基于红外相机技术对武夷山国家公园兽类及鸟类的多样性研究

徐鲜钧

(福建省武夷山生物研究所， 福建武夷山 354300)

中国是世界上兽类和鸟类多样性最高、同时也是受威胁最严重的国家之一(蒋志刚等，2015；马克平，2015)。 自然保护区是保护珍稀濒危物种和关键生态系统的重要基础，甚至是一些珍稀濒危物种和生态系统最后的避难所。 自然保护区网络是开展生物多样性调查与监测的重要基础之一，基于自然保护区网络的调查与监测，可提供我国生物多样性分布与现状的基本信息，为区域性和全国性生物多样性保护策略的制定奠定基础。 20 世纪90 年代中期以来，红外相机调查技术在自然保护区的兽类野外研究与监测中得到了广泛应用(李勤等，2013；李晟等，2014)。 由于红外相机技术具有能够在野外持续工作、不惊扰动物等优点，非常适合用于记录活动隐秘、数量稀少的物种(李晟等，2014)。 近年来，众多自然保护区使用新一代红外相机调查技术和设备，开展了大量的鸟兽本底调查，为区域性生物多样性编目和全国尺度的生物多样性监测提供了大量高精度的一手数据(李晟等，2014；Cardilloet al，2005；Liet al，2010a，2010b，2012；Rippleet al，2014)。

武夷山山岭纵横，气候温润。 良好的生态环境和特殊的地理位置，使武夷山成为地理演变过程中许多动植物的“天然避难所”，物种资源极其丰富。 武夷山在我国生态环境保护体系中占有重要的地位，已知植物种类3 728 种，几乎囊括了中国中亚热带所有的植被类型；已知动物种类7 146 种(其中昆虫6 505 种)，是珍稀、特有野生动物的基因库，被中外生物学家称为:研究两栖和爬行动物的钥匙、鸟的天堂、蛇的王国、昆虫的世界、世界生物之窗。 1979 年7 月国务院批准设立武夷山自然保护区，总面积567 km2，区内森林覆盖率达到95.3%。 1987 年被联合国教科文组织列为国际人与生物圈自然保留地，1992 年被全球环境基金组织确认为具有全球保护意义的A 级自然保护区。 《中国生物多样性国情研究报告》(1999)将武夷山列为中国陆地11 个生物多样性保护的“关键区”之一。 在2010 年颁布的《中国生物多样性保护战略与行动计划》(2011—2030 年)中，也将武夷山列为35 个生物多样性保护优先区域之一。

在武夷山国家公园有历史分布记录的众多野生动物中，有部分物种已经多年未见有确凿的野外记录。 为了进一步掌握武夷山国家公园内现有兽类与鸟类多样性及空间分布，本研究通过系统性布设红外相机，获得了大中型兽类和鸟类的分布数据与本底信息，为后续的保护管理规划、长期监测和科研项目提供科学依据。

1 研究方法

1.1 方案设计

调查方案设计依照《生物多样性观测技术导则陆生兽类(HJ 710.3—2014)》，根据武夷山国家公园边界，在武夷山国家公园范围内布设60 个网格，每个网格中设置1 ～2 个红外相机调查位点。 同一周期布设的调查位点间距不小于300 m， 同一方格内不同时间布设的调查位点间距不小于100 m。 在每个调查位点上放置1 台被动式红外触发相机。 相机设置为每次触发后连续拍摄3 张数码照片和1 段视频。 红外相机由野外工作人员根据地形、动物活动痕迹等实地情况选择，通常设置在有动物活动痕迹的兽径旁，固定在距离地面40 ～60 cm 高的树干或岩石上。 记录各调查位点的经纬度坐标、植被类型、地形地貌、林灌结构等小生境信息。 每个调查位点上的相机工作周期一般为3～4 个月。 由于自然原因的限制，某些调查位点上的调查周期适当延长。 在每个调查周期结束时， 更换电池和存储卡，把相机移动到下一个随机选出的调查方格内。 如果随机选出的方格由于地形或后勤原因难以到达，则放弃此方格。

1.2 数据分析

2020—2021 年，在武夷山国家公园范围内，根据以往巡护工作经验，选择人为干扰少、植被条件好、野生动物出没较多的地点布设相机，累计60 台次(图1)。 2020 年4 月，进行了第一批次的安装，每个相机位点监测时长约3～4 个月。 所用红外相机参数设置:照片和视频模式、3 张连拍加1 段视频、灵敏度中等，不投放任何诱饵。 将每台相机拍摄的图像拷贝到计算机上，按照位点编号建立相应的文件夹，分别将每个位点的相机所拍摄的图像存入对应的文件夹。 待所有图像数据收集完成后，对数据进行统一处理及分析。

