中国森林野生动物红外相机监测规范<一>

野生动物多样性是生物多样性监测与保护管理评价的关键指标，因此对野生动物进行长期监测是中国森林生物多样性监测网络(CForBio)等大尺度生物多样性监测研究计划的一个重要组成部分。2011年以来， CForBio网络陆续在多个森林动态监测样地开展以红外相机来监测野生动物多样性。随着我国野生动物红外相机监测网络的初步形成,亟待建立和执行基于红外相机技术的统一监测规范。基于多年来在我国森林动态监测样地红外相机监测的进展情况，以及热带生态评价与监测网络针对陆生脊椎动物(兽类和鸟类)所提出的红外相机监测规范，本文从监测规范和监测注意事项等方面探讨我国森林野生动物红外相机监测的现状和未来。

野生动物监测自动相机技术 (automated　camera wildlife monitoring technology)或红外相机技术(camera-trapping)是指通过自动相机系统(如被动式/主动式红外触发相机或定时拍摄相机等)来获取野生动物图像数据(如照片和视频)。这些图像数据可用来分析野生动物的物种组成、分布、种群数量、行为和生境利用等基础信息,从而为野生动物保护管理和资源利用提供重要参考资料。作为一种非损伤性的取样技术,红外相机技术正广泛应用于兽类和地栖性鸟类的监测与研究。近年来 ,我国也在多个领域陆续采用红外相机技术开展研究 ,包括**濒危物种的重新发现和记录，如2003年东北虎(Panthera tigris altaica) 、2008年印支虎(P. tigris  cor-betti)、2006年雪豹(Uncia  un-ica)，野生动物监测和保护现状评价，野生动物的空间分布格局和活动模式，2009年青藏铁路沿线动物通道利用状况的监测和评价等。然而，目前我国尚未制定针对野生动物红外相机监测的有关技术标准或监测规范。

目前仅热带生态评价与监测网络提出并执行了一个针对陆生脊椎动物(兽类和鸟类)多样性的红外相机监测规范，并已在南美洲、非洲、亚洲等地的16个热带森林监测样地执行，其中包括了世界热带森林研究中心设置的多个森林动态监测样地所在区域。然而，对于亚热带、温带等地的生态系统仍缺乏针对野生动物多样性的红外相机监测规范。

野生动物多样性是生物多样性监测与保护管理评价的关键指标。开展野生动物监测将有助于了解野生动物与森林植被动态之间的关系。例如 ,食果动物可通过取食、扩散种子等行为过程来影响植物种群更新及其分布，它们也是森林生态系统中物种多样性维持的重要驱动因子。对野生动物进行长期监测是中国森林生物多样性监测网络等大尺度生物多样性监测研究计划的一个重要组成部分。

监测规范

野生动物红外相机监测规范的建立和执行应包括4个环节：相机布设方案、监测计划实施和数据采集方案、数据管理方法及数据分析方法。

相机布设方案

相机布设方案的核心内容是根据监测目标确定抽样方法。只有建立了统一的抽样方法才有可能实现大区域尺度上不同监测样地之间的数据共享和对比研究。

监测目标

野生动物多样性红外相机监测的主要目标是对陆生兽类和地栖性鸟类群落和种群动态进行监测，为生物多样性保护管理和资源利用提供基础数据。具体内容包括：

(1)掌握森林野生动物多样性及种群的动态变化，揭示并评价影响其动态变化的关键因子。但我国多数区域缺乏详细的野生动物本底资料 ,因此近期需要首先对每个监测区的物种进行清查 ,初步掌握它们的分布、种群大小和活动规律等 ,建立物种名录及其分布数据库。

(2)揭示野生动物群落构成、种群动态与植被动态之间的相互关系。随着资料的积累和完善 ,可开展动植物相互关系等研究。

抽样方案

为促进野生动物多样性监测数据共享、科研合作和信息交流,各样地需要建立统一的抽样方案。因为大尺度的长期监测计划如 CForBio覆盖了我国多种森林植被类型，因此抽样方案不能针对每个样地的特殊性来设计，而应充分考虑区域尺度的抽样标准，以保证不同样地之间监测数据的可比性。抽样方案应考虑4个基本的原则:独立性、重复性、连续性和可比性。独立性是指同一监测样地设置的相机位点之间所拍摄的个体或物种是否影响其他个体或物种的抽样。重复性是保证抽样是否满足统计分析的基本要求,同时保证抽样误差*小化 ,提高抽样的**程度。连续性是指在时间和空间上保证对同一相机位点进行连续监测，这对长期监测计划是非常重要的。可比性是指不同监测样地之间应在同一监测季节 (如冬季或旱季 )完成相同抽样强度 (如时间为30 d, 30个相机位点)的监测任务。

