基于红外相机调查的北京松山国家级自然保护区哺乳动物分布和日活动节律分析

蒋健， 巨龙飞， 范雅倩， 张洪亮， 宋泽， 鲍伟东

(1.北京松山国家级自然保护区管理处，北京102115; 2. 北京林业大学生物科学与技术学院，北京100083)

开展野生动物监测是自然保护区落实有效管理的一项重要内容，了解野生动物种群动态变化对于保护濒危物种、评估保护区管理能力，以及制定相应管理方案具有重要参考(张履冰等，2014)。一直以来，野生动物监测面临诸多难题，许多野生动物具有昼伏夜出的习性，生性敏捷，难以观察到实体，造成数量估计误差较大(Foster & Harmsen，2012)；此外，野生动物栖息空间生境类型复杂，几乎无法形成统一的监测方法和技术标准(肖治术等，2014)。红外相机技术作为一种对野生动物非损伤性的动物种类调查和影像记录手段，20世纪90年代开始逐步被应用于野生动物研究领域(Karanth & Nichols，1998)。与传统的监测方法相比，红外相机技术具有对动物干扰小(Schipper，2007)、影像资料便于存档和检索(O’Connelletal.，2011)、能抓拍难以观察的物种等优点(Trolle & Kéry，2003；章书声等，2013)。目前红外相机技术在我国的自然保护区主要被应用于物种多样性和分布调查(刘雪华等，2018)。

随着红外相机技术在野生动物监测领域的广泛应用，不少学者对北京地区的野生动物资源开展了调查：兰慧和金崑(2016)使用红外相机对北京雾灵山自然保护区兽类资源进行调查，鉴定出10种哺乳动物；汤小明等(2016)对北京雾灵山自然保护区地面活动鸟兽资源进行红外相机监测，获取了活动节律信息和动态现状；沈洁滢等(2016)在北京松山国家级自然保护区借助红外相机调查了旅游线路周边的野生动物分布规律；刘雷雷等(2018)在北京百花山国家级自然保护区利用红外相机技术监测野猪Susscrofa、狗獾Melesleucurus等潜在肇事野生动物的活动节律，并提出合理防控措施。

北京松山国家级自然保护区于2010年和2014年利用红外相机调查野生动物多样性，发现了新分布物种狗獾(刘芳等，2012)和松鼠Sciurusvulgaris(沈洁滢等，2016)，由此开始将红外相机调查技术作为野生动物长期监测手段。2014年保护区新增了玉渡山区域，调整后还未开展过系统的哺乳动物调查。随着2022年冬季奥运会高山滑雪中心在保护区周围施工建设，以及后期的赛事和场馆运营，对野生动物的干扰将会增加。为了解此类干扰对野生动物的影响和调整后保护区的哺乳动物种群动态，本研究基于2017年红外相机调查结果计算了哺乳动物的相对多度指数(relative abundance index，RAI)，对常见物种的种群数量和分布范围进行评估，与2013年调查结果进行日活动节律比较分析，了解滑雪中心的规划建设对野生动物可能产生的影响，为后期开展冬季奥运会场地施工对野生动物的影响评价、制定合理的管理措施提供基础资料，为我国践行“绿色奥运”理念提供数据支持。

1 研究区域及方法

北京松山国家级自然保护区位于北京市延庆区西北部大海坨山南麓，地理坐标为115°43′44′′～115°50′22′′E，40°29′9′′～40°33′35′′N，2014年新增玉渡山区域面积2 687 hm2，调整后总面积为6 212 hm2。地势北高南低，海拔695～2 190 m。松山地区海拔差距大，形成了复杂的小气候，生物种类丰富，是华北地区保存较好的暖温带山地森林生态系统和野生动植物类型较多的保护区(杜连海等，2012)。

1.1 红外相机架设与设置

为了更多地拍摄到动物影像，根据以往调查信息，在各类动物出现率较高的区域和水源地布设红外相机，为避免重复拍摄同一只个体，相机位点间距不小于200 m(图1)。2017年1—12月，共架设红外相机99台(型号：LTL-6210，深圳市猎科有限公司)，参数设置为照片+录像组合拍摄，间隔1 min，连续24 h工作。在相机位点垂直安置红外相机，高度30～50 cm，以便获得动物身体外貌特征的清晰影像。隔月检查一次相机，更换储存卡和电池。

1.2 红外相机数据处理

对于拍摄到的动物影像，核对动物种类，分类参考《中国哺乳动物多样性及地理分布》(蒋志刚，2016)，同时记录GPS位置信息。同一个地点连续拍摄到的同一物种，时间间隔小于30 min记为 1次独立事件(武鹏峰等，2012)；超过30 min则根据动物行为、个体大小进行区分。全年所有相机位点拍摄到同一物种，根据体型特征和拍摄时间排除重复个体，不重复计数。

