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基于红外相机的白水河国家级自然保护区偶蹄类活动节律调查

彭科 陈旭 温平 韦怡 杨志松 戴强

彭科, 陈旭, 温平, 等. 基于红外相机的白水河国家级自然保护区偶蹄类活动节律调查[J]. 四川林业科技, 2021, 42(1): 76−82 doi: 10.12172/202007010001
引用本文: 彭科, 陈旭, 温平, 等. 基于红外相机的白水河国家级自然保护区偶蹄类活动节律调查[J]. 四川林业科技, 2021, 42(1): 76−82 doi: 10.12172/202007010001
Peng K, Chen X, Wen P, et al. The activity rhythm survey of ungulates in Baishuihe National Nature Reserve based on infrared camera trapping[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2021, 42(1): 76−82 doi: 10.12172/202007010001
Citation: Peng K, Chen X, Wen P, et al. The activity rhythm survey of ungulates in Baishuihe National Nature Reserve based on infrared camera trapping[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2021, 42(1): 76−82 doi: 10.12172/202007010001

基于红外相机的白水河国家级自然保护区偶蹄类活动节律调查


doi: 10.12172/202007010001
详细信息
    作者简介:

    彭科(1979—),男,本科,836501420@qq.com

    通讯作者: yangzhisong@126.com(杨志松);; daiqiang@cib.com(戴强)

The Activity Rhythm Survey of Ungulates in Baishuihe National Nature Reserve Based on Infrared Camera Trapping

More Information
    Corresponding author: yangzhisong@126.com(YANG Zhisong);; daiqiang@cib.com(DAI Qiang)
  • 摘要: 2017年6月—2018年9月,在四川白水河国家级自然保护区利用红外相机对保护区内偶蹄类物种活动节律进行研究。结果显示:1、保护区内共发现六种偶蹄类动物,分别为羚牛、斑羚、鬣羚、林麝、毛冠鹿、野猪。相对多度结果显示,最高的为斑羚(RAI=51.2)和毛冠鹿(RAI=32.6),明显高于其他物种。其余依次为林麝(RAI=13.2)、鬣羚(RAI=4.8)、羚牛(RAI=3.8),最少的为野猪(RAI=2.7)。2、年活动格局上,斑羚和毛冠鹿相似,羚牛和野猪相似,林麝在5月份活动最强,鬣羚在8月份活动最强。3、6种有蹄类的日活动节律显示,斑羚和毛冠鹿的日活动节律较为相似高峰都在6:00—10:00和18:00—20:00;林麝的活动高峰出现在20:00—22:00;鬣羚出现在6:00—8:00;羚牛出现在8:00—10:00;野猪出现在14:00—16:00。随着季节变化6种偶蹄类的活动节律也发生了相应的变化。4、夜行性调查显示,所有6种动物种,林麝为典型的夜行性动物;毛冠鹿夜行性不明显;羚牛、斑羚、鬣羚、野猪不具有明显的夜行性。
  • 图  1  白水河国家级自然保护区6种有蹄类的年活动格局

    Fig.  1  Annual activity pattern of 6 ungulates species in Baishuihe National Nature Reserve

    图  2  白水河国家级自然保护区6种有蹄类的日活动规律

    Fig.  2  Daily activity patterns of six ungulates species in Baishuihe National Nature Reserv

    图  3  白水河国家级自然保护区6种有蹄类不同季节的日活动规律差异

    Fig.  3  Daily activity patterns of six ungulates species in four seasons at Baishuihe National Nature Reserv

    图  4  白水河国家级自然保护区6种有蹄类动物的夜间相对丰富度

    Fig.  4  Relative abundance of 6 ungulates species at night in Baishuihe National Nature Reserve

    表  1  6种偶蹄类动物4个季节的照片数

    Tab.  1  Photos number of 6 ungulates in 4 seasons

    物种 Species有效照片数 Independents captures样本量 Sample size
    春季 Spring夏季 Summer秋季 Autumn冬季 Winter
    斑羚Naemorhedus goral683576229616
    鬣羚Capricornis sumatraensis1529104159
    林麝Moschus berezovskii4064203546
    羚牛Budorcas taxicolor55221458
    毛冠鹿Elaphodus cephalophus642201054393
    野猪Sus scrofa3914632
    总和 Sum195684233921204
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    出版历程
    • 收稿日期:  2020-07-01
    • 网络出版日期:  2020-12-22
    • 刊出日期:  2021-02-04

