1 平台简介
三江源红外相机社区监测平台由北京大学自然保护与社会发展研究中心(以下简称北京大学)与山水自然保护中心(以下简称山水)联合三江源当地社区, 在三江源国家级自然保护区管理局、三江源国家公园管理局、当地县乡级政府的大力支持下, 于2013年10月开始监测工作。发展至今, 监测平台覆盖面积7,000多平方公里, 涉及到横跨三江源区域的玉树州全境五县一市和果洛州班玛县, 共培养社区监测队员264名。监测对象为三江源地区雪豹(Panthera uncia)及其伴生物种, 拟回答雪豹种群大小、种群动态、与伴生物种的种间关系、雪豹的生态学功能等问题; 同时将结果反馈给当地社区、评估保护成效, 总结以社区为主体的监测模式与经验。
2 平台管理架构与运行机制
平台管理框架由数据采集、数据库建设、数据分析三部分组成(图1):
图1
图1
三江源红外相机社区监测平台管理架构
Fig. 1
Management framework of Sanjiangyuan Community- based Camera-trapping Monitoring Platform
(1)数据采集。数据的野外收集由当地社区主导, 山水三江源团队负责培训并辅助完成。社区监测队员由社区内部自行推举、乡政府审核通过, 每位监测队员负责1-2个监测网格内相机的维护。山水三江源团队在每个监测样区起始监测期对监测队员进行技术培训, 培训分室内和室外两部分, 室内培训主要包括监测目的、监测方案、管理方案、监测技术介绍等, 室外培训包括动物痕迹的识别、典型栖息地和路径的特征识别、相机的布设、GPS位点的记录、数据表格的填写等。在监测初期, 山水团队收集社区在实践过程中产生的问题并一一解决,必要时陪同监测队员去监测地点共同选点和再次培训, 最终达到较为稳定的监测质量。
(2)数据库建设。数据整理、入库由北京大学的数据库管理人员并借助科学志愿者力量完成。数据库管理人员收到野外传回的数据后, 首先按监测样区分类拷贝到各监测样区的文件夹中。根据山水团队的相机管理系统, 填写Trap_info表格, 记录各相机位点的经纬度、海拔、地形特征、工作起始时间、工作结束时间、中间出问题导致数据不可用的问题时段等信息。确认时间、地点无误的照片入库, 招募志愿者用Digikam软件给每张照片打上物种标签, 并录入至照片元数据属性表。物种鉴定主要参考《中国兽类野外手册》(Smith和解焱, 2009)和《中国鸟类野外手册》(约翰·马敬能等, 2000); 物种分类系统和中国特有物种主要参考《中国哺乳动物多样性(第2版)》(蒋志刚等, 2017)和《中国鸟类分类与分布名录(第三版)》(郑光美, 2017)。对于需要进行个体识别的物种如雪豹、金钱豹(Panthera pardus), 由管理人员和从事相关研究的博士生通过Digikam软件打上个体标签。接着利用CamTrapR提取照片信息进入表格, 提取的信息包括探测日期、时间、物种与个体名称, 以备后续分析, 再进一步将表格整合入数据库中。
(3)数据分析。数据分析由北京大学与山水团队针对各自研究的问题和报告需求, 分子项目完成。常规的报告有山水团队给社区的反馈报告, 给当地政府、主管部门的文字报告, 汇总拍摄到的物种数, 各物种独立探测次数、探测位点等基础信息。平台正在开展的研究有: 雪豹种群动态研究, 雪豹密度、家域、扩散等分析; 社区监测的案例、经验与意义研究; 昂赛乡人兽冲突分析; 雪豹与流浪狗(Canis lupus familiaris)的时空关系研究; 雪豹与金钱豹等同域食肉动物的时空关系研究; 雪豹、岩羊(Pseudois nayaur)、家畜的时空关系; 雪豹导致的岩羊节律变化等。针对特定的问题进行数据分析。
3 数据库说明
监测平台共有9个监测样区, 各个监测样区内均设5 km × 5 km网格, 在每个网格内布设1-2台红外相机, 相邻相机间距不小于1 km, 相机编号取监测样区名称汉语拼音首字母 + 网格编号 + 相机位点编号 + 相机编号。以昂赛乡监测样区为例, 网格AS01内相距超过1 km的相机位点被视作独立相机位点, 分别编号为AS0101、AS0102……; 有的监测样区同一位点设置2台相机对拍, 编号为AS01-1, AS01-2。昂赛乡相机位点分布见图2。主要使用猎科Ltl-6210被动式红外触发相机, 设定为拍照 + 视频模式, 连拍2张, 视频20 s (主要为了辅助雪豹的个体识别), 感应间隔为0 s。各位点相机全年24 h工作, 监测员每个月对红外相机进行常规维护, 每3个月进行1次红外相机数据收集, 及时记录收回时间。数据汇缴为非在线方式, 由牧民交给项目点工作人员, 工作人员统一汇总到移动硬盘, 然后人工带回北京大学。
图2
数据库管理由北京大学完成。按照各个监测样区文件夹存储, 存储层级为数据库—监测样区—监测时段—相机位点—相机—照片视频。数据格式除了原始的照片视频, 还有从照片视频中提取出的独立探测事件表格(Record_table)和每台相机的工作情况表格(Trap_info), 其中以30 min以内的探测作为1次有效独立拍摄, 即同一位置的相机如果在30 min内连续多次拍到同一物种, 只保留其中一次探测(Yasuda, 2004; Michalski & Peres, 2007), 数据统一汇总到Access数据库中。
4 平台数据量与物种名录
自2013年10月至2019年6月, 三江源红外相机社区监测平台共建立监测样区9个, 包括青海省玉树州的杂多县昂赛乡、扎青乡地青村, 囊谦县白扎林场、江西林场, 玉树县东仲林场、哈秀乡云塔村, 称多县, 曲麻莱县以及果洛州班玛县玛可河林场, 各监测样区基本信息见表1, 监测样区分布情况见图3。共有有效相机位点284个, 覆盖监测面积超过7,000 km2, 已处理照片总数252.43万张(包含视频, 未删除空拍照片), 待处理照片总数145.75万张, 红外相机动物独立探测总数12万次, 总相机工作日7.5万, 近270台红外相机在野外工作, 共拍摄到67种野生动物(附录1), 各监测样区物种名录及基础数据见附录2。
表1 三江源红外相机社区监测平台内各监测样区基本信息列表
Table 1
