中国西南山地是全球生物多样性热点区。西南山地红外相机监测网络是我国生物多样性监测的区域性红外相机网络之一。该网络由北京大学牵头, 始建于2002年, 合作单位包括科研院所、高校、保护组织、政府部门、保护地管理机构等。网络主要覆盖青藏高原东缘大横断山区域的秦岭、岷山、邛崃山、相岭、凉山、沙鲁里山、云岭7大山系。网络内目前共有41个监测样区, 包括自然保护区、社区保护地、林场等多种类型。网络内监测样区均采用标准的网格化布设规程, 采取统一数据结构与数据库结构、建立离散式数据库进行分散管理的总体架构, 所有监测样区的数据库保持一致的结构和统一的核心字段, 由每个监测样区建立并维护各自独立的数据库。截至2019年12月, 网络内布设有效调查/监测位点5,738个, 已处理数据中调查工作量(以有效相机日计)合计约120.74万天, 积累红外相机照片/视频(删除连续空拍后) 302.59万份, 另有111.16万份待处理。共记录到分属7目21科的63种野生哺乳动物与分属10目35科的182种野生鸟类物种, 其中国家一、二级重点保护野生动物分别有18与39种。西南山地网络今后的重点工作方向包括: (1)基于通用元数据结构建立统一的在线数据库平台; (2)加强网络内保护地数据管理与分析能力建设; (3)为区域内生物多样性保护与保护地管理提供持续支持; (4)针对野生动物种间关系、群落构建机制以及大型食肉动物的生态功能开展深入的动物生态学研究。

东北虎豹生物多样性红外相机监测平台始建于2006年, 位于中国东北温带针阔混交林区, 覆盖老爷岭、张广才岭和完达山, 面积达1.5万多平方公里。平台的监测目标是从生态系统水平上对东北虎(Panthera tigris altaica)、东北豹(P. pardus orientalis)、有蹄类猎物及同域分布的其他哺乳动物、森林栖息生境、环境要素和人类活动等进行全面系统的调查和观测。截至2019年6月, 平台产生视频记录超过78.5万条, 有效相机工作日173.6万多天, 记录了28种野生兽类和32种野生鸟类。另外, 利用红外相机平台已经在野生动物多样性本底调查、虎豹种群分布、数量与扩散限制、同域食肉动物种间关系、动物生境利用等方面取得一些成果, 同时为东北虎豹国家公园生物多样性监测、评估和管理提供了科技支撑。

中国猫科动物红外相机监测平台始建于2007年, 致力于评估中国12种本土野生猫科动物的保护现状, 并推动猫科动物保护。该平台由中国猫科动物保护联盟(猫盟)牵头组织, 与科研院所、高校、保护组织、政府部门、保护地管理机构等合作开展监测。监测点涵盖我国10个省/自治区28个监测点, 包括自然保护区、风景名胜区、社会公益保护地、林场、非保护地等多种类型。根据调查目标和内容, 红外相机采用网格化布设和沿样线布设两种调查方案。监测数据由猫盟集中管理, 并与保护地共享使用。截至2019年12月, 平台共设置有效调查/监测位点939个, 有效相机工作日合计约283,239天, 获得有效独立探测164,262次, 积累红外相机照片/视频约25万份(删除连续空拍后), 另有约5万份待处理。记录到分属7目24科的91种野生兽类与分属9目23科的102种野生鸟类物种, 其中国家I、Ⅱ级重点保护野生动物分别有25种与55种。在23个监测点记录到10种猫科动物, 独立探测共6,507次, 其中金钱豹(Panthera pardus) 3,196次(50.7%), 豹猫(Prionailurus bengalensis) 2,817次(44.7%)。加强监测数据分析能力、评估濒危猫科动物种群现状、建立志愿者工作团队是猫科动物监测平台今后的重点工作方向。