根据监测物种或类群的个体大小和活动范围，可分别采用2种空间尺度的抽样方案 :公顷网格抽样方案和公里网格抽样方案。

(1)公顷网格抽样方案。首先在每个公顷网格中心预设潜在相机布设位点,在其附近20    m范围内选择实际相机布设位点 (主要考虑靠近动物活动路径的位置),确定和记录每个相机布设位点的经度、纬度和海拔等基本信息。相机布设密度为1台/ha或1台/2 ha。

按照这一方案 ,考虑CForBio各样地的面积多在15–30ha之间，2011年起在每个森林动态监测样地分别布设16–40台不等的红外相机，覆盖面积在25–80 ha。这一抽样方案对于常规监测计划而言相对容易完成,但由于没有考虑不同兽类物种的活动家域，相机位点之间的独立性和重复性易被质疑。

(2)公里网格抽样方案。这是TEAM Network(2008)提出并执行的监测规范。自2007年以来，TEAM Network陆续在热带森林区域16个监测样地执行该监测方案。该方案建议在每个监测区域建立2–3个公里网格的监测样方,按20–30台相机组成一个相机列阵,相机布设密度为1台/2km2或1台/km2(图1)，覆盖面积可达60–120km2。每个相机位点在每年旱季(热带和亚热带区域 )或秋冬季 (温带区域)完成为期30 d的监测。在相机数量少的情况下，30 d后相机组需要轮换到下一个监测样方。监测样方的选择需考虑植被类型、海拔梯度和人类活动干扰梯度等。而具体相机位点的设置和布设可根据当地地形、行走路线、工作难度和**性等进行综合考虑。

公里网格抽样方案考虑了多数大中型兽类的活动范围和分布情况。但目前对大型猫科动物的监测效果不理想(Wearn et al., 2013)。此外,作为野生动物长期监测方案,公里网格抽样方案是对代表性植被类型的常规性监测，不是针对整个区域(如保护区)的**监测，监测强度适中,有一定的可操作性。从2014年起CForBio陆续在各森林动态监测样地执行公里网格抽样方案，相关数据也可与TEAM Network所辖的样地之间进行对比研究。

野生动物多样性红外相机公里网格抽样方案示意图

监测计划实施和数据采集方案

这一环节的重点是执行所制定的监测规范。为了保证不同监测样地之间严格执行监测规范 ,需要制定野外相机布设计划,包括成立相机布设小组、野外布设、技术培训和相关后勤保障等。

数据管理方法

通过红外相机所获取的大量图像数据需要建立规范的数据库,统一存档管理，相机位点所记录的数据信息也需要建立规范的记录表格和相应的数据库。对于图像数据和相机位点的数据信息需要及时录入、存贮、备份，并上传到中心数据库。此外，由于图像不是可直接统计分析的数据，因此需要从照片数据库中筛选出有效照片(即拍摄到动物的照片)，完成物种识别和其他信息(环境因子)的挖掘。

照片或视频所记录的主要数据包括物种及其群体大小、分布(相机位点信息)、拍摄照片数、行为(重点为活动节律)和生境(植被、海拔等)。根据这些数据可从种群、群落和行为等方面来分析动物在监测区域的基本特征。红外相机数据详细记录了每张有效照片中动物个体(群体)的活动时间和空间位置,可用于分析各物种在时间和空间生态位上的规律，如捕食者与猎物、资源竞争等。每个物种所拍摄照片数不能直接用于估计种群密度，首先需要折算为独立有效照片数，如单位时间(30 min或1h)内同一相机位点中含同种个体的相邻有效照片为 1张独立有效照片，然后根据有关统计模型来估计种群密度、相对丰富度指数和空间占有率等。此外，根据每个监测区域的监测结果可确定该区域内动物群落水平的特征，如物种丰富度、多样性指数等。

数据分析方法

  将照片数据信息提取和挖掘后,对有关数据(物种组成、物种分布、种群密度、行为、生境等 )进一步进行统计分析。然后把图像数据及其统计分析的结果整理成监测报告、科研论文 (论著)、新闻报道、科普宣传材料等以便对外公布。