中國科學院昆明動物研究所研究人員在安放紅外相機，進行鳥類監測。中國科學院昆明動物研究所鳥類學組供圖

　　安徽揚子鱷國家級自然保護區工作人員在掃描即將被放歸野外的揚子鱷體內的跟蹤器。李 博攝（資料圖片）

　　將紅外相機、衛星定位、電子芯片運用于動物監測

　　科技，讓我們更懂野生動物

　　核心閱讀

　　人(ren)類無法直接飛到高(gao)空，于(yu)是我(wo)們用無人(ren)機拍(pai)攝鳥類；人(ren)類很難長時間蹲(dun)守在密林深處，于(yu)是我(wo)們用紅(hong)外相機監(jian)測(ce)動物(wu)行(xing)蹤……近年來(lai)，在我(wo)國生態文明建設(she)的(de)進(jin)程中，高(gao)科技的(de)身(shen)影(ying)越來(lai)越常見，紅(hong)外技術、衛(wei)星(xing)定位、無人(ren)機監(jian)測(ce)等新(xin)技術被運用在野生動物(wu)保護領域，大大延伸了(le)我(wo)們活動的(de)邊界，提(ti)高(gao)了(le)科研工作的(de)效率(lv)，也(ye)讓人(ren)類能(neng)以某種(zhong)形式更親(qin)密地(di)了(le)解自然，由此得以更好地(di)保護自然。

　　大熊(xiong)貓(mao)(mao)幼崽扭(niu)著(zhu)屁股跟著(zhu)媽媽踏過雪地(di)，身體圓滾滾并不妨礙它腳步輕快......近日(ri)，甘肅白(bai)水江國家級自然保護區(qu)的工作人員(yuan)發(fa)現，2017年底至今，多(duo)處紅外相機拍攝到了4對(dui)大熊(xiong)貓(mao)(mao)母(mu)子的活動(dong)畫面，這意(yi)味著(zhu)保護區(qu)的野生大熊(xiong)貓(mao)(mao)種群(qun)添(tian)加了新的成員(yuan)。

　　在生態領域的(de)相(xiang)關研究中，除(chu)了紅外相(xiang)機，衛星定位、電子芯片、無人機等技(ji)術的(de)應(ying)用也非常廣(guang)泛(fan)。

　　鳥獸經過、樹葉落下，都會觸發紅外相機拍攝照片

　　日前(qian)，云南(nan)景谷縣在威遠江自(zi)然保護區內首次利用紅外(wai)相機拍攝到國(guo)家一級保護動物豚尾(wei)猴野外(wai)活(huo)動畫面；

　　近(jin)年來在(zai)高黎(li)貢山國(guo)家級自然保護區多(duo)區域(yu)眾多(duo)位點、不(bu)同季節拍攝到(dao)不(bu)同年齡段的紅鬣羚，2017年，經專家多(duo)方鑒(jian)定，確定我國(guo)境內大中型獸類物種新記錄——紅鬣羚；

　　在(zai)黑龍江(jiang)，紅外相機(ji)拍到野生(sheng)東北虎(hu)照(zhao)片，已經很常見。

　　紅(hong)外(wai)(wai)相(xiang)機也被應(ying)用在(zai)鳥類(lei)(lei)監測上。中科(ke)院昆(kun)明(ming)動(dong)物研究所鳥類(lei)(lei)組(zu)研究員(yuan)楊曉君介紹(shao)，用紅(hong)外(wai)(wai)相(xiang)機監測留鳥很有效果，鳥類(lei)(lei)飛過就會(hui)觸發紅(hong)外(wai)(wai)相(xiang)機拍攝(she)照片，經過數(shu)(shu)據統計能掌握(wo)留鳥數(shu)(shu)量和活(huo)動(dong)范圍，大致(zhi)掌握(wo)區域(yu)的生(sheng)物多樣性。

　　2017年(nian)(nian)，科研人(ren)員通過紅外相機在云南盈江拍(pai)攝到灰(hui)(hui)腹角(jiao)雉的(de)成年(nian)(nian)雄(xiong)鳥(niao)。灰(hui)(hui)腹角(jiao)雉野外數量(liang)極(ji)其(qi)稀少，以前只知道在云南西部地區有分布，這個發現(xian)，將其(qi)發現(xian)地向南部擴展。

　　楊曉君表示，紅外相機技術門檻不高、設備不貴，中科院昆明動物研究(jiu)所在(zai)云南也布置了(le)一些(xie)觀(guan)察點，效果很好，尤其在(zai)種(zhong)(zhong)群多樣性監測上立了(le)大(da)功(gong)，“僅(jin)在(zai)一個地點就監測到上百種(zhong)(zhong)鳥的(de)存在(zai)，極(ji)大(da)豐富(fu)了(le)當(dang)地的(de)生物多樣性研究(jiu)”。

