神农架国家公园鸟兽多样性的红外相机调查

马国飞， 杨万吉， 王晓菊， 莫家勇，熊欢欢，金胶胶， 赵宠南， 杨敬元*， 余辉亮*

(1. 神农架国家公园管理局，湖北神农架442421； 2. 神农架金丝猴保育生物学湖北省重点实验室，湖北神农架442421)

生物多样性的调查和监测是自然保护地的重要工作内容之一(吴逊涛等，2017)。各类自然保护地生物资源监测工作的深入开展和合作交流，有助于推动大尺度区域性监测网络的立体式构建，促进区域性生物多样性的全方位保护(Burtonetal.，2015)。

2015年国家开展国家公园体制试点，神农架国家公园成为中国首批、湖北省唯一的国家公园体制试点区。国家公园是自然资源保护的一种重要而有效的管理发展模式。全面摸清生物资源家底，了解空间分布，通过建立全覆盖的生物多样性监测网络体系来动态掌握资源变化情况，对提高神农架国家公园对生物多样性保护和管理能力，发挥保障国家生态安全功能，具有尤其深远的意义。

近年来，红外相机调查技术作为一种新型的监测手段已经被广泛应用于我国大中型野生动物的物种调查、监测研究和生境保护等方面，并已逐渐发展成地栖性大中型兽类和鸟类的常规监测方法(O’Connelletal.，2011；李晟等，2014；肖治术等，2014；肖治术，2016)。相较于传统的样带样线法、粪便计数法、痕迹统计法、样方法和访问调查法等野生动物资源调查方法(包欣欣，2017)，红外相机调查技术因其取样真实性、工作持续性、极低干扰性、良好隐蔽性、强大抗干扰性及稀有物种的有效记录等特点，在野生动物资源的调查、监测及评估等方面具有更大的优越性(O’Connelletal.，2011；李晟等，2014；张明明等，2019)。本研究于2017年9月—2019年12月，在神农架国家公园辖区内开展了针对大中型兽类和地栖型鸟类的红外相机野外监测，旨在为保护地之前获得的生物多样性本底数据进行有效补充与佐证，同时也能够为后续的保护管理规划、长期监测体系构建和科研项目的开展提供科学依据。

1 研究方法

1.1 研究区概况

神农架国家公园(109°56′～110°42′E，31°18′～31°42′N)位于湖北省西北部的神农架林区，总面积1 170 km2，是以亚热带森林生态系统和川金丝猴Rhinopithecusroxellana、珙桐Davidiainvolucrata为代表的珍稀濒危、古老孑遗物种为主要保护对象的自然保护地，在生物物种多样性、生态系统类型、生物演化等方面是全球同纬度山地生态系统的典型代表，生物多样性丰富。境内有脊椎动物729种，其中，哺乳动物124种，包括川金丝猴、林麝Moschusberezovskii等国家一级重点保护野生动物5种，黑熊Ursusthibetanus、中华鬣羚Capricornismilneedwardsii、黄喉貂Martesflavigula等国家二级重点保护野生动物12种。截止目前已知鸟类达428种，其中有金雕Aquilachrysaetos、白肩雕Aquilaheliaca等国家一级重点保护鸟类6种，白尾鹞Circuscyaneus、黄脚渔鸮Ketupaflavipes、鸳鸯Aixgalericulata等国家二级重点保护鸟类68种(李春旺等，2020)。

1.2 红外相机布设

2017年9月—2019年12月在国家公园辖区内开展红外相机监测野外调查。根据以往巡护工作经验，选择人为干扰少、植被条件好、野生动物活动痕迹较多的地点(兽径、水源地、垭口等)布设相机。考虑到拍摄照片的独立性，红外相机监测位点的间距≥500 m(李佳琦等，2018)，在实地放置红外相机过程中，受地形、地貌、植被类型、政策及人类活动区等因素限制，部分区域放置红外相机位点根据野外实际情况做了相应的调整。相机型号为东方红鹰E1B和易安卫士710，红外相机参数设置上主要参考常规陆栖大中型兽类和鸟类监测规范(肖治术等，2014)。相机安装完成后，记录相机编号、参与人员、日期、天气、小地名、GPS位点、海拔、坡度、坡向、小生境、人为干扰等信息。第一批次相机位点监测时长达到3个月后将相机换至另一批次位点，同时在检查相机性能正常后更换储存卡和电池。及时将卡内数据拷贝至电脑并备份。

