基于红外相机技术的九岭山国家级自然保护区鸟兽多样性调查

申 锦,李言阔*,李佳琦,万雅琼,曹 锐,楼智明,舒特生,涂 磊,陈亮亮,张朝辉

(1.江西师范大学生命科学学院,江西 南昌 330022;2.生态环境部南京环境科学研究所,江苏 南京 210042;3.江西九岭山国家级自然保护区管理局,江西 靖安 330600)

0 引言

野生动物资源调查不仅能够促进中国动物编目工作的开展，也有利于掌握野生动物资源的动态变化，为评估保护成效和制定保护对策提供科学依据[1].红外相机技术经过20多年的快速发展已经成为野生动物调查、监测以及动物行为学研究中的常规技术[2],被广泛应用于野生动物物种多样性调查与监测[3-5]、珍稀濒危野生动物监测[6-7]、动物行为学研究[8-9]、个体识别[10]、种群及群落参数估算[11]等领域中.与传统的调查方法相比，红外相机监测具有能够在野外持续工作、不惊扰动物等优点，非常适用于监测珍稀、隐秘的物种[12].近年来，随着红外相机价格的下降和性能的提升，红外相机技术在中国自然保护区物种多样性调查或物种监测工作中得到普及.目前中国已经从不同层面(包括国家层面、省级层面和自然保护区层面)建立了多个红外相机监测网络[13-14].

江西省九岭山国家级自然保护区地处九岭山脉与幕阜山脉的腹地，迄今为止有关该自然保护区野生动物资源的调查或研究极少，主要是在晋升国家级自然保护区时开展的综合科学考察[15]和保护区外围的鸟类多样性调查[16].这些调查大多数是调查周期短、调查面积小，高度依赖过去的文献记载及周边地区的动物记录，调查结果无法客观全面地反映该保护区目前的动物资源状况.为了进一步摸清九岭山国家级自然保护区野生动物资源状况，本研究采用红外相机技术对保护区内的大中型兽类和林下鸟类资源多样性开展了为期约870 d的连续监测.通过分析物种多样性、相对数量和空间分布，进一步摸清该区大中型兽类和地栖型鸟类的资源状况，完善该保护区物种编目，掌握野生动物资源现状，为该区野生动物保护管理提供数据支撑.

1 研究方法

1.1 研究地点

九岭山国家级自然保护区位于江西省靖安县境内，地处九岭山脉与幕阜山脉的腹地，地理坐标为东经115°03′25″～115°24′23″，北纬28°49′06″～29°3′19″,总面积为11 541 hm2，区内最高海拔为1 333.2 m，最低海拔为81.5 m.该区属亚热带湿润季风气候，气候温和，四季分明，无霜期长，雨量充沛，光照充足.年平均气温为14.4～27.0 ℃，年平均降雨量为1 653.0 mm，年平均蒸发量为1 053.3 mm,年平均无霜期为266 d，年平均日照时数为1 872.8 h.地貌景观以中山为主，呈现为西北部地势高耸、东南部较低的特点.区内河流属于修水水系，共有大小支流20多条，主要河流有北潦河的南北2条支流.该区的地带性植被类型是亚热带常绿阔叶林，主要的植被类型为常绿阔叶林(分布于海拔400 m以下)、针阔混交林(400～1 000 m)、竹林(100～800 m)、竹林和常绿阔叶混交林(500～1 000 m)[15].

1.2 红外相机野外设置

借助地理信息系统(geographic information system,GIS),以公里网格法将九岭山国家级自然保护区及其周边划分为119个1 km×1 km的网格，并在九岭山国家级自然保护区内设置了2个样区,在保护区外设置了1个样区，在每个样区中各设置20台红外相机开展24 h不间断监测(见图1).本研究选用猎科Ltl6210型和东方红鹰E1B型红外相机，在目标网格中选择动物痕迹(足迹、粪便、取食痕迹、栖卧痕迹等)较多的地点放置相机，原则上每个网格布设1台相机，若个别网格因为地形复杂无法到达，则相邻2个相机位点之间的距离不低于500 m.将相机固定在树干上，距离地面高约50～80 cm,确保镜头前无乔木枝条、小灌木或草本植物，以免遮挡镜头;确保镜头前的地面无直接暴露在阳光下的砂石或大型岩石，以避免阳光照射干扰相机正常工作.相机固定牢固后现场调试:将工作模式设置为“拍照+视频”,拍摄时间间隔为1 s,灵敏度为“中”,时间设置为当前时间[14].记录相机放置的日期、相机编号、GPS位点、海拔、植被类型等信息.每隔3～4个月检查1次,更换补充损坏或遗失的相机、电池和相机存储卡，确保在整个监测过程中一直有60台红外相机正常工作.监测时间为2017年2月—2019年7月.