    基于红外相机的白水河国家级自然保护区偶蹄类活动节律调查

    doi: 10.12172/202007010001
      作者简介:

      彭科(1979—),男,本科,836501420@qq.com

      通讯作者: yangzhisong@126.com(杨志松);; daiqiang@cib.com(戴强)

    摘要: 2017年6月—2018年9月,在四川白水河国家级自然保护区利用红外相机对保护区内偶蹄类物种活动节律进行研究。结果显示:1、保护区内共发现六种偶蹄类动物,分别为羚牛、斑羚、鬣羚、林麝、毛冠鹿、野猪。相对多度结果显示,最高的为斑羚(RAI=51.2)和毛冠鹿(RAI=32.6),明显高于其他物种。其余依次为林麝(RAI=13.2)、鬣羚(RAI=4.8)、羚牛(RAI=3.8),最少的为野猪(RAI=2.7)。2、年活动格局上,斑羚和毛冠鹿相似,羚牛和野猪相似,林麝在5月份活动最强,鬣羚在8月份活动最强。3、6种有蹄类的日活动节律显示,斑羚和毛冠鹿的日活动节律较为相似高峰都在6:00—10:00和18:00—20:00;林麝的活动高峰出现在20:00—22:00;鬣羚出现在6:00—8:00;羚牛出现在8:00—10:00;野猪出现在14:00—16:00。随着季节变化6种偶蹄类的活动节律也发生了相应的变化。4、夜行性调查显示,所有6种动物种,林麝为典型的夜行性动物;毛冠鹿夜行性不明显;羚牛、斑羚、鬣羚、野猪不具有明显的夜行性。

    English Abstract

    • 对动物的活动节律研究一直是生物学家、动物学家和野生动物管理者感兴趣的话题[1]。动物的节律行为从广义上可以分为日节律、潮汐节律、月节律、季节性节律和年节律。早在1922年[2]就有科学家对动物活动节律进行研究。对物种的节律研究有助于我们了解环境对物种的影响[3]、物种间的竞食关系[4]、物种的生境选择[5]等科研价值。

      对偶蹄类物种的活动节律研究有助于了解影响其活动模式和生境选择的因素[5]。其中包括对觅食行为[6]、种间竞争[7]以及栖息地利用状况[8]。早期科学家对动物的活动研究多数情况下都来自直接观察[9]。随着技术的进步很多科学家开始用相机来监测野生动物行为活动[10-11],我国最早于20多年前就开始使用红外相机进行野生动物调查[12]。由于红外相机具有持续不间断的监测能力,现在利用红外相机来监测野生动物已经是一种常见的监测手段,随着红外相机监测技术的不断成熟,从2012年开始我国关于使用红外相机监测野生动物的研究开始大量出现[13-15]。相较于传统野生动物调查的方法,使用红外相机调查野生动物具有很多优势[16]。红外相机不仅可以用来做野生动物本底资源调查、野生动物的行为学研究,也能用于种群及群落参数估算以及保护区日常监测和管理等多种用途[17]。近年来很多研究开始运用红外相机来对特定有蹄类物种进行活动节律的研究,如扭角羚[18],野猪[19],黑麂[20],中华斑羚[21]。但同时对多物种的活动节律研究还较少。

      四川白水河国家级自然保护区有多种偶蹄类动物,本研究通过对四川白水河国家级自然保护区有蹄类物种的丰富度、活动节律、习性研究,一方面助于了解保护区内偶蹄类物种种群状况以及生活习性,有利于保护区管理人员了解保护区内偶蹄类物种情况,为保护区管理工作提供一定帮助。另一方面对野生动物活动强度、活动习性的监测能够反映出物种的生存状况和对环境的适应,对物种的保护具有重要意义[22]

      • 白水河自然保护区位于四川龙门山脉东南部,处于四川盆地向青藏高原东缘川西高山峡谷过渡带,地势由东南向西北递增,相对高差悬殊,形成山高、坡陡、谷窄的地貌特征。介于北纬31°10′~31°29′、东经103°41′~103°57′,是以大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、川金丝猴(Rhinopithecus roxellanae)、藏酋猴(Macaca thibetana)、绿尾虹雉(Lophophorus lhuysii)、羚牛(Budorcas taxicolor)、独叶草(Kingdonia uniflora)等珍稀濒危野生动、植物及其生态系统为主要保护对象的森林生态保护区。海拔1481~4814 m,属亚热带湿润气候,四季分明,降雨充沛,年均气温15.6 ℃,年均降水量为932.5 mm,无霜期约276 d。根据当地气候特点,春季为3—5月,夏季为6—8月,秋季为9—11月,冬季为12月—次年2月。