图1 武夷山国家公园红外相机布设位点图Figure 1 Layout map of infrared camera positions in Wuyishan National Park

将红外相机拍摄到的照片和视频根据拍摄对象归为以下7 类: 兽类、鸟类、家畜、工作人员、其他人员、空白、其他。 兽类分类参照《中国哺乳动物多样性(第2 版)》(蒋志刚等，2017)，鸟类分类参照《中国鸟类分类与分布名录(第三版)》(郑光美，2017)，其中啮齿目中(除松鼠科)的小型鼠类多为夜间拍摄且难以鉴别，统一记为鼠。 以1 台相机在野外连续工作24 h 算作1 个有效相机工作日，所有相机累计相加的工作日称为总相机工作日。 使用相对多度指数(relative abundance index，RAI)评估动物相对种群数量(李勤等，2013；李晟等，2014)。

其中， 有效探测数的定义为:(1)单个位点上红外相机拍摄到某物种就记为对此物种的1 次有效探测；(2)从拍摄到此物种的第一张照片开始，之后30 min 内这个位点上连续拍摄到的相同物种(不管是否相同个体)的照片都算作同一次探测；(3)探测数与单张照片或单次探测中拍摄到的动物个体数量无关。

2 调查结果

在60 个有效调查点位中， 本次监测共计481 个独立有效工作日， 相机损坏3 台，共计拍摄55 712 份图像。 拍摄到工作人员260 份，其他(含其他人员)30 份，空拍5 506 份，图像损坏3 856 份，家畜125 份， 有效探测数34 次；拍摄到野生兽类和鸟类共计45 935 份，独立有效探测数11 743。 其中拍摄到野生兽类图像36 868 份， 有效探测数9 426 次(含不能识别到具体物种或目、科单元的记录)；鸟类图像9 067 份， 有效探测数2 316次 (含不能识别到具体物种或目、科单元的记录)。 部分动物照片见附录。

2.1 兽类物种多样性与组成

在红外相机记录到的有效照片与视频中， 共记录到分属6 目12 科的兽类(表1)。 共有野生兽类18 种。 其余未能鉴定出具体物种的兽类多为小型翼手目、食虫目和啮齿目动物。 在记录到的18 种野生兽类中，食肉目物种最多，共3 科6 种；其次是啮齿目共3 科5 种和偶蹄目3 科4 种；灵长目1 科1 种；鳞甲目1 科1 种和兔形目1 科1 种。 从探测数看，偶蹄目是红外相机探测数最多的类群(17 733 次)，占可鉴定野生兽类总探测数的77.1%，其次是灵长目(3 272次，14.22%)，食肉目(1 186 次，5.15%)，啮齿目(694 次，3.01%)，这 4 个类群兽类合计探测数占可鉴定野生兽类总探测数的99.48%。

这18 种野生兽类中，被列为国家一级重点保护野生动物 1 种，穿山甲(Manis pentadactyla)；国家二级重点保护野生动物4 种，藏酋猴(Macaca thibetana)、黄喉貂(Martes flavigula)、黑熊(Ursus thibetanus)和中华鬣羚(Capricornis sumatraensis)。 有1 种被世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN 红色名录)评为极危，是穿山甲；有2 种被评为易危，分别是黑熊、中华鬣羚；有2 种被评为近危，分别是藏酋猴、猪獾(Arctonyx collaris)。 根据中国脊椎动物红色名录，有1 种被评为极危，是穿山甲，有4 种被评为易危，分别是藏酋猴、黑熊、小麂(Muntiacus reevesi)、中华鬣羚；有6 种被评为近危，分别是花面狸(Paguma larvata)、黄腹鼬(Mustela kathiah)、黄喉貂、猪獾、鼬獾(Melogale moschata)和赤麂(Muntiacus muntjak)。

从表1 可以看出，偶蹄目是本次调查记录到的野生兽类中相对多度最高的类群，相对多度指数最高的是小麂(RAI＝6 422.04)，其次是赤麂(RAI ＝2 503.12)；相对多度指数最低的是黄腹鼬(RAI＝6.24)、穿山甲(RAI＝6.24)、豪猪(RAI＝4.16)，黄腹鼬和穿山甲均在3 个位点上各只记录到1 次，豪猪仅在1 个位点上记录到1 次。 灵长目中，相对多度指数最高的是藏酋猴(RAI＝1 241.17)；在偶蹄目中，相对多度指数仅次于小麂和赤麂的是野猪(RAI ＝746.36)，中华鬣羚(RAI＝214.14)；食肉目中，相对多度指数最高的是鼬獾(RAI ＝395.01)，其次是花面狸(RAI＝141.37)，猪獾(RAI＝89.40)，黑熊(RAI＝31.19)，黄喉貂(RAI＝8.32)；啮齿目中除去鼠类因无法鉴定在此不做分析，相对多度指数最高的是珀氏长吻松鼠(RAI ＝299.38)，其次是倭花鼠(RAI＝64.45)，银星竹鼠(RAI＝12.47)，赤腹松鼠(RAI＝10.4)。