| 名称 Name | 省区 Province | 保护状态 Protection status | 面积 Area (km2) | 中心经度 Longitude (E) | 中心纬度 Latitude (N) | 起始年份 Start year | 截止年份 End year | 有效相机位点数 No. of survey stations | 照片数 No. of images (×104) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 昂赛 AS | 青海 Qinghai | 国家公园, 国家级自然保护区 National park, National nature reserve | 1,775 | 95.74° | 32.76° | 2015 | 2019 | 76 | 120.59 |
| 白扎 BZ | 青海 Qinghai | 国家级自然保护区 National nature reserve | 350 | 96.55° | 31.81° | 2017 | 2019 | 24 | 9.13 |
| 称多 CD | 青海 Qinghai | 国家级自然保护区 National nature reserve | 750 | 96.98° | 33.27° | 2018 | 2019 | 30 | 11.67 |
| 地青 DQ | 青海 Qinghai | 国家公园, 国家级自然保护区 National park, National nature reserve | 1,000 | 94.62° | 33.20° | 2013 | 2019 | 47 | 56.22 |
| 东仲 DZ | 青海 Qinghai | 国家级自然保护区 National nature reserve | 325 | 97.47° | 32.62° | 2017 | 2019 | 18 | 22.32 |
| 江西 JX | 青海 Qinghai | 国家级自然保护区 National nature reserve | 500 | 97.04° | 32.14° | 2018 | 2019 | 17 | 6.24 |
| 玛可河 MKH | 青海 Qinghai | 国家级自然保护区 National nature reserve | 1,016 | 100.94° | 32.71° | 2018 | 2019 | 26 | 1.27 |
| 曲麻莱 QML | 青海 Qinghai | 国家级自然保护区 National nature reserve | 1,900 | 96.19° | 33.89° | 2019 | 2019 | 27 | 14.75 |
| 云塔 YT | 青海 Qinghai | 国家级自然保护区 National nature reserve | 250 | 96.40° | 33.61° | 2012 | 2019 | 19 | 10.24 |
| 总计 Total | 7,866 | 284 | 252.43 |
图3
图3
三江源红外相机社区监测平台监测样区分布图
Fig. 3
Locations of the monitoring sites of Sanjiangyuan Community-based Camera-trapping Monitoring Platform
红外相机拍摄到30种野生兽类, 隶属5目12科。其中灵长目1科2种, 食肉目4科15种, 偶蹄目4科9种, 啮齿目1科1种, 兔形目2科3种。在记录到的野生兽类中, 国家I级重点保护野生动物有雪豹、金钱豹、白唇鹿(Przewalskium albirostris)和马麝(Moschus chrysogaster) 4种; 国家II级重点保护野生动物有猕猴(Macaca mulatta)、棕熊(Ursus arctos)、猞猁(Lynx lynx)、兔狲(Otocolobus manul)等12种。被IUCN列为濒危的1种, 即马麝; 列为易危的有5种, 即雪豹、金钱豹、水鹿(Cervus equinus)、白唇鹿、中华斑羚(Naemorhedus griseus); 列为近危的有藏酋猴(Macaca thibetana)、香鼬(Mustela altaica)、兔狲、毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)、中华鬣羚 (Capricornis milneedwardsii) 5种。被《中国脊椎动物红色名录》列为极危的1种, 即马麝; 列为濒危的有马鹿(Cervus yarkandensis)、石貂(Martes foina)、兔狲等7种; 列为易危的有艾鼬(Mustela eversmanii)、豹猫(Prionailurus bengalensis)等7种。中国特有种有藏酋猴、白唇鹿、川西鼠兔(Ochotona gloveri)、马鹿4种。红外相机的9个监测样区都拍摄到狼(Canis lupus)、赤狐(Vulpes vulpes)、白唇鹿、马麝、灰尾兔(Lepus oiostolus), 8个监测样区拍摄到岩羊、石貂、香鼬, 7个监测样区拍摄到中华鬣羚、雪豹、豹猫。
红外相机拍摄到37种野生鸟类, 隶属7目16科。其中鸡形目1科6种, 鸽形目1科2种, 鹰形目1科2种, 鸮形目1科1种, 犀鸟目1科1种, 隼形目1科1种, 雀形目10科24种。在记录到的野生鸟类中, 国家II级重点保护野生动物有藏雪鸡(Tetraogallus tibetanus)、血雉(Ithaginis cruentus)等7种。猎隼(Falco cherrug)被IUCN红色名录列为濒危物种; 白马鸡(Crossoptilon crossoptilon)、蓝马鸡(C. auritum)、高山兀鹫(Gyps himalayensis)被列为近危物种。猎隼被《中国脊椎动物红色名录》列为濒危物种; 黄喉雉鹑(Tetraophasis szechenyii)和大鵟(Buteo hemilasius)被列为易危物种, 藏雪鸡、高山兀鹫等6种被列为近危物种。红外相机的9个监测样区中, 6个监测样区拍摄到藏雪鸡, 5个监测样区拍摄到白马鸡、喜鹊(Pica pica)和黄喉雉鹑。
5 重要发现与后续工作计划