      • 依据保护区的地形和生境特征,2017年6月至2018年9月,在海拔1415~3564 m的14条巡护样线上安装了60个红外监测相机。主要以动物通道上或者明显发现动物痕迹(如有粪便、卧迹、蹄印、水源点、尸体残骸点等)较多的地方。相机固定于离地40~100 cm(视具体地形而定)的树干上,相机镜头与地面平行,采取全天候监测模式,统一设置拍摄模式、日期、灵敏度、拍摄间隔和闪光灯等,拍摄时间间隔1 min,每秒内连续拍摄2张。

      • 从2017年7月初到2018年9月的14个月内,每3个月收集一次红外相机数据。对所获得的红外相机数据首先进行存储并进行照片信息提取(如时间、海拔),而后将各个位点的红外相机在30 min内触发所拍摄到的物种照片作为一次独立有效探测,也就是物种的一次有效活动时间。在这14个月时间内共收集到有效动物照片数为3240张,其中有蹄类物种共计发现六种,有蹄类照片数共计2160张(见表1)。

        表 1  6种偶蹄类动物4个季节的照片数

        Table 1.  Photos number of 6 ungulates in 4 seasons

        物种 Species有效照片数 Independents captures样本量 Sample size
        春季 Spring夏季 Summer秋季 Autumn冬季 Winter
        斑羚Naemorhedus goral683576229616
        鬣羚Capricornis sumatraensis1529104159
        林麝Moschus berezovskii4064203546
        羚牛Budorcas taxicolor55221458
        毛冠鹿Elaphodus cephalophus642201054393
        野猪Sus scrofa3914632
        总和 Sum195684233921204
      • 用6种偶蹄类动物的有效照片计算相对多度指数(Relative abundance index, RAI)[23]:RAI=Ai/N×100其中,Ai代表第i类(i=1···6)动物出现的有效照片数,N代表有效照片总数。

      • 计算月相对多度指数(Monthly relative abundance index, MRAI),分析6种偶蹄类动物的年活动规律:

        $$ {\rm{MRAI}} = {M_{ij}}/{N_j} \times 100 $$ (1)

        其中,Mij代表第i月(i=1···12)动物j出现的有效照片数,分母Nj代表动物j在14个月当中60台红外相机获得的有效照片总数。

      • 以每2 h为时间段,计算时间段相对多度(Time-period relative abundance index, TRAI),分析6种有蹄类动物的日活动规律图[23]

        $$ {\rm{TRAI}} = {T_{ij}}/{N_i} \times 100 $$ (2)

        其中,Tij代表第i类(i=1···6)动物在第j时间段(j=1···12)出现的有效照片数,Ni代表第i类动物的有效照片总数。季节差异性分析中Tijs代表第i类(i=1···6)动物在4个不同季节s中第j时间段出现的有效照片数,Ni则代表第i类动物在不同季节的有效照片总数。

      • 以18:00—06:00作为夜行性分析时间段,以2 h为时间间隔,计算夜间相对多度(NRAI)[23],依据偶蹄类活动时间段分布比例,分析6种偶蹄类动物的夜行性。

        $$ NRVI = \mathop \sum \limits_{j = 1}^6 {D_{{{ij}}}}{\rm{/}}{N_i} $$ (3)

        其中,Di代表第i类(i=1···6动物在夜间时间段j(j=1···6)出现的有效相片数,Ni代表第i类动物各时刻有效相片总数。若NRAI>13/24,则认为动物具有夜行性,反之则具有昼行性,接近则认为夜行性不明显。

      • 比较所有六种偶蹄类的相对多度,其中最高的为斑羚(RAI=51.2)和毛冠鹿(RAI=32.6),明显高于其他物种。其余依次为林麝(RAI=13.2)、鬣羚(RAI=4.8)、羚牛(RAI=3.8),最少的为野猪(RAI=2.7)。

