红外相机技术监测九龙山国家级自然保护区鸟兽多样性

郑伟成，章书声，潘成椿，刘菊莲，季国华

（1.浙江九龙山国家自然保护区管理局，浙江 遂昌 323312；2.浙江乌岩岭国家级自然保护区管理局，浙江 泰顺 325500）

九龙山自然保护区地形复杂，森林生态系统保存较为完整，生物多样性十分丰富[1]。在珍惜濒危植物保护方面，以南方铁杉（Tsuga chinensis var.tchekiangensis）为例，对其种群数量动态、群落物种多样性及生态位等做了大量相关研究与应用[2～4]；动物生态保护研究上，对国家一级保护动物黑麂（Muntiacus crinifrons）的种群密度、分布、栖息地利用、栖息地分布及质量、种群遗传多样性及种群分化等方面的展开调查与研究[5～6]。张家银等[7]曾利用样线法、访问法及查阅文献法对陆生野生脊椎动物资源进行专项调查，分析保护区内动物区系特点、生态特点及资源现状，但以上3种方法所采集动物信息存在滞后性、偶然性及不确定性等问题，尤其野外哺乳动物及鸟类活动隐蔽性强及相对偶然的出现率，这些方法及技术存在明显局限与不足，如样线法要既要受到工作人员素质、精力的限制，且基本白天运作时间较为仓促，捕获法或铗日法则会对目标动物带来直接或间接伤害。红外相机技术是一项定性和定量相结合的调查技术，能昼夜不间断工作，而且劳动力成本低、无创伤、环境干扰小、抗环境变化，特别是能获得高度隐蔽物种和地形复杂区域的信息[8]。本文采用红外相机技术提供的九龙山鸟兽照片建立红外相机拍摄鸟兽名录，采用G-F指数测度鸟兽多样性，定量分析相机拍摄的鸟兽丰富度。

1 研究区概况和研究方法

1.1 研究区概况

九龙山自然保护区位于浙江省遂昌县境内，28°19′10″～ 28°24′43″N，118°49′38～ 118°55′03″E，总面积达55.25 km2，该区属武夷山系仙霞岭山脉的分支，平均海拔在1 000m以上，主峰海拔1 724.4m。该区雨量充沛、气候温暖湿润、属于中亚热带湿润季风区，一年中气候有明显的季节变化。年均气温为8～15℃，极端最低气温为－12℃，年总降水量为1 500～2 000mm，积温为1 700～2 500℃。保护区动物保护对象主要是以黑麂、黄腹角雉（Tragopan caboti）为主，而植物则以伯乐树（Bretschneidera sinensis）和南方红豆杉（Taxus chinensis var.mairei）等珍稀植物为主，属于典型的中亚热带森林生态系统[1～4]。

1.2 研究方法

红外相机技术采集动物信息基本步骤：

（1）利用样线法对保护区进行野生动物痕迹普查，选择。

（2）2012年10月至2013年3月在九龙山保护区安放自动红外相机21台，用绳子或铁丝把相机固定在兽径一侧的树干或立柱上，朝向垂直于兽径，相机装置距离地面高度40～100 cm（视具体地形而定），确保视野的开阔性，镜头与地面大致平行，测试方向保持在30°之内，尽量保持拍摄地点的开阔性，但不能破坏拍摄地点的原始构造，增加拍摄动物的成功率。

（3）统一红外相机的设置，包括闪光、日期和拍摄间隔（1.0 s）等。详细记录相机布设地点的地理坐标、与相机配对的镜头方向、蓄电池编号、树牌号及相机测试结果等。测试相机时，将安装日期和相机编号等信息同时记录，布设好的相机应定期检查一次，确定是否需要更换电池与更新SD卡，对所拍照片进行物种鉴定且编号入档（所感应并拍摄到的动物均为在地面移动或活动的个体，镜头朝向北或南，以尽量避免早晚的阳光直射影响相机拍摄效果和干扰感应器正常工作）。

1.3 数据分析

收集的相片用ACDSee2.5图片浏览器软件逐张浏览，记录所拍照片的日期、时间、种类、数量等数据。物种代码简写以拉丁名第一个单词的首字母加第二个单词的前三个字母组成，如华南兔（Lepussinensis）的代码为Lsin。对所拍摄动物进行物种分类和动物分布型的确定。当确定为某物种时，建立红外相机鸟兽名录，鸟兽多样性采用G-F指数[10]，DG-F=1－DG/DF。如果哺乳纲（鸟纲）中所有的科都是单科，即DF=0时，则规定该地区的G-F指数为零，DG-F=0。

式中，DFK为在一个特定的科（k）中的F指数，Pi=Ski/Sk，Sk为兽类（鸟类）名录中k科中的物种数，Ski为兽类（鸟类）名录中k科i属中的物种数，n为兽类（鸟类）名录中k科中的属数，m为兽类（鸟类）名录中的科数。

