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科技,讓我們更懂野生動物

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  人類無法直接飛到高空,於是我們用無人機拍攝鳥類;人類很難長時間蹲守在密林深處,於是我們用紅外相機監測動物行蹤……近年來,在我國生態文明建設的進程中,高科技的身影越來越常見,紅外技術、衛星定位、無人機監測等新技術被運用在野生動物保護領域,大大延伸了我們活動的邊界,提高了科研工作的效率,也讓人類能以某種形式更親密地了解自然,由此得以更好地保護自然。

  大熊貓幼崽扭著屁股跟著媽媽踏過雪地,身體圓滾滾並不妨礙它腳步輕快......近日,甘肅白水江國家級自然保護區的工作人員發現,2017年底至今,多處紅外相機拍攝到了4對大熊貓母子的活動畫面,這意味著保護區的野生大熊貓種群添加了新的成員。

  在生態領域的相關研究中,除了紅外相機,衛星定位、電子芯片、無人機等技術的應用也非常廣泛。

  鳥獸經過、樹葉落下,都會觸發紅外相機拍攝照片

  日前,雲南景谷縣在威遠江自然保護區內首次利用紅外相機拍攝到國家一級保護動物豚尾猴野外活動畫面;

  近年來在高黎貢山國家級自然保護區多區域眾多位點、不同季節拍攝到不同年齡段的紅鬣羚,2017年,經專家多方鑒定,確定我國境內大中型獸類物種新記錄——紅鬣羚;

  在黑龍江,紅外相機拍到野生東北虎照片,已經很常見。

  紅外相機也被應用在鳥類監測上。中科院昆明動物研究所鳥類組研究員楊曉君介紹,用紅外相機監測留鳥很有效果,鳥類飛過就會觸發紅外相機拍攝照片,經過數據統計能掌握留鳥數量和活動範圍,大致掌握區域的生物多樣性。

  2017年,科研人員通過紅外相機在雲南盈江拍攝到灰腹角雉的成年雄鳥。灰腹角雉野外數量極其稀少,以前只知道在雲南西部地區有分佈,這個發現,將其發現地向南部擴展。

  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所在雲南也佈置了一些觀察點,效果很好,尤其在種群多樣性監測上立了大功,“僅在一個地點就監測到上百種鳥的存在,極大豐富了當地的生物多樣性研究”。

  目前來説,紅外相機在使用中還存在一些局限性,比如需要人為手動設置,深林區資料傳輸難,誤拍率、空拍率高,成果使用時間滯後,丟失率高等。

  一般來説,布設在野外的紅外相機還會受到天氣、人為或者動物的破壞,比較好的情況下,一台紅外相機的使用壽命能達到數年。研究人員每3個月會檢查一次紅外相機,更換電池和存儲卡。根據不同區域和功能,電池的使用時間也不同。

  紅外相機的觸發機制是依靠紅外感應。每當有樹葉落到監測區域內,相機就會拍下一張照片,這會影響電池的使用時間。樹枝晃動等自然運動也會觸發紅外相機工作,這也導致紅外相機會拍攝到大量無效畫面,研究人員要花大量時間查看篩選。楊曉君他們使用的紅外相機,在一個監測區每隔500米會佈置一台,每台紅外相機只能監測前方30米範圍。監測範圍也會受環境影響,比如在草地、池塘等處,監測範圍就大一點,在森林中就會小一點。

   鳥從哪來、到哪去,衛星定位告訴你

  紅外相機可以監測一個地點的不同鳥類,那麼,怎樣了解鳥類的遷徙?衛星定位技術發揮了巨大作用。

  昆明紅嘴鷗從哪來這個問題,就是通過衛星跟蹤技術得到更詳盡資料的。以前只知道飛到昆明的紅嘴鷗來自西伯利亞,通過衛星跟蹤技術,現在掌握了它們的一些遷徙路線和停留地點,而且還發現在昆明越冬的紅嘴鷗不僅來自俄羅斯的西伯利亞,也有從蒙古國和我國新疆來的。

  “能具體知道鳥類從哪來、到哪去,經過哪些地方、在哪停留以及棲息環境等”,楊曉君介紹,衛星定位技術多應用在遷徙鳥類的監測上,在鳥類身上綁一個發射器,通過發射器傳出的信號,就可以了解鳥類的遷徙路線,“比如我們通過跟蹤,了解到多數紅嘴鷗中途會在寧夏停留,那寧夏就是一個重要的停歇保護地,可以採取具體措施進行保護”。