秦岭地处我国中西部, 生物地理位置重要, 拥有丰富的生物多样性, 有大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、秦岭羚牛(Budorcas bedfordi)、金丝猴(Rhinopithecus roxellana)和朱鹮(Nipponia nippon)等4个秦岭森林旗舰物种, 被称为“秦岭四宝”。利用红外相机技术开展秦岭野生动物的非损伤性监测不仅可以为秦岭山系提供物种名录信息, 还可以为了解秦岭野生动物的行为和活动格局提供科学数据。清华大学环境学院生态团队自2009-2020年在秦岭中段南坡先后实施了7个项目, 对秦岭南坡的4个保护区进行了野生动物监测, 面积达1,113 km ²(26.5 km × 42 km), 红外相机位点数267个, 相机日数152,160天, 共获取红外相机照片855,260张。共鉴定出27种野生兽类和63种野生鸟类, 并应用这些照片数据开展了信息挖掘工作, 对野生动物行为、稀有物种、与生境的关系, 以及人为活动对野生动物的影响等领域进行了研究, 已取得部分成果。在此基础上建立了“秦岭中段野生动物多样性的红外相机监测数据库平台”, 供团队内部及合作者使用。通过10年的监测, 我们提出未来研究建议: (1)对于非常偶见的物种, 还需要更长的时间并在更多样化的生境布设相机, 以获取更多影像数据评估其现状; (2)数据库需要在更大程度和深度上进行信息挖掘, 尤其在种间关系、物种-生境关系、种群动态等方面; (3)对典型大种群数量的物种(如秦岭羚牛和野猪Sus scrofa)及食物链顶端大型捕食动物(如金钱豹Panthera pardus)进行种群动态研究, 为整个秦岭生态系统的健康持续提供科学支撑; (4)利用数据库的数据及今后红外相机监测数据进行野生动物疾病的发生发展监测研究。

红外相机技术在野生动物调查研究中得到广泛应用, 其发展和普及为中国自然保护地生物多样性保护带来了诸多机会。为进一步推广该技术在我国自然保护地野生动物监测中的应用, 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所在自然保护区生物标本资源共享子平台增设野生动物红外相机数据库专栏, 并通过门户网站“中国自然保护区生物标本资源共享平台” (http://www.papc.cn/)对外发布, 向公众开放, 可以随时查阅、下载信息。本文重点介绍了该平台的野生动物红外相机数据库建设进展, 包括所监测的自然保护区、监测方案、数据规范存储、标准化分析、成果介绍、工作计划等内容。2010-2019年间, 该平台使用红外相机调查技术在全国13个不同类型的保护地开展兽类和鸟类资源调查, 累计27.25万个有效工作日, 共拍摄到8.41万张独立图像, 经鉴定有80种野生兽类和200种野生鸟类, 并利用这些数据对野生动物行为、稀有物种探测、人为干扰, 以及气候变化影响等方面进行研究, 取得了重要的阶段性成果。下一步, 子平台牵头单位将筹建自然保护地红外相机数据共享平台, 制定红外相机调查设计、监测技术、数据格式等统一标准化方案, 逐步完善我国自然保护地野生动物红外相机监测网络。

纵向岭谷区地处我国西南部, 是以南北走向为主的山系河谷区。纵向山系、河谷的特殊环境格局的“通道-阻隔”作用及其关联效应使其成为动物南来北往的重要生态走廊和东西扩散的阻隔, 孕育着孟加拉虎(Panthera tigris tigris)、滇金丝猴(Rhinopithecus bieti)、怒江金丝猴(R. strykeri)、高黎贡白眉长臂猿(Hoolock tianxing)、西黑冠长臂猿(Nomascus concolor)、扭角羚(Budorcas taxicolor)等珍稀濒危哺乳动物。西南纵向岭谷区兽类及雉类红外相机监测平台始建于2011年, 由中国科学院昆明动物研究所牵头。监测区主要覆盖西藏东南部的墨脱地区、高黎贡山、芒市、铜壁关、碧罗雪山、白马雪山、普达措、无量山、哀牢山、澜沧勐矿、西双版纳勐养子保护区和黄连山。目前已建立35个监测样区, 包括自然保护区、国家公园、非保护地等多种类型。截至2019年12月, 共完成803个红外相机监测位点的调查和监测。有效相机工作日约37.92万天, 获得独立有效照片26.99万张。共识别出7目20科60种大中型野生哺乳动物和15种雉类, 包括国家I级重点保护野生动物22种, 国家II级重点保护野生动物27种, IUCN受威胁物种24种, 《中国脊椎动物红色名录》受威胁物种41种。建议今后加强对孟加拉虎、亚洲象(Elephas maximus)等旗舰动物的监测, 服务国家公园规划和生物多样性保护, 深入研究人类活动对大中型哺乳动物群落的影响。