表1 武夷山国家公园红外相机调查记录兽类和鸟类物种名录Table 1 List of mammal and bird species recorded by infrared cameras in Wuyishan National Park

续表1

续表1

2.2 鸟类物种多样性与组成

在红外相机记录到的有效照片与视频中，共记录到鸟类31 种，分属6 目13 科(表1)。 其余未能鉴定出具体物种的鸟类记录大多为体型较小的雀形目鸟类。 在记录到的鸟类物种中，鸡形目有效探测数最高(1 790 次)，占鸟类总有效探测数的77.29%；雀形目为记录到物种数最多的类群(18 种)，占鸟类总物种数的58.06%。 在31 种鸟类中，被列为国家一级重点保护野生动物2 种，黄腹角雉(Tragopan caboti)和白颈长尾雉(Syrmaticus ellioti)；被列为国家二级重点保护野生动物的有5 种，分别是白鹇(Lophura nycthemera)、白眉山鹧鸪(Arborophila gingica)、勺鸡(Pucrasia macrolopha)、凤头鹰(Accipiter trivirgatus)和领角鸮(Otus lettia)。 有 2种被IUCN 红色名录评为近危，即白眉山鹧鸪和白颈长尾雉，1 种被IUCN 红色名录评为易危，黄腹角雉。 根据中国脊椎动物红色名录，有1 种被评为濒危，即黄腹角雉，1 种被评为近危，即凤头鹰，2 种被评为易危，白眉山鹧鸪和白颈长尾雉。

从表1 可以看出，鸡形目是本次调查记录到的野生鸟类中相对多度最高的类群。 在鸡形目中，相对多度指数最高的是白鹇(RAI＝3 363.83)， 其次是黄腹角雉(RAI ＝168.40)；雀形目中，相对多度指数最高的是紫啸鸫(RAI＝528.07)，其次是虎斑地鸫(RAI＝255.72)；鹰形目、鸮形目和咬鹃目相对多度指数均较低，分别是凤头鹰(RAI＝4.16)、领角鸮(RAI＝2.08)和红头咬鹃(Harpactes erythrocephalus)(RAI ＝4.16)；啄木鸟目中，相对多度指数也较低，大斑啄木鸟(Dendrocopos major)、灰头绿啄木鸟(Picus canus)、白背啄木鸟(Dendrocopos leucotos)相对多度指数均为4.16。

3 结论与讨论

武夷山国家公园生物资源非常丰富， 国家公园内分布着大约79 种兽类和302 种鸟类。本次红外相机监测记录到兽类18 种、鸟类31 种， 分别占总物种数的22.78%和10.26%，并没有发现新的物种。 从相机监测到的野生动物的个体数及总数来看， 由于红外相机拍摄到的照片无法直接精确地识别到个体，因此无法统计每个物种的绝对数量。 但是根据每个物种的有效照片数量可以大致反映物种的相对数量大小。 鸟类的活动范围相对较大，不止局限于林下，相机能够拍摄到的鸟类主要是地栖息鸟类，和部分在地面获取食物或者避难的鸟类，而林下显然不是它们的主要栖息地或者食物来源地，因此记录到的鸟类种类较少。

食肉动物的种类和数量通常被用作衡量生态系统完整性和健康度的重要指标。 结合历史调查数据和本次调查结果发现，武夷山国家公园现存的食肉目动物以中小型种类为主，如鼬獾、黄腹鼬、花面狸、黄喉貂 、猪獾等，大型食肉目动物仅发现杂食性的黑熊。 另外，本次调查时间短、投入相机数量有限、调查位点主要集中在保护区边缘，也可能是造成未拍摄到其他兽类的原因之一。

综上所述， 本次调查初步深入了解武夷山国家公园内大中型兽类和鸟类等野生动物资源现状。 建议在后续监测工作中，增加相机位点数量，扩大在保护区的监测区域，实现对保护区的全面覆盖，并延长监测时间，以获得更加全面的野生动物本底数据。 同时，针对雉科鸟类、食肉类的黑熊等动物，深入研究其种群、行为、活动节律等特征，为武夷山国家公园生物多样性保护、管理工作提供更加全面的科学数据支撑。