1.3 数据整理与鉴定分析

将回收数据重新整理并建立新的Excel进行记录，逐一仔细鉴别红外相机获取的照片和视频，对曝光不足的图像进行提亮、锐化等操作协助鉴别。照片按兽类、鸟类、人类活动、未辨识等信息分类，视频作为用于协助物种鉴定等的辅助数据。鉴定结果按相机编号、拍摄日期、拍摄时间、工作天数、对象类别、物种名、动物数量、性别、行为和备注等信息进行数据录入，整理出红外相机拍摄到的保护地野生动物资源监测信息表(肖治术等，2014)。其中，红外相机拍摄到的视频和照片中的物种鉴定主要参考《中国哺乳动物多样性》(蒋志刚等，2015)和《中国鸟类分类与分布名录(第三版)》(郑光美，2017)；保护级别的界定参考《国家重点保护野生动物名录》(国家林业和草原局，农业农村部，2021)和世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录(IUCN,2019)。由于啮齿类动物个体较小、而翼手目Chiroptera动物多在夜间拍摄，个体的特征无法辨识和鉴定，统计时将其分别记录为“小型啮齿目动物”和“小型翼手目动物”。

将同一位点拍照间隔时间小于30 min的同一物种的连续照片或视频作为1次独立有效探测(O’Connelletal.，2011)；1个相机工作日以单台红外相机在野外持续工作24 h为标准(王晓宁等，2019)，每台红外相机有效工作日以该位点拍摄到的第一张野外工作照片(显示有正确设置信息)和最后一张野外工作照片的日期间隔为有效工作日。使用相对多度指数(relative abundance index，RAI)评估研究区动物相对种群数量(李晟等，2016)：RAI=(Ai/N)×1 000，其中，Ai代表第i种动物的有效探测次数，N代表全部相机的总有效相机工作日。

2 结果与分析

2.1 监测情况

调查期间共布设了507个红外相机位点，其中，有效相机位点497个，覆盖海拔558～2 927 m。总相机有效工作日为50 288 d，单个相机位点的平均有效工作日为101 d。此次调查共获得照片为41 284份(视频视为照片统一处理)，总有效探测数为11 707次，其中兽类有效探测数10 714次(91.52%)，鸟类787次(6.72%)，人为干扰、家畜等其他206次(1.76%)。本次调查共记录到72种野生鸟兽，隶属15目35科72种，并监测到白化毛冠鹿Elaphoduscephalophus和白化小麂Muntiacusreevesi。

2.2 兽类物种多样性与组成

对兽类有效照片鉴定结果显示，红外相机监测共记录到兽类7目17科29种，占神农架国家公园有记录兽类总数的23.39%。从目级水平来看，食肉目Carnivora的物种数最多，共9种，占全部记录兽类物种数的31.03%；啮齿目Rodentia与鲸偶蹄目Cetartiodactyla次之，均记录到7种；兔形目Lagomorpha、灵长目Primates均有2种；翼手目和劳亚食虫目Eulipotyphla最少，均仅记录到1种(表1)。从科级水平来看，鼬科Mustelidae的物种数最多，达到6种，占全部记录兽类物种数的20.69%；松鼠科Sciuridae有4种；鹿科Cervidae有3种；猴科Cercopithecidae与牛科Bovidae各有2种(表1)。在记录到的29种兽类中，包括国家一级重点保护野生动物川金丝猴、林麝、东北梅花鹿Cervushortulorum3种，国家二级重点保护野生动物猕猴Macacamulatta、黑熊、中华鬣羚、中华斑羚Naemorhedusgriseus、黄喉貂、豹猫Prionailurusbengalensis和毛冠鹿7种。被IUCN红色名录评估为濒危(EN)级别的有川金丝猴、林麝、东北梅花鹿3种，易危(VU)有黑熊和中华斑羚，近危(NT)有猪獾Arctonyxcollaris、毛冠鹿、中华鬣羚和复齿鼯鼠Trogopterusxanthipes4种(表1)。