红外相机技术是通过红外触发相机来获取野生动物影像数据, 通过对这些影像的分析可以获得物种分布、种群数量、动物行为以及物种间关系等重要信息。红外相机技术在中国快速发展, 已经成为一种重要且常规监测陆地生态系统中大中型兽类和地面活动鸟类的技术(肖治术等, 2016)。目前, 我国红外相机技术主要应用于野生动物本底资源调查、动物行为学研究、种群及群落参数估算(种群数量及密度、相对多度、占有率、群落内物种丰度、群落动态)、生物多样性监测与保护管理、猫科动物专项调查与研究以及野生动物通道监测与道路交通影像研究六大方面(李晟等, 2014)。基于红外相机技术的社区监测, 使三江源当地牧民成为三江源保护的主要力量, 是对当地藏族牧民参与保护行动的强烈愿望的良好回应(赵翔等, 2018)。
近年来, 通过社区红外相机监测项目, 已经证明了当地社区开展野生动物监测的可行性, 推进了三江源国家公园生态管护员“一户一岗”政策的实施落地, 培训过的生态管护员涉及玉树州各县市和果洛州一县。已经完成的工作包括: (1)对平台各监测区域进行了生物多样性本底调查; (2)为社区管理和长期监测提供数据支持和指导(赵翔等, 2018); (3)与高精遥感数据结合完成了三江源地区雪豹保护优先区规划(肖凌云等, 2019); (4)对地青、云塔两个监测样区的雪豹种群进行了密度估计以及种群动态研究; (5)对多点的雪豹与猎物的种群数量关系进行了分析; (6)对雪豹与其他同域分布食肉动物的关系进行了探讨(Mei et al, 2018)。同时, 该平台在玉树州林业局的支持下, 开发出可互动的网络数据库平台, 为未来的国家公园数字化管理体系搭建了框架。
平台未来的工作重心包括: 进一步推进总结与发表数据库的研究结果; 构建云端数据库实现数据共享, 并结合北京大学的科研项目和山水的自然观察项目, 提高公众参与度; 针对数据库管理和公共宣传面临的问题, 打造可互动数据库管理平台, 实现数据从监测点到北京大学和山水的实时传输; 针对数据收集的问题, 开发监测队员手持客户端, 提高红外相机数据的准确性和有效性; 此外, 利用人工智能辅助进行物种识别与个体识别, 直接连通数据库管理平台以实现数据库智能化和数据分析的速度提升。
附录 Supplementary Material
附录1 三江源红外相机社区监测平台记录到的物种名录(截至2019年6月)
Appendix 1 List of mammals and birds recorded by camera traps in the Sanjiangyuan Community-based Camera-trapping Monitoring Platform (Before June 2019)
附录2 各监测样区物种名录
Appendix 2 List of mammals and birds recorded by camera traps in 9 monitoring sites
参考文献
China’s mammal diversity (2nd edition)
DOI:10.17520/biods.2017098 URL [本文引用: 1]
中国哺乳动物多样性(第2版)
Camera-trapping in wildlife research and conservation in China: Review and outlook
DOI:10.3724/SP.J.1003.2014.14203
URL
[本文引用: 1]
During the last two decades, infrared-triggered camera-trapping has been widely used in wildlife and biodiversity research and conservation. In the areas of wildlife ecology research, animal species inventory, biodiversity monitoring and protected area management in China, considerable outputs have been produced by scientific research and conservation applications based on camera-trapping. This technique has been successfully used to detect rare or elusive species, conduct biodiversity inventory, study animal behavior, estimate population parameters, and evaluate the effectiveness of protected area management. Along with the rapid development of modern ecological analysis and modeling tools, camera-trapping will play a more important role in wildlife research at various levels. Meanwhile, along with improvements in techniques, decreasing cost and increasing application interests, camera-trapping will be adopted by more researchers, wildlife managers and protected areas, and can be used for systematic wildlife monitoring using standard protocols. Efforts devoted to its future development and applications should focus on establishing systematically-designed monitoring networks and data-sharing protocols, and developing new analytical approaches and statistical models specifically based on camera-trapping data.