式中，p为兽类（鸟类）名录中的属数；qj=Sj/S，S为兽类（鸟类）名录中的物种数，Sj为兽类（鸟类）名录中j属中的物种数。

对地点或时间相近连续拍摄的物种照片采用相同侧面、部位的斑纹、体型、毛色等特征进行比对，判断是否属同一次数，不同次数的照片定义为独立照片（Independentphotograph，IP）。根据拍摄物种的IP相对数量大小，即某物种IP/兽类或鸟类总IP=某物种相对数量，将拍摄物种定义为：常拍种（＞10%）、较常拍种（1%～10%）、偶拍种（0.1%～1%）和罕拍种（＜0.1%）[9]。按以下公式计算拍摄率（Capture rate，CR）[11]：

式中，N为各模式内兽类（鸟类）个体独立照片总数；T为总有效监测日。

所有数据利用SPSS 16.0和Excel2003处理。数据分析过程中，鸟兽拍摄率数据都先采用单样本K-S检验方法（One-sample Kolmogorov-Smirnov test）进行数据的正态性检验，显著性水平为α＝0.05。

2 研究结果

2.1 种类组成

调查发现九龙山自然保护区有鸟类及兽类共23种，隶属8目14科。其中兽类中，兔形目1种，啮齿目2种，食肉目4种，偶蹄目4种，灵长目2种，分别占鸟兽总物种数的4.35%、8.70%、17.39%、17.39%和8.70%；鸟类中，雀形目4种，鸡形目5种，鸽形目1种，分别占鸟兽总物种数的17.39%，21.74%和4.35%，以食肉目、偶蹄目、雀形目和鸡形目4类目为主体，占73.91%，见表1。

2.2 区系分析

在动物地理区划上，九龙山国家级自然保护区位于东洋界、华中区、东部丘陵平原亚区。根据张荣祖[12]的划分标准，其中东洋界种类21种，占91.30%；古北界种类2种，占8.70%，主要表现出以东洋界物种为主。从分布型来看，南中国型10种，东洋型9型，古北型2种，季风型1种，地中海—中亚型1种，其中以东洋型和南中国型为主体（占82.61%）。

2.3 珍稀物种

该地区珍稀兽类资源较丰富，共拍摄到国家Ⅰ、Ⅱ级保护鸟兽8种，其中国家Ⅰ级保护的有白颈长尾稚（Syrmaticusellioti）、黄腹角雉和黑麂3种，占拍摄物种的13.04%；国家Ⅱ级保护的有猕猴（Macacamulatta）、短尾猴（Macaca arctoides）、鬣羚（Naemorhedussumatraensis）、白鹇（Lophura nycthemera）和勺鸡（Pucrasia macrolopha）5种，占拍摄物种的21.74%。列入CITES附录有7种，其中列入附录Ⅰ有4种，分别是白颈长尾稚、黄腹角雉和黑麂和鬣羚；附录Ⅱ有3种，分别是猕猴、短尾猴和豹猫（Prionailurusbengalensis），见表1。

表1 九龙山国家级自然保护区红外相机拍摄鸟兽名录和区系划分

表1续

表2 鸟兽拍摄率

2.4 相对数量

2012年10月26日至2013年3月7日，在九龙山布设红外相机21台，共拍摄个体独立照片681张，其中包括鼠类因在夜间无法个体鉴别及相机浸雨水而损害曝光等无效照片92张，鸟类68张，兽类521张，分别占总体个体照片的13.51%、9.99%和76.51%。经K-S检验鸟兽拍摄率不符合正态分布（P＜0.01），鸟类拍摄率与兽类拍摄率做两个独立样本的非参检验不存在显著差异（Mann-Whitney U test:Z=－1.529，P＞0.05）。

由于红外相机布设地点主要针对地栖动物，鸟类拍摄具有相对偶然性，故鸟类与兽类的相对数量分类比较。兽类黑麂、小麂和鼬獾属于属于常拍种，野猪、猕猴、赤腹松鼠（Callosciuruserythraeus）和倭花鼠（Tamiops maritimus）属于较常拍种；花面狸（Paguma larvata）、鬣羚、短尾猴、黄腹鼬（Mustela kathiah）、华南兔和豹猫属于偶拍种，如图1。鸟类白鹇和蓝矶鸫（Monticola solitarius）属于常拍种，其他8种属于较常拍种。

2.5 鸟兽G-F指数比较

利用表1当中的红外相机鸟兽名录测度鸟兽物种多样性，其中鸟类的G指数和F指数相同，则G-F指数为0。兽类G指数大于F指数，G-F指数为负。而兽类的G指数高于鸟类，F指数却低于鸟类。