将数据导入ArcGIS 10.2，建立2017年保护区野生动物数据库，绘制哺乳动物的分布图。

采用非参数核密度估计方法计算动物的平均活动时长、中位数、标准差、方差和密度等日活动节律的主要参数(Lund & Agostinelli，2007)，以此分析野生动物的日活动节律(Ridout & Linkie，2009)。选择监测结果中RAI>1的哺乳动物与2013年的监测数据进行日活动节律重叠分析，使用R软件的overlap包(Meredith & Ridout，2014)和activity包处理数据(Rowcliffeetal.，2014)。

2 研究结果

调查期间，一些相机受到大风天气影响，出现在短时间内耗尽电池电力，或达到储存卡容量等情况，实际有效工作相机325台次，累积有效相机日15 941 d，获得独立有效照片3 027张，有效视频1 093 段，其中67.3%为哺乳动物。鉴定出哺乳动物3目10科14种，主要种类有中华斑羚Naemorhedusgriseus、狍Capreoluspygargus、野猪、果子狸Pagumalarvata、貉Nyctereutesprocyonoides、黄鼬Mustelasibirica、猪獾Arctonyxcollaris、狗獾、豹猫Prionailurusbengalensis、蒙古兔Lepustolai，另有4种小型啮齿动物，松鼠Sciurusvulgaris、北花松鼠Tamiassibiricus、岩松鼠Sciurotamisadavidianus和大仓鼠Tscherskiatriton(表1)。

表1 2017年1—12月利用红外相机在北京松山国家级自然保护区拍摄到的哺乳动物名录Table 1 List of mammals photographed by infrared cameras in the Beijing Songshan National Nature Reserve from January to December, 2017

中华斑羚除在保护区原有区域分布外，新增玉渡山卧羊谷分布地，RAI=0.64。狍的分布位点在玉渡山区域要比松山区域多，但总体拍摄位点较少，RAI=0.76。野猪以松山区域分布最丰富，玉渡山区域仅有1个有效相机位点拍摄到，RAI=1.96(图2)。

果子狸的分布范围覆盖了保护区大部分区域，RAI=1.08，但有效拍摄位点较少，其中在兰角沟核心区仅在沟口有记录。貉的分布范围广，但密度低，RAI=0.47。豹猫的分布范围广泛，RAI=1.79(图3)。

猪獾与狗獾分布空间范围相近，但猪獾的出现密度明显偏高，共65个有效相机位点有记录，RAI=6.88；狗獾仅31个，RAI=2.48(图4)。同时，最晚见到2种獾的时间是11月19日，最早为3月 9日，推测冬眠期约100 d。

与2013年的日活动节律叠加分析表明，豹猫的日活动节律重叠系数为0.829，日活动节律曲线差异显著(Δ=0.828，P<0.01)，日间活动增多，夜间活动减少，11∶30 左右出现新的活动高峰。狗獾的日活动节律重叠系数为0.859，日活动节律曲线差异显著(Δ=0.858，P<0.01)，日间活动增多，夜间活动减少，活动高峰减少为1个，并提前至17∶00左右。猪獾的日活动节律重叠系数为0.868，日活动节律曲线差异显著(Δ=0.868，P<0.01)，日间活动增多，夜间活动减少。果子狸的日活动节律重叠系数为0.862，日活动节律曲线差异不显著(Δ=0.862，P=0.121)。野猪的日活动节律重叠系数为0.729，日活动节律曲线差异显著(Δ=0.729，P<0.01)，日间活动增多，夜间活动减少，活动高峰时间不变。北花松鼠的日活动节律重叠系数为0.642，日活动节律曲线差异显著(Δ=0.641，P<0.01)，日间活动分布更均匀，未出现明显高峰。岩松鼠的日活动节律重叠系数为0.885，日活动节律曲线差异显著(Δ=0.885，P<0.01)，日间活动高峰提前约1 h，约11∶00后活动明显减少(图5)。

3 讨论

2010年5—12月，首次利用红外相机对北京松山国家级自然保护区野生动物监测时，记录到野生兽类13种、鸟类36种(刘芳等，2012)，2013年3月—2014年2月红外相机调查记录到兽类 14种、鸟类47种，新增鸟类6科21种，也有一些鸟类未记录到(张源笙等，2017)。本次调查记录兽类14种，与以往调查结果保持一致。

中华斑羚的RAI较低，但新增玉渡山分布地，说明在本区域的分布不仅限于原来的保护区范围，在玉渡山也有适宜生存的栖息地，这为中华斑羚的保护带来了新机遇，能够缓解冬季奥运会场地建设工程对中华斑羚栖息地的挤压。目前红外相机监测确认中华斑羚在保护区的分布位置有：石佛院、大干沟、雷劈石沟、松树梁、大东梁、卧羊谷，相比2014年利用分子鉴定的15只个体(周许伟，2015)，分布范围和数量均有增加，显示出良好的种群恢复趋势。斑羚主要栖居在附近有水源的山顶地带(陈卫等，2002)，水资源是限制个体生存的关键环境因子，因此，栖息地保护措施以维护自然水源点为主，可以采取在有山泉渗出的地点实施围坝蓄水的改造措施，此举也能够为其他动物提供饮水条件。对于缺乏地表径流，无法维护就地水源的特殊情况，需要考虑在低山实验区人为活动少的水源地筑坝蓄水，逐渐吸引动物，形成固定饮水地。

