中國森林野生動物紅外相機監測規范<一>

野生動物多樣性是生物多樣性監測與保護管理評價的關鍵指標，因此對野生動物進行長期監測是中國森林生物多樣性監測網絡(CForBio)等大尺度生物多樣性監測研究計劃的一個重要組成部分。2011年以來， CForBio網絡陸續在多個森林動態監測樣地開展以紅外相機來監測野生動物多樣性。隨著我國野生動物紅外相機監測網絡的初步形成,亟待建立和執行基于紅外相機技術的統一監測規范。基于多年來在我國森林動態監測樣地紅外相機監測的進展情況，以及熱帶生態評價與監測網絡針對陸生脊椎動物(獸類和鳥類)所提出的紅外相機監測規范，本文從監測規范和監測注意事項等方面探討我國森林野生動物紅外相機監測的現狀和未來。

野生動物監測自動相機技術 (automated　camera wildlife monitoring technology)或紅外相機技術(camera-trapping)是指通過自動相機系統(如被動式/主動式紅外觸發相機或定時拍攝相機等)來獲取野生動物圖像數據(如照片和視頻)。這些圖像數據可用來分析野生動物的物種組成、分布、種群數量、行為和生境利用等基礎信息,從而為野生動物保護管理和資源利用提供重要參考資料。作為一種非損傷性的取樣技術,紅外相機技術正廣泛應用于獸類和地棲性鳥類的監測與研究。近年來 ,我國也在多個領域陸續采用紅外相機技術開展研究 ,包括**瀕危物種的重新發現和記錄，如2003年東北虎(Panthera tigris altaica) 、2008年印支虎(P. tigris  cor-betti)、2006年雪豹(Uncia  un-ica)，野生動物監測和保護現狀評價，野生動物的空間分布格局和活動模式，2009年青藏鐵路沿線動物通道利用狀況的監測和評價等。然而，目前我國尚未制定針對野生動物紅外相機監測的有關技術標準或監測規范。

目前僅熱帶生態評價與監測網絡提出并執行了一個針對陸生脊椎動物(獸類和鳥類)多樣性的紅外相機監測規范，并已在南美洲、非洲、亞洲等地的16個熱帶森林監測樣地執行，其中包括了世界熱帶森林研究中心設置的多個森林動態監測樣地所在區域。然而，對于亞熱帶、溫帶等地的生態系統仍缺乏針對野生動物多樣性的紅外相機監測規范。

野生動物多樣性是生物多樣性監測與保護管理評價的關鍵指標。開展野生動物監測將有助于了解野生動物與森林植被動態之間的關系。例如 ,食果動物可通過取食、擴散種子等行為過程來影響植物種群更新及其分布，它們也是森林生態系統中物種多樣性維持的重要驅動因子。對野生動物進行長期監測是中國森林生物多樣性監測網絡等大尺度生物多樣性監測研究計劃的一個重要組成部分。

監測規范

野生動物紅外相機監測規范的建立和執行應包括4個環節：相機布設方案、監測計劃實施和數據采集方案、數據管理方法及數據分析方法。

相機布設方案

相機布設方案的核心內容是根據監測目標確定抽樣方法。只有建立了統一的抽樣方法才有可能實現大區域尺度上不同監測樣地之間的數據共享和對比研究。

監測目標

野生動物多樣性紅外相機監測的主要目標是對陸生獸類和地棲性鳥類群落和種群動態進行監測，為生物多樣性保護管理和資源利用提供基礎數據。具體內容包括：

(1)掌握森林野生動物多樣性及種群的動態變化，揭示并評價影響其動態變化的關鍵因子。但我國多數區域缺乏詳細的野生動物本底資料 ,因此近期需要首先對每個監測區的物種進行清查 ,初步掌握它們的分布、種群大小和活動規律等 ,建立物種名錄及其分布數據庫。

(2)揭示野生動物群落構成、種群動態與植被動態之間的相互關系。隨著資料的積累和完善 ,可開展動植物相互關系等研究。

抽樣方案

為促進野生動物多樣性監測數據共享、科研合作和信息交流,各樣地需要建立統一的抽樣方案。因為大尺度的長期監測計劃如 CForBio覆蓋了我國多種森林植被類型，因此抽樣方案不能針對每個樣地的特殊性來設計，而應充分考慮區域尺度的抽樣標準，以保證不同樣地之間監測數據的可比性。抽樣方案應考慮4個基本的原則:獨立性、重復性、連續性和可比性。獨立性是指同一監測樣地設置的相機位點之間所拍攝的個體或物種是否影響其他個體或物種的抽樣。重復性是保證抽樣是否滿足統計分析的基本要求,同時保證抽樣誤差*小化 ,提高抽樣的**程度。連續性是指在時間和空間上保證對同一相機位點進行連續監測，這對長期監測計劃是非常重要的。可比性是指不同監測樣地之間應在同一監測季節 (如冬季或旱季 )完成相同抽樣強度 (如時間為30 d, 30個相機位點)的監測任務。