图1 九岭山国家级自然保护区位置示意图及红外相机布设点

1.3 数据处理

将采集的照片/视频按照相机编号存储于对应的文件夹中，使照片/视频与记录的相机信息表格相对应.对所有照片/视频逐一检查，根据《中国鸟类分类与分布名录》[17]和文献[18]对监测到的鸟类与兽类进行鉴定，确定其分类地位；根据《国家重点保护野生动物名录》(http://www.forestry.gov.cn)确定物种保护级别；根据IUCN濒危物种红色名录(https://www.iucnredlist.org/)确定物种濒危等级.由于小型啮齿目动物个体较小，且多为夜间拍摄，个体特征难以鉴别，所以为保证数据的准确性，在统计时并未将其计入兽类多样性目录中.

对照片/视频进行去重处理，对于同一相机位点在30 min内拍摄的同一物种的照片/视频，只保留1张照片作为该物种的独立有效照片[19].单台相机在野外工作24 h视为一个有效相机工作日[20].

采用相对多度指数(relative abundance index,RAI)评估九岭山野生动物的种群相对数量[21],计算公式为RAI=Ai/N×100,其中Ai为物种i出现的独立有效照片数,N为全部相机的总有效工作日.

2 调查结果

本次调查共持续监测25 428个有效相机工作日，拍摄到兽类照片14 498绕,鸟类照片16 541张.对获取的照片进行去重处理后共提取出独立有效照片9 802张,其中兽类独立有效照片4 376张(占44.64%),鸟类独立有效照片5 426张(占55.36%).

物种累积曲线显示:兽类监测物种数在0～2 000个相机工作日区间内快速增长，随后趋于平缓；鸟类监测物种数在0～4 000个相机工作日区间

内快速增长，随后逐渐趋缓，但仍保持较为明显的增长趋势(见图2).这表明:在本次监测中，兽类的监测取样较为充分，而鸟类的丰富度随监测时间的延长还存在增加的可能.

图2 鸟兽物种累积曲线

2.1 兽类物种多样性与组成

经鉴定，本研究共监测到野生兽类12种，隶属于5目9科.其中食肉目4科7种，偶蹄目2科2种，灵长目1科1种，啮齿目1科1种，兔形目1科1种(见表1).

表1 九岭山国家级自然保护区红外相机监测到的兽类物种

相对多度指数排列前5的兽类依次为小麂(Muntiacusreevesi,RAI=10.12)、野猪(Susscrofa,RAI=2.28)、鼬獾(Melogalemoschata,RAI=0.92)、猕猴(Macacamulatta,RAI=0.91)、食蟹獴(Herpestesurva,RAI=0.84)(见图3).网格数分布最广的前5种兽类依次为小麂(CS=58个)、野猪(CS=45个)、鼬獾(CS=31个)、花面狸(Pagumalarvata,CS=26个)、猪獾(Arctonyxcollaris,CS=25个).其中国家Ⅰ级保护动物1种，占本次监测兽类物种总数的8.3%,为小灵猫(Viverriculaindica)；国家Ⅱ级保护动物2种，占本次监测兽类物种总数的16.7%，分别为猕猴和豹猫(Prionailurusbengalensis).在IUCN物种红色名录中被评为近危(NT)的物种有4种，占本次监测兽类物种总数的33.3%，分别为鼬獾、花面狸、猪獾和黄腹鼬(Mustelakathiah)，其他8种均被评为低危(LC)物种.

图3 九岭山国家级自然保护区红外相机监测到的兽类优势种的相对多度指数

2.2 鸟类物种多样性与组成

表2 九岭山国家级自然保护区红外相机监测到的鸟类物种

表2(续)

相对多度和网格分布排列前5的鸟类依次为白鹇(Lophuranycthemera,RAI=18.57,CS=60个)、紫啸鸫(Myophonuscaeruleus,RAI=0.55,CS=20个)、虎斑地鸫(Zootheradauma,RAI=0.42,CS=19个)、灰背鸫(Turdushortulorum,RAI=0.26,CS=17个)和白颈长尾雉(Syrmaticusellioti,RAI=0.17,CS=17个) (见图4).其中国家I级重点保护动物1种，占本次监测鸟类物种总数的2.1%,为白颈长尾雉；国家Ⅱ级保护动物10种，占20.8%，分别为白鹇、勺鸡(Pucrasiamacrolopha)、松雀鹰(Accipitervirgatus)、凤头鹰(Accipitertrivirgatus)、斑头鸺鹠(Glaucidiumcuculoides)、褐林鸮(Strixleptogrammica)、红角鸮(Otussunia)、画眉(Garrulaxcanorus)和红嘴相思鸟(Leiothrixlutea).此外，白颈长尾雉被IUCN评估为近危(NT)物种，其他均被评为无危(LC)物种.