中国滇南-东南亚跨境动物多样性监测平台由中国科学院西双版纳热带植物园“动物行为与环境变化研究组”和中国科学院东南亚生物多样性研究中心“动物多样性与保护研究组”共建共管。平台始建于2012年6月, 覆盖的区域包括中国滇南和东南亚邻国, 致力于完善滇南和东南亚地区生物多样性本底资料, 了解重点保护动物的分布、种群大小、保护现状, 提出保护建议并制定保护方案。截至2019年9月, 在国内外22个监测点(包括保护区内、外)共布设了1,493个红外相机位点, 收回了国内外部分监测点照片。现已鉴定国内纳板河(2012-2016)、勐腊(2014-2019)、勐仑(2015-2019)和尚勇(2018-2019) 289个有效位点的718,995张照片, 调查工作量97,444个相机日, 记录到兽类48种, 鸟类80种。国外收回红外相机照片的鉴定工作正在推进。基于平台, 我们取得了一些重要成果, 例如: 报道了中国西南地区野猪(Sus scrofa)的种群生态, 发现了纳板河北豚尾猴(Macaca leonina)和猕猴(M. mulatta)的时空生态位分化, 结合分子生物学证据对麂属(Muntiacus)、斑羚属(Naemorhedus)、比氏鼯鼠属(Biswamoyopterus)进行了分类修订等。后续将在现有基础上扩大监测范围, 在国内与更多滇南保护区开展合作, 国外与更多东南亚国家合作。

三江源红外相机社区监测平台以当地牧民为监测工作的主体, 开展该地区的生物多样性监测、野生动物生态学和行为学研究, 以及基于社区的自然资源管理与保护成效评估。三江源红外相机社区监测平台于2013年10月由北京大学自然保护与社会发展研究中心与山水自然保护中心联合三江源当地社区共同建立与管理。截至2019年6月, 该平台共有有效监测样区9个, 监测覆盖面积7,000多平方公里, 覆盖三江源区域的玉树州全境五县一市和果洛州班玛县, 培养了社区监测队员264名。已处理照片总数252.43万张, 动物独立探测总数12万次, 共识别出30种野生兽类和37种野生鸟类。该平台在调查野生动物多样性本底, 研究雪豹(Panthera uncia)种群密度与动态、雪豹与同域分布的其他食肉动物的关系, 总结社区监测的管理经验等方面取得部分成果。平台未来的工作重点包括总结与发表平台的研究结果、构建云端数据库实现红外相机照片数据的共享与公众参与、打造可互动数据库管理平台和相应监测队员手持客户端以及人工智能辅助下的物种与个体识别。

钱江源国家公园红外相机监测平台由钱江源国家公园管理局与中国科学院植物研究所、北京大学合作建立, 覆盖了钱江源国家公园全域和毗邻的安徽及江西省的部分区域。其中, 钱江源国家公园古田山片区的监测始于2014年5月, 其他区域的监测始于2018年7月; 毗邻的江西、安徽区域的监测分别始于2017年11月和2018年3月。截至2020年5月, 共在343个公里网格内完成了1,033个有效位点的调查, 总有效相机工作日331,834 d, 共获得兽类、鸟类的照片和视频718,515份, 独立有效探测数151,221次。其中, 658,644份照片和视频可鉴定到物种, 对应133,204次独立有效探测。记录到分属7目15科的野生兽类23种, 分属9目27科的野生鸟类75种。通过覆盖全域的长期监测, 完成了钱江源国家公园大中型兽类的本底调查, 开展了关键物种栖息地利用和种群动态等研究, 为国家公园的规划、保护管理措施的制定和保护管理成效的评估提供了数据支持。今后, 本监测平台将在时间和空间尺度上进一步拓展, 以服务于国家公园主要保护目标和生态系统的完整性保护, 并将研究成果转化为国家公园自然教育的案例和素材。