　　目(mu)前來(lai)說，紅外相(xiang)機在(zai)使用中還存在(zai)一些局限性，比如需要人為手動(dong)設置，深林(lin)區(qu)資料傳輸(shu)難，誤拍率、空拍率高(gao)，成果使用時間(jian)滯后，丟失率高(gao)等。

　　一(yi)般來說，布設在野外(wai)的(de)(de)紅外(wai)相機(ji)還會(hui)受到(dao)天氣、人為或者動物(wu)的(de)(de)破壞，比(bi)較好的(de)(de)情況下(xia)，一(yi)臺紅外(wai)相機(ji)的(de)(de)使(shi)用壽命能(neng)達到(dao)數年。研究(jiu)人員(yuan)每3個月會(hui)檢(jian)查一(yi)次(ci)紅外(wai)相機(ji)，更換電池(chi)(chi)和存(cun)儲卡(ka)。根據不同區域和功能(neng)，電池(chi)(chi)的(de)(de)使(shi)用時間(jian)也(ye)不同。

　　紅(hong)外相(xiang)機的觸發機制是依靠紅(hong)外感應。每當有樹葉(xie)落到監(jian)測(ce)區(qu)域內(nei)，相(xiang)機就會(hui)拍下一(yi)張照片，這(zhe)會(hui)影響(xiang)電(dian)池的使用時間。樹枝晃(huang)動等(deng)自然運動也會(hui)觸發紅(hong)外相(xiang)機工作(zuo)，這(zhe)也導致紅(hong)外相(xiang)機會(hui)拍攝到大量(liang)無(wu)效畫面，研究人(ren)員要花大量(liang)時間查看篩選。楊曉(xiao)君他們(men)使用的紅(hong)外相(xiang)機，在(zai)一(yi)個(ge)監(jian)測(ce)區(qu)每隔500米會(hui)布置一(yi)臺，每臺紅(hong)外相(xiang)機只(zhi)能監(jian)測(ce)前(qian)方30米范圍(wei)。監(jian)測(ce)范圍(wei)也會(hui)受(shou)環境影響(xiang)，比如在(zai)草地、池塘等(deng)處，監(jian)測(ce)范圍(wei)就大一(yi)點(dian)，在(zai)森林中就會(hui)小一(yi)點(dian)。

　　鳥從哪里來、到哪里去，衛星定位告訴你

　　紅外相機可以監(jian)測(ce)一個地點的不同(tong)鳥(niao)類，那么(me)，怎樣了(le)(le)解鳥(niao)類的遷徙？衛星定位技術發揮了(le)(le)巨(ju)大作用(yong)。

　　昆明(ming)紅(hong)(hong)嘴鷗從(cong)哪里來這(zhe)個問題，就是(shi)通過(guo)衛(wei)(wei)星跟蹤技術得到(dao)更詳盡資料的(de)。以前只知道(dao)飛到(dao)昆明(ming)的(de)紅(hong)(hong)嘴鷗來自西伯(bo)(bo)利(li)亞(ya)，通過(guo)衛(wei)(wei)星跟蹤技術，現(xian)在掌(zhang)握了(le)它們的(de)一些遷徙路(lu)線和(he)停留地點，而(er)且(qie)還(huan)發現(xian)在昆明(ming)越冬的(de)紅(hong)(hong)嘴鷗不僅來自俄羅斯的(de)西伯(bo)(bo)利(li)亞(ya)，也(ye)有從(cong)蒙(meng)古國和(he)我國新(xin)疆來的(de)。

　　“能(neng)具體知道鳥(niao)類(lei)從哪(na)(na)里(li)來(lai)、到哪(na)(na)里(li)去，經過哪(na)(na)些地方(fang)、在(zai)哪(na)(na)里(li)停留(liu)以(yi)(yi)及(ji)棲息環境等”，楊(yang)曉君介紹，衛星定位(wei)技術多應用在(zai)遷徙鳥(niao)類(lei)的監測上(shang)，在(zai)鳥(niao)類(lei)身上(shang)綁一(yi)個(ge)發(fa)射器，通過發(fa)射器傳出的信號，就可以(yi)(yi)了解(jie)鳥(niao)類(lei)的遷徙路線，“比如我們通過跟蹤，了解(jie)到多數紅嘴鷗中(zhong)途會在(zai)寧夏停留(liu)，那寧夏就是一(yi)個(ge)重(zhong)要的停歇保護地，可以(yi)(yi)采(cai)取(qu)具體措施進行保護”。

