科技让我们更懂野生动物：卫星定位、电子芯片等用于动物监测

中国科学院昆明动物研究所研究人员在安放红外相机，进行鸟类监测。 中国科学院昆明动物研究所鸟类学组供图

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人类无法直接飞到高空，于是我们用无人机拍摄鸟类；人类很难长时间蹲守在密林深处，于是我们用红外相机监测动物行踪……近年来，在我国生态文明建设的进程中，高科技的身影越来越常见，红外技术、卫星定位、无人机监测等新技术被运用在野生动物保护领域，大大延伸了我们活动的边界，提高了科研工作的效率，也让人类能以某种形式更亲密地了解自然，由此得以更好地保护自然。
大熊猫幼崽扭着屁股跟着妈妈踏过雪地，身体圆滚滚并不妨碍它脚步轻快……近日，甘肃白水江国家级自然保护区的工作人员发现，2017年底至今，多处红外相机拍摄到了4对大熊猫母子的活动画面，这意味着保护区的野生大熊猫种群添加了新的成员。
在生态领域的相关研究中，除了红外相机，卫星定位、电子芯片、无人机等技术的应用也非常广泛。
鸟兽经过、树叶落下，都会触发红外相机拍摄照片
日前，云南景谷县在威远江自然保护区内首次利用红外相机拍摄到国家一级保护动物豚尾猴野外活动画面；
近年来在高黎贡山国家级自然保护区多区域众多位点、不同季节拍摄到不同年龄段的红鬣羚，2017年，经专家多方鉴定，确定我国境内大中型兽类物种新记录——红鬣羚；
在黑龙江，红外相机拍到野生东北虎照片，已经很常见。
红外相机也被应用在鸟类监测上。中科院昆明动物研究所鸟类组研究员杨晓君介绍，用红外相机监测留鸟很有效果，鸟类飞过就会触发红外相机拍摄照片，经过数据统计能掌握留鸟数量和活动范围，大致掌握区域的生物多样性。
2017年，科研人员通过红外相机在云南盈江拍摄到灰腹角雉的成年雄鸟。灰腹角雉野外数量极其稀少，以前只知道在云南西部地区有分布，这个发现，将其发现地向南部扩展。
杨晓君表示，红外相机技术门槛不高、设备不贵，中科院昆明动物研究所在云南也布置了一些观察点，效果很好，尤其在种群多样性监测上立了大功，“仅在一个地点就监测到上百种鸟的存在，极大丰富了当地的生物多样性研究”。
目前来说，红外相机在使用中还存在一些局限性，比如需要人为手动设置，深林区资料传输难，误拍率、空拍率高，成果使用时间滞后，丢失率高等。
一般来说，布设在野外的红外相机还会受到天气、人为或者动物的破坏，比较好的情况下，一台红外相机的使用寿命能达到数年。研究人员每3个月会检查一次红外相机，更换电池和存储卡。根据不同区域和功能，电池的使用时间也不同。
红外相机的触发机制是依靠红外感应。每当有树叶落到监测区域内，相机就会拍下一张照片，这会影响电池的使用时间。树枝晃动等自然运动也会触发红外相机工作，这也导致红外相机会拍摄到大量无效画面，研究人员要花大量时间查看筛选。杨晓君他们使用的红外相机，在一个监测区每隔500米会布置一台，每台红外相机只能监测前方30米范围。监测范围也会受环境影响，比如在草地、池塘等处，监测范围就大一点，在森林中就会小一点。
鸟从哪里来、到哪里去，卫星定位告诉你
红外相机可以监测一个地点的不同鸟类，那么，怎样了解鸟类的迁徙？卫星定位技术发挥了巨大作用。
昆明红嘴鸥从哪里来这个问题，就是通过卫星跟踪技术得到更详尽资料的。以前只知道飞到昆明的红嘴鸥来自西伯利亚，通过卫星跟踪技术，现在掌握了它们的一些迁徙路线和停留地点，而且还发现在昆明越冬的红嘴鸥不仅来自俄罗斯的西伯利亚，也有从蒙古国和我国新疆来的。
“能具体知道鸟类从哪里来、到哪里去，经过哪些地方、在哪里停留以及栖息环境等”，杨晓君介绍，卫星定位技术多应用在迁徙鸟类的监测上，在鸟类身上绑一个发射器，通过发射器传出的信号，就可以了解鸟类的迁徙路线，“比如我们通过跟踪，了解到多数红嘴鸥中途会在宁夏停留，那宁夏就是一个重要的停歇保护地，可以采取具体措施进行保护”。