根據監測物種或類群的個體大小和活動范圍，可分別采用2種空間尺度的抽樣方案 :公頃網格抽樣方案和公里網格抽樣方案。

(1)公頃網格抽樣方案。首先在每個公頃網格中心預設潛在相機布設位點,在其附近20    m范圍內選擇實際相機布設位點 (主要考慮靠近動物活動路徑的位置),確定和記錄每個相機布設位點的經度、緯度和海拔等基本信息。相機布設密度為1臺/ha或1臺/2 ha。

按照這一方案 ,考慮CForBio各樣地的面積多在15–30ha之間，2011年起在每個森林動態監測樣地分別布設16–40臺不等的紅外相機，覆蓋面積在25–80 ha。這一抽樣方案對于常規監測計劃而言相對容易完成,但由于沒有考慮不同獸類物種的活動家域，相機位點之間的獨立性和重復性易被質疑。

(2)公里網格抽樣方案。這是TEAM Network(2008)提出并執行的監測規范。自2007年以來，TEAM Network陸續在熱帶森林區域16個監測樣地執行該監測方案。該方案建議在每個監測區域建立2–3個公里網格的監測樣方,按20–30臺相機組成一個相機列陣,相機布設密度為1臺/2km2或1臺/km2(圖1)，覆蓋面積可達60–120km2。每個相機位點在每年旱季(熱帶和亞熱帶區域 )或秋冬季 (溫帶區域)完成為期30 d的監測。在相機數量少的情況下，30 d后相機組需要輪換到下一個監測樣方。監測樣方的選擇需考慮植被類型、海拔梯度和人類活動干擾梯度等。而具體相機位點的設置和布設可根據當地地形、行走路線、工作難度和**性等進行綜合考慮。

公里網格抽樣方案考慮了多數大中型獸類的活動范圍和分布情況。但目前對大型貓科動物的監測效果不理想(Wearn et al., 2013)。此外,作為野生動物長期監測方案,公里網格抽樣方案是對代表性植被類型的常規性監測，不是針對整個區域(如保護區)的**監測，監測強度適中,有一定的可操作性。從2014年起CForBio陸續在各森林動態監測樣地執行公里網格抽樣方案，相關數據也可與TEAM Network所轄的樣地之間進行對比研究。

野生動物多樣性紅外相機公里網格抽樣方案示意圖

監測計劃實施和數據采集方案

這一環節的重點是執行所制定的監測規范。為了保證不同監測樣地之間嚴格執行監測規范 ,需要制定野外相機布設計劃,包括成立相機布設小組、野外布設、技術培訓和相關后勤保障等。

數據管理方法

通過紅外相機所獲取的大量圖像數據需要建立規范的數據庫,統一存檔管理，相機位點所記錄的數據信息也需要建立規范的記錄表格和相應的數據庫。對于圖像數據和相機位點的數據信息需要及時錄入、存貯、備份，并上傳到中心數據庫。此外，由于圖像不是可直接統計分析的數據，因此需要從照片數據庫中篩選出有效照片(即拍攝到動物的照片)，完成物種識別和其他信息(環境因子)的挖掘。

照片或視頻所記錄的主要數據包括物種及其群體大小、分布(相機位點信息)、拍攝照片數、行為(重點為活動節律)和生境(植被、海拔等)。根據這些數據可從種群、群落和行為等方面來分析動物在監測區域的基本特征。紅外相機數據詳細記錄了每張有效照片中動物個體(群體)的活動時間和空間位置,可用于分析各物種在時間和空間生態位上的規律，如捕食者與獵物、資源競爭等。每個物種所拍攝照片數不能直接用于估計種群密度，首先需要折算為獨立有效照片數，如單位時間(30 min或1h)內同一相機位點中含同種個體的相鄰有效照片為 1張獨立有效照片，然后根據有關統計模型來估計種群密度、相對豐富度指數和空間占有率等。此外，根據每個監測區域的監測結果可確定該區域內動物群落水平的特征，如物種豐富度、多樣性指數等。

數據分析方法

  將照片數據信息提取和挖掘后,對有關數據(物種組成、物種分布、種群密度、行為、生境等 )進一步進行統計分析。然后把圖像數據及其統計分析的結果整理成監測報告、科研論文 (論著)、新聞報道、科普宣傳材料等以便對外公布。