　　過去了解鳥類遷徙(xi)主(zhu)要是通(tong)過環志(zhi)，通(tong)過給紅(hong)嘴(zui)鷗帶上腳(jiao)(jiao)環來(lai)收集(ji)數據。楊曉君介紹，“要獲得數據就必(bi)須回(hui)收腳(jiao)(jiao)環，由(you)于(yu)回(hui)收率低，實(shi)際效果并不太好(hao)，即使回(hui)收到，也僅僅是了解一個地(di)點(dian)的情(qing)況(kuang)，而(er)無法掌握(wo)紅(hong)嘴(zui)鷗飛行軌跡(ji)。現在通(tong)過衛星跟蹤，可(ke)以隨時掌握(wo)鳥類的動(dong)向和棲息環境。”

　　“現在最(zui)小的衛(wei)星跟(gen)(gen)蹤(zong)器，甚至可以用(yong)在蝴蝶身上。”北京林業大(da)學自然保(bao)護區學博士(shi)賈亦飛介紹，安裝在鳥(niao)(niao)(niao)(niao)身上的衛(wei)星跟(gen)(gen)蹤(zong)器重量(liang)，一般應(ying)在鳥(niao)(niao)(niao)(niao)體重的3%以下才能(neng)(neng)不影響鳥(niao)(niao)(niao)(niao)的遷(qian)徙，“所以衛(wei)星跟(gen)(gen)蹤(zong)器更多(duo)用(yong)在雁(yan)類(lei)等比較大(da)型的鳥(niao)(niao)(niao)(niao)類(lei)上”。現在，衛(wei)星跟(gen)(gen)蹤(zong)器已經能(neng)(neng)為(wei)研究(jiu)者提(ti)供鳥(niao)(niao)(niao)(niao)類(lei)的實時位(wei)置。

　　電子芯片幫助找回走失的鱷魚，無人機跟蹤來到村寨的大象

　　在安徽宣(xuan)城，2003年起(qi)，揚子(zi)鱷(e)國家(jia)級自然保護(hu)區開(kai)始將一(yi)些(xie)人工繁殖的(de)揚子(zi)鱷(e)放歸自然。放歸前，這些(xie)揚子(zi)鱷(e)被注(zhu)入(ru)電子(zi)芯片，部(bu)分揚子(zi)鱷(e)身上還會安裝無線電發射器(qi)。

　　“通俗地說(shuo)，電子(zi)芯片就(jiu)相當于揚子(zi)鱷(e)的身份證，我(wo)們再次捕捉到這(zhe)只(zhi)揚子(zi)鱷(e)時，能迅速確(que)定它的各(ge)種信息；無(wu)線電發射器(qi)可以給(gei)揚子(zi)鱷(e)定位，讓我(wo)們知道它在哪。”安(an)徽揚子(zi)鱷(e)國家級自然(ran)保護區(qu)管(guan)理局宣傳教育科科長汪仁平說(shuo)。

　　芯片(pian)也被稱為(wei)電子標(biao)識(shi)(shi)器(qi)(qi)。電子標(biao)識(shi)(shi)器(qi)(qi)注入鱷魚(yu)尾部皮(pi)下，對揚子鱷的(de)(de)健康沒有影(ying)響。研究人(ren)員可以通(tong)過專門(men)的(de)(de)閱(yue)讀器(qi)(qi)讀出其(qi)內數碼(ma)，方便(bian)日后辨(bian)識(shi)(shi)身份(fen)。汪(wang)仁平說(shuo)：“電子芯片(pian)呈(cheng)米粒形狀(zhuang)，長約(yue)1厘米，芯片(pian)上(shang)標(biao)記著它的(de)(de)個體信息(xi)，如身高、體重、年(nian)齡(ling)等，一旦(dan)這條鱷魚(yu)再次被捕捉，通(tong)過閱(yue)讀器(qi)(qi)能迅速確定(ding)它的(de)(de)身份(fen)。”

　　為什(shen)么(me)要將無線(xian)(xian)電發射(she)器安裝在鱷(e)魚(yu)尾巴的(de)(de)表皮上呢(ni)？汪(wang)仁平說，鱷(e)魚(yu)的(de)(de)身體感(gan)應力很強，相對而言，鱷(e)魚(yu)尾巴的(de)(de)神經系(xi)統遲鈍(dun)一些，所(suo)以研究人(ren)員將無線(xian)(xian)電發射(she)器安裝在鱷(e)魚(yu)尾部的(de)(de)棱脊(ji)上。

　　汪仁平說，2006年放歸的一條雄(xiong)性揚子(zi)鱷(e)走出了放歸區域，跑到(dao)3公里外一個(ge)魚塘筑巢。“通過無線電發射器，這條揚子(zi)鱷(e)被找到(dao)了。”

　　無(wu)(wu)線電發射器讓動物向外界發出信號，無(wu)(wu)人機則能主動跟(gen)蹤野(ye)生(sheng)動物。近幾年，無(wu)(wu)人機在(zai)野(ye)生(sheng)動物保護領(ling)域大顯身手。