过去了解鸟类迁徙主要是通过环志，通过给红嘴鸥带上脚环来收集数据。杨晓君介绍，“要获得数据就必须回收脚环，由于回收率低，实际效果并不太好，即使回收到，也仅仅是了解一个地点的情况，而无法掌握红嘴鸥飞行轨迹。现在通过卫星跟踪，可以随时掌握鸟类的动向和栖息环境。”
“现在最小的卫星跟踪器，甚至可以用在蝴蝶身上。”北京林业大学自然保护区学博士贾亦飞介绍，安装在鸟身上的卫星跟踪器重量，一般应在鸟体重的3%以下才能不影响鸟的迁徙，“所以卫星跟踪器更多用在雁类等比较大型的鸟类上”。现在，卫星跟踪器已经能为研究者提供鸟类的实时位置。
电子芯片帮助找回走失的鳄鱼，无人机跟踪来到村寨的大象
在安徽宣城，2003年起，扬子鳄国家级自然保护区开始将一些人工繁殖的扬子鳄放归自然。放归前，这些扬子鳄被注入电子芯片，部分扬子鳄身上还会安装无线电发射器。
“通俗地说，电子芯片就相当于扬子鳄的身份证，我们再次捕捉到这只扬子鳄时，能迅速确定它的各种信息；无线电发射器可以给扬子鳄定位，让我们知道它在哪。”安徽扬子鳄国家级自然保护区管理局宣传教育科科长汪仁平说。
芯片也被称为电子标识器。电子标识器注入鳄鱼尾部皮下，对扬子鳄的健康没有影响。研究人员可以通过专门的阅读器读出其内数码，方便日后辨识身份。汪仁平说：“电子芯片呈米粒形状，长约1厘米，芯片上标记着它的个体信息，如身高、体重、年龄等，一旦这条鳄鱼再次被捕捉，通过阅读器能迅速确定它的身份。”
为什么要将无线电发射器安装在鳄鱼尾巴的表皮上呢？汪仁平说，鳄鱼的身体感应力很强，相对而言，鳄鱼尾巴的神经系统迟钝一些，所以研究人员将无线电发射器安装在鳄鱼尾部的棱脊上。
汪仁平说，2006年放归的一条雄性扬子鳄走出了放归区域，跑到3公里外一个鱼塘筑巢。“通过无线电发射器，这条扬子鳄被找到了。”
无线电发射器让动物向外界发出信号，无人机则能主动跟踪野生动物。近几年，无人机在野生动物保护领域大显身手。
云南大学亚洲象研究中心主任陈明勇介绍，无人机可以有效监测亚洲象的种群数量，让人可以清晰了解野象的活动轨迹，从而更好地防范人象冲突。
“比如大象到村寨附近了，无人机可以提前预警，当地老百姓做好防范措施，到高处避险，等大象走了之后再出来。”陈明勇说。
实际应用中，无人机监测野象也具有局限性。天气状况不好的时候，无人机效果会大打折扣。
“目前监测亚洲象的无人机团队很小，但大象白天夜晚都活动，而无人机飞手需要休息，连续工作的话工作强度太大。”陈明勇表示，以前也曾经考虑过使用芯片或者项圈对亚洲象进行定位监测，但是目前在这方面的投入很少，设备成本高，而且安装芯片或者项圈首先需要捕获野象，难度很大，后期维护成本也高，综合比较下来，无人机相对有效实用。
陈明勇建议，做一个监测预警系统计划，多种方式综合使用，红外相机固定在某些地段“站岗放哨”，无人机则是移动的跟踪监测，加上护林员和监测员的地面跟踪，适时报告大象的位置，人防和技防共同参与，效果会好很多。

安徽扬子鳄国家级自然保护区工作人员在扫描即将被放归野外的扬子鳄体内的跟踪器。李博 资料图

环境DNA监测生物多样性、AI技术自动识别图像……
技术开启更多可能(延伸阅读)
中科院昆明动物研究所鸟类组研究员杨晓君向记者介绍，以前做生物多样性调查，对鸟类和两栖类有时需要靠人去听，通过经验来鉴定种类。近年来，有科学家正在试验一种新的技术，直接用录音机录制声音，然后通过对不同地区声音信息的多少进行生物多样性的比较和分析，同时也在试图通过录音识别物种。通过资料汇总分析，可以协助鉴定很多物种，了解当地的物种多样性及其变化。
环境DNA监测技术也在探索中。例如鱼类和两栖动物，它们在水里活动时，身体上的脱落物都会有DNA，通过分析水体中的DNA多少就可以比较各水体的生物多样性。对特定的物种DNA进行检测则可以了解水体中是否有该物种。
目前红外相机拍摄的图像还主要依靠人去识别，记者了解到，目前一些研究开始应用AI技术对图像进行自动识别，有一些企业在开发相关软件。
（原题为《科技，让我们更懂野生动物》）