用过程中就有近10台相机出现花屏和损坏的情况；2)还可能与高原高海拔环境下相机更易受强光或风吹草动影响有关。红外相机设备性能将直接影响调查成效，鉴于此，建议保护区开展红外相机监测工作时采用优质的性能稳定的相机设备以提高监测效果。

最后鉴于本次调查发现的4种干扰因子，主要分为人为活动和放牧活动，这些干扰因子一方面对相机的安全性造成影响，另一方面很可能会影响保护区内野生动物的分布和栖息地利用[34]，因此建议保护区继续加强周边社区的保护宣传工作，同时对于影响较为严重的区域进行适当管控。

表 S1 四川察青松多白唇鹿国家级自然保护区红外相机调查获得的鸟类物种Tab.S1 Bird species detected by camera-trapping in Chaqingsongduo White-lipped Deer National Nature Reserve, Sichuan