中国哺乳动物多样性观测网络(China BON-Mammal)为中国生物多样性观测网络(China BON)下属子网, 由生态环境部组织建设, 南京环境科学研究所为牵头单位。观测网络以陆生大中型哺乳动物为观测对象, 基于红外相机技术设置了统一的规程方案与技术标准, 2017-2019年在全国18个省区以县域为单元, 选择74个代表性保护地作为观测样区开展红外相机观测。截至2019年底, 观测网络共收集红外相机照片200多万张, 其中野生动物有效照片30万张, 共观测到哺乳动物11目28科132种、鸟类16目56科408种, 其中国家I级重点保护野生动物45种(兽类33种、鸟类12种), 并发现多个物种分布新记录和珍稀濒危物种。同时, 观测网络平台研发了哺乳动物观测数据库用于图像数据的存储和分析。最后, 本文对目前取得的成果及存在的问题进行分析, 计划将进一步加强数据的处理分析与共享, 进而更好地促进生物多样性保护工作。

采用及时、可靠的方法对物种开展有效监测是生物多样性保护的基础。红外相机技术可以获得兽类物种的影像、元数据和分布信息, 是监测生物多样性的有效途径。这项技术在野外便于部署, 规程易于标准化, 可提供野生动物凭证标本(影像)以及物种拍摄位置、拍摄日期与时间、拍摄细节(相机型号等)等附属信息。这些特性使得我们可以积累数以百万计的影像资料和野生动物监测数据。在中国, 红外相机技术已得到广泛应用, 众多机构正在使用红外相机采集并存储野生动物影像以及相关联的元数据。目前, 亟需对红外相机元数据结构进行标准化, 以促进不同机构之间以及与外部保护团体之间的数据共享。迄今全球已建立有数个国际数据共享平台, 例如Wildlife Insights, 但他们离不开与中国的合作, 以有效追踪全球可持续发展的进程。达成这样的合作需要3个基础: 共同的数据标准、数据共享协议和数据禁用政策。我们倡议, 中国保护领域的政府主管部门、机构团体一起合作, 共同制定在国内单位之间以及与国际机构之间共享监测数据的政策、机制与途径。

沱沱河是长江正源, 该流域自然生态系统敏感, 生态环境脆弱, 孕育了诸多适应高海拔、寒旱气候的青藏高原特有物种。为了调查该区域的生物多样性, 我们选取沱沱河流域的班德山、达尔宗山和通天河3个样地, 采用 1 km × 1 km网格法在各样地分别选取20个连续网格, 每个网格内设置1个相机位点, 对流域内的鸟兽物种多样性进行监测。2017年9月至2018年12月, 累计4,288个有效相机工作日, 共获得独立有效照片2,353张, 鉴定兽类5目10科15属16种, 鸟类8目15科19属22种。其中, 国家I级重点保护野生动物有雪豹(Panthera uncia)、白唇鹿(Cervus albirostris)、藏野驴(Equus kiang)和胡兀鹫(Gypaetus barbatus)等4种, 国家II级重点保护野生动物11种, “三有”动物(国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物) 11种。被IUCN濒危物种红色名录评估为濒危(EN)的野生动物1种, 易危(VU)的2种, 近危(NT)的5种。相对多度指数(RAI)排前5位的兽类依次是岩羊(Pseudois nayaur, RAI = 11.17)、高原鼠兔(Ochotona curzoniae, RAI = 6.48)、高原兔(Lepus oiostolus, RAI = 4.99)、藏狐(Vulpes ferrilata, RAI = 3.36)和藏原羚(Procapra picticaudata, RAI = 2.87); 鸟类RAI排前5位的物种为红嘴山鸦(Pyrrhocorax pyrrhocorax, RAI = 3.08)、赭红尾鸲(Phoenicurus ochruros, RAI = 1.26)、棕颈雪雀(Pyrgilauda ruficollis, RAI = 1.26)、大鵟(Buteo hemilasius, RAI = 0.82)和白腰雪雀(Pyrgilauda taczanowskii, RAI = 0.61)。此外, 红外相机还监测到较多的家畜和人为活动(RAI = 8.72)。本研究利用红外相机技术客观记录了长江正源沱沱河流域鸟兽资源的本底情况, 可为进一步调查该地区生物多样性以及制定相应的保护措施提供科学数据。