      • 通过月相对多度分析六种偶蹄类的年活动格局,结果显示:年活动格局较为相似的是斑羚和毛冠鹿(见图1),都表现为单峰型,全年活动的峰值均出现在夏季,从秋季开始慢慢降低,到春季又开始慢慢回升。羚牛和野猪也较为相似,在年活动格局上显示为双峰型,都是在秋季和冬季较为活跃,在秋季达到活动的最高峰。鬣羚和林麝的年活动格局有异与其他4个物种(见图1),林麝活动最强烈的时期在春季5月份,之后逐渐降低,但在12月和1月份有所回升。鬣羚的活动格局呈双峰型主要集中在5月份和8月份,其中8月份最高,其余月份丰富度均较低。

        图  1  白水河国家级自然保护区6种有蹄类的年活动格局

        Figure 1.  Annual activity pattern of 6 ungulates species in Baishuihe National Nature Reserve

      • 利用时间段相对多度对白水河国家级自然保护区6种有蹄类的日活动节律进行分析(见图2)。其中斑羚和毛冠鹿的日活动节律较为相似都是在6:00—10:00和18:00—20:00相对丰富度较高,22:00—6:00相对多度较低,在14:00—16:00都出现了一个低谷。而林麝的活动高峰出现在20:00—22:00,之后开始慢慢下降,在8:00—10:00出现第二个活动高峰,而全天活动的最低谷出现在10:00—12:00点。鬣羚相对多度最高的时间段出现在6:00—8:00,之后持续降低,但在18:00—20:00时达到第二个活动高峰之后继续降低,活动最弱的时间段在4:00—6:00以及22:00—24:00。羚牛一天的活动高峰出现在8:00—10:00,在10:00—14:00也保持较高的活动水平,在2:00—4:00以及20:00—22:00处于全天活动的最弱阶段。野猪的日活动规律在8:00—10:00和16:00—18:00较高,最高活动时间段出现在14:00—16:00,活动最低谷出现在2:00—4:00。

        图  2  白水河国家级自然保护区6种有蹄类的日活动规律

        Figure 2.  Daily activity patterns of six ungulates species in Baishuihe National Nature Reserv

      • 斑羚(见图3a)在春季的活动呈双峰型,在10:00—12:00以及20:00—22:00时活动的高峰期,在22:00—2:00间几乎没有活动;夏季也呈双峰型,在6:00—10:00以及18:00—20:00达到活动高峰,并且在全部时间段均又活动;秋季的活动高峰出现在6:00—8:00,但在8:00—12:00仍保持较高的活动水平;冬季活动的高峰期出现在12:00—14:00,但在0:00—2:00相比其他季节仍有活动。

        图  3  白水河国家级自然保护区6种有蹄类不同季节的日活动规律差异

        Figure 3.  Daily activity patterns of six ungulates species in four seasons at Baishuihe National Nature Reserv

        鬣羚(见图3b)在春季活动高峰出现在6:00—8:00,但在8:00—10:00以及18:00—20:00仍保持较高的活动水平,在20:00—2:00间几乎没有活动;在夏季活动的峰值和春季一样现在6:00—8:00,在8:00—12:00以及18:00—20:00也保持较高的活动水平;秋季的活动高峰也与春夏两季一致,出现在6:00—8:00,但第2个高峰出现在10:00—14:00,同样在14:00—16:00为发现活动;冬季鬣羚收集到的数据样本较少,但从收集到的数据来看活动主要集中在晨昏。

        林麝(见图3c)在春季活动高峰在8:00—10:00,同时在18:00—22:00也保持较高的活动水平,在22:00—8:00间虽然也有活动,但是活动水平为全天最低点;夏季活动高峰出现在20:00—22:00,并且在22:00—10:00间仍然保持比较频繁的活动水平,在10:00—20:00间活动水平较低;秋季的活动高峰在14:00—16:00和22:00—24:00,但在6:00—8:00以及20:00—22:00几乎没有活动;冬季活动高峰出现在18:00—20:00,之后20:00—2:00都保持较高的活动水平,而4:00—18:00活动水平整体都较低。

        羚牛(见图3d)在春季和夏季所发现的样本量较少,因此未展现出活动规律;在秋季羚牛的活动高峰主要集中在10:00—14:00,其余时间虽有活动但是强度较低;在冬季的活动高峰出现在8:00—10:00,并在之后的10:00—20:00点也有持续的活动,整体波动较大。