狍在玉渡山区域的分布远多于松山区域，表明人为干扰少、栖息地适宜性高，但总体RAI依然偏低，显示狍的种群数量尚未出现恢复。本次调查于2017年8月24日拍摄到母狍带领体型偏小幼仔活动的影像，显示出生时间较晚，幼仔可能无法度过寒冬，这一延迟出生现象是否与气候变暖导致繁殖期延长有关，值得进一步关注。玉渡山区域的旅游活动限制在固定线路，为野生动物保留了较大的生存空间，应当作为重点保护范围加强管理，通过提升栖息地质量促进有蹄类动物恢复，可在严寒冬季实施人工补加饲料，以减少自然死亡，维持种群基础繁殖群体。在春季产仔期，补加营养盐，促进新生个体的生长、维持繁殖母兽体质。

松山区域依然是野猪的主要分布区，显示出当地种植农田、林果提供的食物资源对其具有较强吸引力，由于野猪繁殖能力较强，目前没有天敌，预期种群数量将逐步增加。野猪在玉渡山区域的有效拍摄位点较少，一方面是红外相机设置的时间较短，拍摄机会低，另一方面也显示该区域的食物资源偏少，限制了野猪繁殖。在北方限制野猪生存的环境因子主要是严寒冬季食物匮乏(龙章巍等，2017)，而野猪的越冬食物主要是蒙古栎Quercusmongolica种子，因此，维护蒙古栎免遭病虫害侵袭，促进结籽，将提高越冬野猪个体的成活率。

果子狸的分布区域虽然广，但有效拍摄位点少，是否存在与其他物种的竞争或者干扰，有必要进行深入调查。貉作为处于较高营养级的捕食动物，RAI较低，种群数量较少，食物资源是限制个体生存的主要因素(王培潮等，1977)，但由于作为其主要猎物来源的鼠类在生态系统中具有双重作用，不能贸然促进其增加，保持捕食者-猎物动态的自然平衡是维护保护区生态系统长期稳定的主要方面。

猪獾与狗獾的食物构成相对较杂，大量取食无脊椎动物和植物果实(郑生武等，1988；樊龙锁，刘焕金，1996；Kauhalaetal.，1998)，改善栖息地食物供应的措施以维护各类结果实树木的生长为主，控制病虫害发生，并依据实际情况，在实验区种植或抚育结果实植物，如山楂Crataeguspinnatifida、蒙古栎、山杏Ameniacasibirica等。同时，加强栖息地巡护，杜绝人为猎捕獾的行为。

豹猫的RAI较高，显示出种群数量占有一定优势，也表示豹猫的活动程度高于其他物种。豹猫以鼠类、地面活动鸟类为主要食物来源(范雅倩等，2020)，鼠类本身具有较高的种群增长能力，繁殖期后数量较多，鸟类猎物中有一部分是季节性集群迁徙种类，如各种鸫类Turdusspp.(刘芳等，2012)，食物资源呈现季节增长，为豹猫提供了充足食物来源。

2022年北京冬季奥运会延庆赛区规划建设始于2017年，由于保护区毗邻延庆赛区，人类活动急剧增多，道路运输、施工建设等对区内野生动物的种群数量和行为节律都产生了影响。与2013年监测数据的日活动节律叠加分析表明，活动能力较强的中型哺乳动物(豹猫、狗獾、野猪、猪獾)日间活动增多，夜间活动减少，考虑赛区的规划建设多在日间进行，野生动物的躲避迁移行为增多；果子狸种群数量较少，活动空间大，适应能力强，规划建设对其影响较小；啮齿类动物(北花松鼠、岩松鼠)种群数量较多，性情机警，且多在日间活动，规划建设对其行为节律影响较大。随着延庆赛区规划建设进入收尾阶段，野生动物的活动节律将会如何变化，应开展长期监测，及时了解野生动物种群动态，有利于制定新的保护措施，减小规划建设产生的不利影响。

估算动物种群数量及活动节律分析是红外相机技术应用中的重点(李晟等，2014；Burtonetal.，2015)。本研究利用红外相机拍摄照片的RAI为指标，对重新划定保护区范围主要哺乳动物进行种群数量评估，通过与2013年调查数据的日活动节律比较，初步了解在规划建设冬季奥运会场地之后，现有野生动物的分布、数量本底和日活动节律，为后续监测场地施工产生的影响提供了借鉴。尽管利用存在一定不足，忽略了大多数动物的家域范围及一些动物的集群行为与躲避行为，且大部分动物的运动并不是随机的(李治霖等，2014；李欣海等，2016)，但如果后续调查依然保持使用相同的红外相机布设原则和估计方法，就能够消减这些差异，开展种群数量动态长期监测。同时，与非损伤分子鉴定途径相结合，获得种群性比、亲缘关系等基础资料，全面评估野生动物种群发展趋势。