为了系统掌握甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区野生动物的种类、数量、分布以及种群动态变化趋势, 我们于2017年8月至2019年9月, 在保护区选取3个样地布设60台红外相机, 对保护区兽类和鸟类多样性进行调查。红外相机累计观测29,147个工作日, 采集独立有效照片11,134张。共观测到兽类6目10科18种, 鸟类7目16科31种。国家I级重点保护野生动物有5种, 国家Ⅱ级重点保护野生动物有11种。兽类中相对多度较高的物种有蒙古兔(Lepus tolai, RAI = 12.749)、岩羊(Pseudois nayaur, RAI = 4.690)、北山羊(Capra sibirica, RAI = 4.333)、蒙古野驴(Equus hemionus, RAI = 3.163)、赤狐(Vulpes vulpes, RAI = 2.601), 分布最普遍的是赤狐和蒙古兔; 鸟类中相对多度较高的物种有石鸡(Alectoris chukar, RAI = 1.678)、岩鸽(Columba rupestris, RAI = 1.142)、漠䳭(Oenanthe deserti, RAI = 0.865)、赭红尾鸲(Phoenicurus ochruros, RAI = 0.374)和沙䳭(Oenanthe isabellina, RAI = 0.196), 其中漠䳭和石鸡的分布最广。豺(Cuon alpinus)、石貂(Martes foina)、黄鼬(Mustela sibirica)和白唇鹿(Cervus albirostris)为保护区新记录物种, 雪豹(Panthera uncia)也是保护区建立以来首次观测到。保护区人为干扰减少是造成物种新分布、数量增多的主要原因。

本研究采用公里网格抽样方案, 在广东鼎湖山国家级自然保护区及其周边林地(烂柯山省级自然保护区和小湘林区)选取3个监测样地, 共设置60个红外相机监测位点, 对区域内大中型兽类和地面活动鸟类开展物种编目清查与评估。2017年1月至2018年12月, 红外相机累计工作34,212个相机日, 共获得独立有效照片11,725份。共记录到75种野生动物, 隶属于13目32科63属, 包括兽类12种、鸟类63种, 其中国家一级重点保护动物有1种, 即中华穿山甲(Manis pentadactyla), 国家二级重点保护动物有9种。兽类中相对多度指数排前三的依次为野猪(Sus scrofa)、鼬獾(Melogale moschata)和赤麂(Muntiacus vaginalis); 鸟类依次为白鹇(Lophura nycthemera)、橙头地鸫(Geokichla citrina)和紫啸鸫(Myophonus caeruleus)。三个监测样地的相对多度指数排前三的物种基本一致, 其中鼎湖山的白鹇相对多度指数最高; 小湘的豹猫(Prionailurus bengalensis)相对多度指数位列第三, 仅次于野猪和鼬獾; 烂柯山相对多度指数排前三的鸟类则依次为画眉(Garrulax canorus)、灰胸竹鸡(Bambusicola thoracicus)和红嘴相思鸟(Leiothrix lutea)。本研究为广东鼎湖山及其周边林地生物多样性监测与评估提供了数据参考。

2017年1月至2019年9月, 我们在广东云开山国家级自然保护区3个观测样区布设61台红外相机, 对兽类和鸟类多样性进行调查。共记录到野生兽类4目7科9种, 鸟类6目14科34种, 其中广东省新记录1种, 为蓝绿鹊(Cissa chinensis), 记录国家II级重点保护动物2种, 为原鸡(Gallus gallus)和白鹇(Lophura nycthemera)。相对多度较高的5种兽类依次为赤腹松鼠(Callosciurus erythraeus)、赤麂(Muntiacus vaginalis)、鼬獾(Melogale moschata)、野猪(Sus scrofa)和果子狸(Paguma larvata), 相对多度较高的3种鸟类分别是紫啸鸫(Myiophoneus caeruleus)、虎斑地鸫(Zoothera dauma)和红嘴相思鸟(Leiothrix lutea)。通过对相对多度指数前三的鸟兽日活动节律观察分析, 共发现4种典型昼行性动物(赤腹松鼠、紫啸鸫、虎斑地鸫和红嘴相思鸟)和1种典型夜行性动物(鼬獾)。赤麂日活动呈现两个高峰时段, 分别为12:00-14:00和18:00-20:00。本研究评估了广东云开山国家级自然保护区部分兽类和鸟类资源现状, 为保护区野生动物保护与管理提供了数据支持。