        毛冠鹿(见图3e)林麝在春季的活动在16:00—22:00间保持较高水平,在18:00—20:00达到1天活动的最高峰;在夏季毛冠鹿的活动模式呈双峰型,分别在6:00—10:00以及18:00—22:00表现出较强的活动能力,在全部时间段均有活动;秋季波动较大,分别在0:00—2:00,10:00—12:00,18:00—20:00都出现了活动高峰;冬季收集到的毛冠鹿样本较少,但从收集到的数据来看,活动模式与秋季类似。

        野猪(见图3f)在全部季节收集到的样本数量都较少,无法判断出准确的活动规律。

      • 图4所示,所有6种动物种,林麝达到62.89%,明显高于13/24,说明其夜间活动能力强,为典型的夜行性动物;毛冠鹿51.65%,接近13/24,表示其夜行性不明显;其余4种物种夜间相对多度为野猪28%、斑羚27%、鬣羚18%、羚牛18%,都远低于13/24,表明了这四种动物不具有明显的夜行性。

        图  4  白水河国家级自然保护区6种有蹄类动物的夜间相对丰富度

        Figure 4.  Relative abundance of 6 ungulates species at night in Baishuihe National Nature Reserve

      • 本研究是首次利用红外相机对白水河国家级自然保护区偶蹄类的活动规律和季节性差异进行的研究,研究结果显示:六种偶蹄类在研究区域内收集到的数据超过总数据的一半,达到66.6%,而其中相对多度最高的是斑羚42.9%,而羚牛、野猪和鬣羚在区域内分布较少,这是由于物种数量和区域分布特性所决定的[24]

        从研究结果来看,研究区域6种偶蹄类物种的年活动格局随着季节变化而变化,这一方面可能是与不同季节的食物资源的分布情况有关[25-26];另一方面也和季节变化所引起的温度变化和光照以及水资源有[27]

        从6个物种的日活动规律上来看,林麝虽然在8:00—10:00有比较强的活动水平,但是相比之下其夜间活动水平更高,这跟夜行性分析结果相一致,说明了林麝是一种较为明显的夜行性物种;斑羚除了在晨昏保持较高的活动水平外,在昼间的其它时间也保持着较高的活动水平,这可能是与其取食习性有关[28],而相对的夜晚活动水平明显较低,这说明了斑羚是一种典型的日行性物种;羚牛、鬣羚和毛冠鹿的日活动节律最高峰都出现在清晨和傍晚,这也说明了这3个物种是典型的晨昏性物种[29];而野猪虽然收集到的数据较少,但是从结果来看主要还是显示晨昏性和昼行性,这也符合[30]的结论。但由于样本量原因,羚牛、鬣羚、野猪在日活动节律中显示的结果并不能完全真实的反应出物种的日活动情况。

        从季节性日活动差异接过来看斑羚与鬣羚在冬季在清晨的活跃高峰时间延后了,而傍晚的活动高峰相对提前,这是因为冬季白昼时间较短,日出时间延后而日落时间提前导致的;林麝虽然在各个季节的活动节律有些差异,但是整体来说在夜间活动水平还是较高;由于羚牛在春季和夏季采集到的样本数据较少,因此在这两个季节很难显示出差异,但是羚牛在冬季所表现出来的活动节律与[31]所得出得结果相似;野猪虽然得到得数据样本量较少,但是其显示的各个季节的活动都基本处于10:00—18:00,春季集中在14:00—16:00,与[32]得出得结果相似。从研究结果我们可以发现,物种的活动模式虽然会随着季节变化发生小的变动,但是并不会改变其基本的生活习性。

        由于物种因此物种的活动模式也不尽相同,通过对研究区域的6种偶蹄类物种的活动节律和活动模式进行研究,发现与其它类似研究结果相比,虽然在大致研究结果上比较一致,但是还是出现了一些差异,一方面可能与数据量有关(在研究区域收集到的野猪、羚牛数据样本量较少),另一方面可能与研究区域物种成分有关[33],这有待进一步研究。

        在野外,大多数野生动物通常对人为活动敏感,并且从行为习惯上来说,由于大多数野生动物多具备比较高的警觉性、部分物种属于夜间活动频繁的物种、生活及觅食区域人为难以到达等情况使得常规的监测手段在野生动物监测种有很多缺陷。而使用红外相机监测将是提升调查质量的一种重要帮助手段。

    参考文献 (33)

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