　　云南(nan)大學(xue)亞洲象研(yan)究中心(xin)主任(ren)陳(chen)明勇(yong)介紹(shao)，無人機可(ke)以有效(xiao)監測(ce)亞洲象的種(zhong)群(qun)數量，讓人可(ke)以清晰了解野象的活動軌跡，從而更好地防范人象沖突(tu)。

　　“比如(ru)大(da)象到村寨附近了，無(wu)人機可以提前(qian)預警，當地老(lao)百姓做(zuo)好(hao)防范(fan)措施(shi)，到高處避險，等大(da)象走了之后再出(chu)來(lai)。”陳明勇說(shuo)。

　　實際(ji)應用中，無人機(ji)(ji)監測野(ye)象也具有(you)局限(xian)性。天氣狀況不(bu)好的時(shi)候，無人機(ji)(ji)效(xiao)果會大打折扣。

　　“目前監(jian)測亞(ya)洲(zhou)象(xiang)的無(wu)人(ren)機(ji)(ji)團隊很(hen)小，但(dan)大象(xiang)白天夜晚都活動，而(er)無(wu)人(ren)機(ji)(ji)飛手(shou)需要休息，連續工(gong)(gong)作(zuo)的話(hua)工(gong)(gong)作(zuo)強度太大。”陳明勇表示(shi)，以(yi)前也(ye)曾經(jing)考慮過使用芯片(pian)或(huo)者項圈(quan)對(dui)亞(ya)洲(zhou)象(xiang)進行(xing)定位監(jian)測，但(dan)是目前在這(zhe)方面的投入很(hen)少，設備成本高(gao)，而(er)且(qie)安裝(zhuang)芯片(pian)或(huo)者項圈(quan)首(shou)先需要捕獲野象(xiang)，難度很(hen)大，后期維護(hu)成本也(ye)高(gao)，綜(zong)合比(bi)較下來，無(wu)人(ren)機(ji)(ji)相對(dui)有(you)效實用。

　　陳明勇(yong)建議，做一個(ge)監(jian)測預警系(xi)統計劃，多種方(fang)式綜合使用，紅外相機固定在某些(xie)地段“站崗放哨(shao)”，無人機則是移動的(de)跟(gen)蹤(zong)監(jian)測，加上護林(lin)員(yuan)和監(jian)測員(yuan)的(de)地面跟(gen)蹤(zong)，適時報告大象的(de)位(wei)置，人防和技防共同參與，效果會好很多。

　　環境DNA監測生物多(duo)樣性、AI技術自(zi)動識別圖像......

　　延伸閱讀：技術開啟更多可能

　　中科院昆明動物(wu)(wu)研究所鳥類組研究員楊曉(xiao)君向(xiang)記(ji)者介紹，以前做生物(wu)(wu)多(duo)(duo)樣性調(diao)查，對(dui)(dui)鳥類和兩棲類有時(shi)(shi)需要靠人去聽，通(tong)過經驗來鑒定種(zhong)類。近(jin)年來，有科學家正在試驗一種(zhong)新的(de)技術，直接(jie)用錄(lu)音(yin)機錄(lu)制聲(sheng)音(yin)，然后(hou)通(tong)過對(dui)(dui)不同地區(qu)聲(sheng)音(yin)信息的(de)多(duo)(duo)少進行(xing)生物(wu)(wu)多(duo)(duo)樣性的(de)比較和分(fen)析(xi)(xi)，同時(shi)(shi)也在試圖通(tong)過錄(lu)音(yin)識別物(wu)(wu)種(zhong)。通(tong)過資料匯總(zong)分(fen)析(xi)(xi)，可以協(xie)助鑒定很多(duo)(duo)物(wu)(wu)種(zhong)，了解當地的(de)物(wu)(wu)種(zhong)多(duo)(duo)樣性及其變化(hua)。

　　環境DNA監測技術也在(zai)探索中。例如(ru)魚(yu)類和兩棲(qi)動物(wu)(wu)，它們在(zai)水里活(huo)動時，身(shen)體(ti)上(shang)的脫落物(wu)(wu)都會有(you)DNA，通過分(fen)析水體(ti)中的DNA多少(shao)就(jiu)可以(yi)比較各水體(ti)的生物(wu)(wu)多樣性(xing)。對特定的物(wu)(wu)種DNA進行(xing)檢測則(ze)可以(yi)了解水體(ti)中是(shi)否(fou)有(you)該物(wu)(wu)種。

　　目前(qian)紅外相機拍攝的圖像還主(zhu)要依靠人去識(shi)別(bie)，記(ji)者(zhe)(zhe)了(le)解到(dao)，目前(qian)一些研(yan)究開始應用AI技術對圖像進行自動識(shi)別(bie)，有一些企業在開發(fa)相關軟件。（記(ji)者(zhe)(zhe) 楊(yang)文明 孫 振 銀 燕）

【糾錯】

責任編輯： 邱麗芳