红外相机技术在我国野生动物研究与保护中的应用与前景
Common leopard and snow leopard coexistence in Sanjiangyuan, Qinghai, China
Disturbance-mediated mammal persistence and abundance-area relationships in Amazonian forest fragments
DOI:10.1111/j.1523-1739.2007.00797.x
URL
PMID:18173486
[本文引用: 1]
10,000 ha), relatively undisturbed forest patches to maximize persistence and maintain baseline abundances of Neotropical forest mammal species.]]>
Define conservation priority areas of snow leopard habitat in Sanjiangyuan Region
DOI:10.17520/biods.2019014
URL
[本文引用: 1]
Panthera uncia) in the Sanjiangyuan Region. With potential threats identified, we proposed differentiated conservation strategies for different parts of the Sanjiangyuan Region: (1) In the western region, snow leopard core habitats are mostly small and fragmented but with widespread migration pathways and no obvious bottlenecks. However, the Qinghai-Tibet Railway is a potential barrier for snow leopard populations in the western region and needs further investigation. (2) The central region contains the largest core habitat which also has highest centrality in the connectivity analysis. To maintain the function of these source populations, we recommend long-term monitoring, anti-poaching patrol and supervision on development projects for this region. (3) For the eastern region, which has the highest human density, it is important to safeguard two core habitats (Anemaqen and Nanpo Yutze) and maintain the narrow corridors in between them. The provincial highway in Gande County may be a potential barrier for snow leopard migration and deserves further monitoring. As the epicenter for snow leopard conservation in China, the habitat quality in the Sanjiangyuan Region remains good overall. The goal of snow leopard landscape conservation in Sanjiangyuan should be to maintain core source populations while keeping migration routes unblocked. Integrated space-ground monitoring approaches should be implemented in the future for assessments and early warning signs of habitat degradation for these important protected species, especially in non-protected areas in core habitat at risk for development.]]>
三江源地区雪豹保护优先区规划
Applications of camera trapping to wildlife surveys in China
DOI:10.3724/SP.J.1003.2014.14244 URL [本文引用: 1]
红外相机技术在我国野生动物监测研究中的应用
Monitoring diversity and abundance of mammals with camera traps: A case study on Mount Tsukuba, central Japan
DOI:10.3106/mammalstudy.29.37 URL [本文引用: 1]
An observation to the new initiative of community conservation guard posts in the pilot Three-River-Source National Park
DOI:10.17520/biods.2017311
URL
[本文引用: 2]
Community-based conservation has been proven as an effective approach for biodiversity conservation, and is an important part for National Parks in China. As the first pilot of the new national park system in China, the Three-River-Source National Park initiated a new arrangement to employ 16,621 villagers from each household living in the national park to serve as conservation guards. Local Tibetan herders take the main responsibility of Sanjiangyuan conservation and in return receive payments from the national park. Such an arrangement coincides with local people’s willingness of participating in conservation, influenced by traditional Tibetan Buddhist culture. However, in addition to conservation, poverty alleviation is set as a priority target especially when guards were selected, which to certain extent compromised the effectiveness of conservation. While understanding the needs of poverty alleviation, we analyzed institutional rationales of such a selection, and made policy suggestions that conservation targets should become the first priority and more resources and space should be allocated to local governments and communities for self-governance on conservation decisions and actions. NGOs may also contribute to assist these practices.
社区为主体的保护: 对三江源国家公园生态管护公益岗位的思考