从监测结果来看，小麂、野猪Susscrofa、东北梅花鹿和中华斑羚的有效探测数最多，分别为2 718次、2 159次、1 630次和1 136次，分别占兽类有效探测总数的25.37%、20.15%、15.21%和10.60%。其中，藏鼠兔Ochotonathibetana、复齿鼯鼠和黄腹鼬Mustelakathiah仅有1次有效探测数。可以看出，调查区域内的兽类以小麂、野猪、东北梅花鹿和中华斑羚为优势物种，毛冠鹿、中国豪猪Hystrixhodgsoni、猕猴和中华鬣羚的数量也比较丰富，而东北刺猬Erinaceusamurensis、隐纹花松鼠Tamiopsswinhoei、中华竹鼠Rhizomyssinensis、藏鼠兔、复齿鼯鼠和黄腹鼬等物种则在辖区内分布范围有限，分布数量也相对稀少(表1)。

表1 神农架国家公园2017—2019红外相机监测兽类名录Table 1 List of mammals photographed by infrared cameras in the Shennongjia National Park (2017-2019)

续表1

鲸偶蹄目是本次调查记录到的野生兽类中相对多度指数最高的类群，且排名前5的都是鲸偶蹄目物种。在鲸偶蹄目中，相对多度指数最高的是小麂(RAI=54.05)，其次是野猪(RAI=42.93)和东北梅花鹿(RAI=32.41)；劳亚食虫目是相对多度指数最低的类群，东北刺猬作为劳亚食虫目唯一的记录物种，相对多度指数仅为0.06。而本次调查记录到的野生兽类中相对多度指数最低的是藏鼠兔、复齿鼯鼠和黄腹鼬(RAI=0.02)，均仅在1个位点上记录到1次。

2.3 鸟类物种多样性与组成

对鸟类的有效照片鉴定结果显示，红外相机监测共记录到鸟类8目18科43种，占神农架国家公园现有记录鸟类总数的10.05%(表2)。从目级水平来看，雀形目Passeriformes物种最多，共计11科29种；鸡形目次之，1科6种；雁形目Anseriformes、鸽形目Columbiformes、鹃形目Cuculiformes和鸮形目Strigiformes最少，均为1科1种(表2)。从科级水平来看，噪鹛科Leiothrichidae(7种)和雉科Phasianidae(6种)的物种数最多(表2)。在记录到的43种鸟类中，包括国家一级重点保护野生动物白冠长尾雉Syrmaticusreevesii和国家二级重点保护野生动物红腹角雉Tragopantemminckii、勺鸡Pucrasiamacrolopha、红腹锦鸡Chrysolophuspictus、凤头蜂鹰Pernisptilorhyncus、日本松雀鹰Accipitergularis、灰林鸮Strixaluco、画眉Garrulaxcanorus、眼纹噪鹛Garrulaxocellatus、橙翅噪鹛Garrulaxelliotii、红嘴相思鸟Leiothixlutea和蓝鹀Emberizasiemsseni(表2)。白冠长尾雉被IUCN红色名录评估为易危(VU)。

从监测结果来看，红腹角雉和红腹锦鸡这2种鸟的有效探测数最高，分别为238次和229次，占鸟类有效探测总数的30.24%和29.10%。与之相反，白冠长尾雉、斑胸钩嘴鹛Erythrogenysgravivox和白眉鸫Turdusobscurus等16种鸟类，均仅有1次有效探测数。由此推断，在国家公园内的地栖性鸟类以红腹角雉与红腹锦鸡为优势物种，松鸦Garrulusglandarius、紫啸鸫Myophonuscaeruleus、灰头鸫Turdusrubrocanus、灰翅鸫Turdusboulboul和勺鸡等在辖区内数量也比较丰富，而白冠长尾雉、白眉鸫、斑胸钩嘴鹛等鸟类的分布相对稀少(表2)。

表2 神农架国家公园2017—2019年红外相机监测鸟类名录Table 2 List of birds photographed by infrared cameras in the Shennongjia National Park (2017-2019)

续表2

鸡形目是本次调查记录到的野生鸟类中RAI最高的类群，且相对多度指数排名前2的红腹角雉(RAI=4.73)和红腹锦鸡(RAI=4.55)都是鸡形目物种。相对多度指数最低的鸟类类群有雁形目、鸽形目、鹃形目和鸮形目(RAI均为0.02)，而相对多度指数最低的鸟种则在除啄木鸟目Piciformes之外的所有目中均有分布。

2.4 白化动物监测情况

对红外相机回收数据整理鉴定，发现记录到白化毛冠鹿和白化小麂2种白化动物。白化毛冠鹿于2018年5月4日10∶18和2018年5月10日11∶42被同一位点安装的红外相机抓拍到照片数据(图2：a、b)；白化小麂则于2019年5月29日19∶24和2019年6月13日15∶03被同一位点安装的红外相机抓拍到视频数据(图2：c、d)。