  過去了解鳥類遷徙主要是通過環志,通過給紅嘴鷗帶上腳環來收集數據。楊曉君介紹,“要獲得數據就必須回收腳環,由於回收率低,實際效果並不太好,即使回收到,也僅僅是了解一個地點的情況,而無法掌握紅嘴鷗飛行軌跡。現在通過衛星跟蹤,可以隨時掌握鳥類的動向和棲息環境。”

  “現在最小的衛星跟蹤器,甚至可以用在蝴蝶身上。”北京林業大學自然保護區學博士賈亦飛介紹,安裝在鳥身上的衛星跟蹤器重量,一般應在鳥體重的3%以下才能不影響鳥的遷徙,“所以衛星跟蹤器更多用在雁類等比較大型的鳥類上”。現在,衛星跟蹤器已經能為研究者提供鳥類的實時位置。

  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

  在安徽宣城,2003年起,揚子鱷國家級自然保護區開始將一些人工繁殖的揚子鱷放歸自然。放歸前,這些揚子鱷被注入電子芯片,部分揚子鱷身上還會安裝無線電發射器。

  “通俗地説,電子芯片就相當於揚子鱷的身份證,我們再次捕捉到這只揚子鱷時,能迅速確定它的各種信息;無線電發射器可以給揚子鱷定位,讓我們知道它在哪。”安徽揚子鱷國家級自然保護區管理局宣傳教育科科長汪仁平説。

  芯片也被稱為電子標識器。電子標識器注入鱷魚尾部皮下,對揚子鱷的健康沒有影響。研究人員可以通過專門的閱讀器讀出其內數碼,方便日後辨識身份。汪仁平説:“電子芯片呈米粒形狀,長約1厘米,芯片上標記著它的個體信息,如身高、體重、年齡等,一旦這條鱷魚再次被捕捉,通過閱讀器能迅速確定它的身份。”

  為什麼要將無線電發射器安裝在鱷魚尾巴的表皮上呢?汪仁平説,鱷魚的身體感應力很強,相對而言,鱷魚尾巴的神經系統遲鈍一些,所以研究人員將無線電發射器安裝在鱷魚尾部的棱脊上。

  汪仁平説,2006年放歸的一條雄性揚子鱷走出了放歸區域,跑到3公里外一個魚塘築巢。“通過無線電發射器,這條揚子鱷被找到了。”

  無線電發射器讓動物向外界發出信號,無人機則能主動跟蹤野生動物。近幾年,無人機在野生動物保護領域大顯身手。

  雲南大學亞洲象研究中心主任陳明勇介紹,無人機可以有效監測亞洲象的種群數量,讓人可以清晰了解野象的活動軌跡,從而更好地防範人象衝突。

  “比如大象到村寨附近了,無人機可以提前預警,當地老百姓做好防範措施,到高處避險,等大象走了之後再出來。”陳明勇説。

  實際應用中,無人機監測野象也具有局限性。天氣狀況不好的時候,無人機效果會大打折扣。

  “目前監測亞洲象的無人機團隊很小,但大象白天夜晚都活動,而無人機飛手需要休息,連續工作的話工作強度太大。”陳明勇表示,以前也曾經考慮過使用芯片或者項圈對亞洲象進行定位監測,但是目前在這方面的投入很少,設備成本高,而且安裝芯片或者項圈首先需要捕獲野象,難度很大,後期維護成本也高,綜合比較下來,無人機相對有效實用。

  陳明勇建議,做一個監測預警系統計劃,多種方式綜合使用,紅外相機固定在某些地段“站崗放哨”,無人機則是移動的跟蹤監測,加上護林員和監測員的地面跟蹤,適時報告大象的位置,人防和技防共同參與,效果會好很多。

  環境DNA監測生物多樣性、AI技術自動識別圖像......

  延伸閱讀:技術開啟更多可能

  中科院昆明動物研究所鳥類組研究員楊曉君向記者介紹,以前做生物多樣性調查,對鳥類和兩棲類有時需要靠人去聽,通過經驗來鑒定種類。近年來,有科學家正在試驗一種新的技術,直接用錄音機錄製聲音,然後通過對不同地區聲音信息的多少進行生物多樣性的比較和分析,同時也在試圖通過錄音識別物種。通過資料匯總分析,可以協助鑒定很多物種,了解當地的物種多樣性及其變化。

  環境DNA監測技術也在探索中。例如魚類和兩棲動物,它們在水裏活動時,身體上的脫落物都會有DNA,通過分析水體中的DNA多少就可以比較各水體的生物多樣性。對特定的物種DNA進行檢測則可以了解水體中是否有該物種。

  目前紅外相機拍攝的圖像還主要依靠人去識別,記者了解到,目前一些研究開始應用AI技術對圖像進行自動識別,有一些企業在開發相關軟體。(記者 楊文明 孫 振 銀 燕)

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