表 3 鸟兽多样性的G指数和F指数

图1 兽类IP相对数量

图2 鸟类IP相对数量

3 讨论

红外相机技术以其能24 h不间断监控野外动物记录，被动物生态学者所重视及应用[13]。但此法亦有不足之处，如此次在九龙山拍摄无效照片92张，大部分是由于夜间拍摄的鼠类无法鉴别，无法定义为某具体物种而视为无效，当然也存在相机因浸雨水损坏而导致自动拍摄的曝光照片。本次在九龙山核心区所放置红外相机常拍种为黑麂和小麂，分别为183张和175张，暂未发现大型猫科动物，九龙山保护区的保护对象以国家一级保护动物黑麂为主，小麂（5.87%）与黑麂（6.14%）的拍摄率较为接近，两者皆属于麂属动物，且因在保护区“捕食者”的暂时缺失，可能存在相对的种间竞争趋向。特别注意的是在红外相机镜头出现国家珍贵保护动物，鸟类如白颈长尾雉、白鹇和黄腹角雉等，兽类如黑麂、鬣羚和豹猫等印证了九龙山保护区由于人为保护及复杂的地形地貌，孕育了丰富的珍贵野生动物资源。

G-F指数能总结动物区系中物种组成信息，能客观全面反映较长时间内一个地区的物种多样性[14]。此次拍摄鸟类G-F指数为0，而兽类G-F指数为负，而根据蒋志刚和纪力强提出的G-F指数特征描述，单种科对F指数（DF）的贡献为零，单种科越多，G-F指数越小。故可以定量的验证此次红外相机拍摄名录单种科偏多[10]，故在在采集野外动物信息记录时，不能“盲信”一种方法或技术，为了强调物种名录的真实客观性，应以样线法、访问调查与文献法等方法为辅，红外相机技术为主真实反映野外动物活动迹象。

红外相机技术应用广泛，应对九龙山做深入研究：（1）在整个保护区核心区，对相机布放方式进行网格化布置，长时间应用此技术监测黑麂种群的动态数量变化及活动模式，为其生态保护打好基础；（2）随着时间的推进，红外相机布设日期与物种出现数会逐渐趋于稳定到达动态平衡，应及时找到物种—相机工作日曲线的“拐点”，以期对九龙山珍惜哺乳动物和鸟类做真实客观的摸底了解。

[1]焦和玉，王莺，傅赛红，等.九龙山自然保护区珍稀植物资源现状及保护对策[J].现代农业科技，2012，（2）：222－223.

[2]张志祥，刘鹏，蔡妙珍，等.九龙山珍稀濒危植物南方铁杉种群数量动态[J].植物生态学报，2008，32（5）：1 146－1 156.

[3]刘春生，刘鹏，张志祥，等.九龙山南方铁杉群落物种多样性及乔木种种间联结性[J].生态环境，2008，17（4）：1 533－1 540.

[4]刘春生，刘鹏，张志祥，等.九龙山濒危植物南方铁杉的生态位研究[J].武汉植物学研究，2009，27（1）：55－61.

[5]王艳妮，鲍毅新，刘军，等.基于粪便DNA的九龙山黑麂种群的遗传多样性[J].兽类学报，2012（2）：101－109.

[6]郑祥，鲍毅新，葛宝明，等.九龙山自然保护区黑麂的种群密度、分布与保护[J].浙江师范大学学报（自然科学版），2005，28（3）：313－318.

[7]张家银，廖进平，罗建峰，等.浙江九龙山陆生野生脊椎动物资源现状及保护对策[J].温州大学学报（自然科学版），2009（4）：1－5.

[8]章书声，鲍毅新，王艳妮，等.基于红外相机技术的黑麂活动节律[J].兽类学报，2012，32（4）：368－372.

[9]章书声，鲍毅新，王艳妮，等.不同相机布放模式在古田山兽类资源监测中的比较[J].生态学杂志，2012，31（8）：2016－2022.

[10]蒋志刚，纪力强.兽物种多样性测度的G-F指数方法[J].生物多样性，1999，7（3）：220－225.

[11]马鸣，徐峰，ChundawatRS，等.2006.利用自动照相术获得天山雪豹拍摄率与个体数量[J].动物学报，52（4）：788－793.

[12]张荣祖.中国动物地理[M].1999.北京：科学出版社.

[13]刘芳，李迪强，吴记贵，等.利用红外相机调查北京松山国家级自然保护区的野生动物物种[J].生态学，2012，32（3）：730－739.

[14]杨道德，刘洪生，喻兴雷，等.江西齐云山自然保护区兽类资源调查与分析[J].中南林业科技大学学报，2009，1（2）：45－50.