3 讨论

神农架国家公园境内野生动物红外相机监测始于2007年，中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所和原湖北神农架国家级自然保护区合作安装架设了首批红外相机。李广良等(2014)利用红外相机对原神农架国家级自然保护区的野生动物分布范围和活动规律进行了调查，记录到兽类19种和鸟类9种。李佳等(2015)基于红外相机技术调查神农架旅游公路对兽类活动的影响中共拍摄到 20个兽类物种，隶属5目12科。本次调查物种记录较之前多，共记录72种野生鸟兽，其中兽类7目17科29种，鸟类8目18科 43种。一方面是布设红外相机位点数量的大幅增加使得物种被拍摄到的概率值提高。此次调查布设了507个红外相机位点，其中有效相机位点为497个，达到之前数量的 5倍多；另一方面是布设红外相机位点的空间分布扩大增加了不同生境下物种活动的记录数。与原神农架国家级自然保护区相比，国家公园面积扩大了近1倍，红外相机位点的布设也由原来的沿公路线扩大至部分核心区域。

国家公园现有兽类124种，而此次调查记录到的兽类仅有29种。可能造成的原因有几点：云豹Neofelisnebulosa、狼Canislupus、豺Cuonalpinus等在已有记录中的大型食肉动物未被拍到，推测这些物种在国家公园及周边地区现存的种群密度已经相当低；二是小型啮齿目物种难辨识，国家公园内啮齿目种类相当丰富(45种)，其中，鼠科Muridae 18种，但因其个体偏小，且多在夜间活动，很难通过红外相机照片进行准确的物种鉴定，所以在分析时将所有鼠科物种按1种计数，导致本次调查的啮齿目物种多样性被低估；三是红外监测设备布设不全面不均匀，受区域内复杂地形和陡峭山势以及野生动物特有的习性影响，大片无人区少有人涉足，许多区域性分布的物种就很难被红外相机记录到；四是红外监测设备野外工作时间不足，许多野生动物对人类活动具有极高的警觉性，人为干扰会导致野生动物为逃离潜在的危险躲避甚至转移。据此，适当延长红外监测设备在野外工作的时间，建议同一相机位点连续监测时间不低于6个月(田成等，2018)。

国家公园鸟类多样性十分丰富，红外相机拍摄到鸟类的有效探测数普遍低于兽类，但种类较多。在探测数方面，在地面及林下层活动的如雉科、鸫科Turdidae、画眉科Timaliidae等森林鸟类成为红外相机拍摄记录到的绝对优势类群(朱淑怡等，2017)。而许多鸟类的有效探测数值很低，这并不能说明其种群数量少或物种稀有，许多非地栖性鸟类因其偶然性地近地面取食或者避难时被红外相机抓拍到，从而导致其有效探测数很小。红外相机安装在离地50～100 cm的高度上，是针对在地面活动的野生动物，而对于非地栖性鸟类的物种和丰富度则很难有效监测，通过与传统的调查方法配合能够有效弥补对鸟类统计的不足(王晓宁等，2019)。

神农架素以“白化动物之乡”闻名中外。曾发现白化黑熊、白化中华竹鼠Rhizomyssinensis、白化川金丝猴、白化大鲵Andriasdavidianus、白化喜鹊Picapica等。此次调查发现的 2例白化动物(白化毛冠鹿与白化小麂)均由红外相机记录，并获取了有关白化动物种类、行为、分布、生境利用以及与同类共处模式等信息。这为针对性地开展国家公园白化动物资源监测奠定了基础，也为其相对固定追踪及科学研究提供了可能(马国飞等，2021)。

本次调查中设置的红外相机位点对国家公园内的空间区域、海拔梯度、生境类型及时间尺度等方面的覆盖仍较为有限，且大多为工作人员相对容易到达的片区，所记录到的数据可能难以全面反映国家公园野生动物的物种组成和空间分布。因此，通过建立覆盖国家公园及周边区域的系统性的红外相机监测体系开展常态化的野外监测，并依据最新的监测调查数据，及时动态更新和丰富保护地生物多样性本底数据，不断提高国家公园对生物多样性资源监测保护力度和科学管理能力。

致谢：感谢神农架国家公园管理局科学研究院各基地工作人员、各管理处管理人员及各管护中心野外巡护调查人员的辛苦付出和大力支持。