图4 九岭山国家级自然保护区红外相机监测到的鸟类优势种的相对多度

3 结论与讨论

本次调查监测到兽类12种、鸟类48种，分别占保护区已有记录总数的20.0%和23.2%.推测其比例较低的原因可能有:(i)虽然拍摄到大量的小型啮齿类动物，但由于其体型小、行动快且在夜间活动，红外相机拍摄到的影像质量较差，物种特征不明显，所以无法进行物种鉴定;(ii)红外相机监测技术主要适用于调查地栖性的兽类与鸟类，对于非地栖性的兽类(如翼手目)和鸟类(如雀形目)较难监测到.因此，后续还要对九岭山国家级自然保护区开展专项调查，以此来补充红外相机监测技术的不足之处.

基于红外相机监测技术的长期监测能够补充修正自然保护区物种资源编目[14].本次调查为九岭山自然保护区新增鸟类记录12种，占鸟类监测总数的25.0%，分别为红角鸮、凤头鹰、白眉鸫(Turdusobscurus)、白腹鸫(T.pallidus)、灰头鸫(T.rubrocanus)、宝兴歌鸫(T.mupinensis)、橙头地鸫(Zootheracitrina)、白额燕尾(Enicurusleschenaulti)、红喉姬鹟(Ficedulaalbicilla)、斑胸钩嘴鹛(Pomatorhinuserythrocnemis)、褐顶雀鹛(Alcippemorrisonia)和白眉鹀(Emberizatristrami).其中，红角鸮为夜行性动物，采用常规的日间样线调查通常无法观察到.保护区早期关于白颈长尾雉、勺鸡和豹猫等物种的记录主要来自附近地区的动物历史资料，本次红外相机监测用影像资料确定了这些物种在保护区中的分布.这表明在野生动物本底资源调查中红外相机监测法是样线法等传统调查方法的有力补充，尤其在夜行性、种群稀少且回避人类的珍稀濒危动物调查中具有重要的意义[4,6].

从物种累积曲线来看，兽类与鸟类的物种数在前期快速增长.随着相机工作日的增加，兽类的物种数已经稳定，而鸟类的物种数依旧在缓慢增长，这种现象在其他研究中也是常见的[5].笔者认为这主要与该区森林结构和鸟类的习性有关.首先，在保护区内大部分鸟类主要栖息于树冠层，其被林下红外相机监测具有较大的偶然性，而兽类主要活动在林下，故鸟类物种需要更长的监测时长;其次，九岭山自然保护区位于九岭山脉与幕阜山脉的腹地，是很多迁徙鸟类的通道，红外相机工作覆盖范围有限，对旅鸟的拍摄具有较大的偶然性，对这些物种的记录依赖于监测时间的增加或监测力度的加大.

大中型食肉动物的种类和数量通常作为衡量生态系统健康程度的评价指标之一，其缺失可能会导致食草类动物种群数量过大，进而对在生态系统中植被的结构和更新产生影响[22].在本次调查中，只监测到小灵猫、花面狸、豹猫等小型的食肉动物，而历史文献记载的狼(Canislupus)、豺(Cuonalpinus)、貉(Nyctereutesprocyonoides)、豹(Pantherapardus)、云豹(Neofelisnebulosa)等大中型食肉动物均未被发现.大中型食肉动物是易受灭绝威胁的动物类群，该类群活动范围大、种群密度低等特点导致其对生境破碎化、人为捕猎等因素更为敏感，在生态系统受威胁时通常最先消失[23].笔者推测这些物种可能已在九岭山自然保护区内消失、灭绝或仅存少数个体.在未来，应当加大对该动物类群的监测力度，以确认在保护区内大中型食肉动物是否还有分布，进而对保护区内生态系统的健康程度进行评估.

在本次监测投入的红外相机中，每次采集数据时均有少量相机遗失，在监测期间也曾多次拍摄到周边居民，这种现象在国内并不少见[22,24].本次调查期间相机丢失现象主要发生在保护区外，这说明保护区周边居民的环境保护意识有待提高.同时，红外相机在九岭山自然保护区内也多次记录了家畜和人类活动，这说明红外相机在监测保护区内人类和家畜活动方面也有较好的应用价值.