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那些追尋“綠野仙蹤”的高科技

  • 發佈時間:2014-11-27 01:31:01  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  前兩天,由俄羅斯總統普京放生的老虎“庫賈”“烏斯京”先後來中國串門兒,而遠在俄羅斯的東北虎專家對它們的行蹤掌握得一清二楚。研究者追逐野生動物的“綠野仙蹤”時放了哪些大招?

  “對一個地區野生動物的研究分為不同的層次和深度。”世界自然基金會北京代表處科學與政策創研中心首席研究員范志勇接受科技日報記者採訪時介紹,第一層面是生物多樣性調查,即了解這個地區有哪些物種;第二層面是物種密度調查,即了解某個特定物種有多少數量;第三層面會對物種進行個體識別,並研究這個動物的行為,比如它的遷徙路線和活動範圍等,這就涉及蹤跡跟蹤問題。

  可穿戴設備

  無線電項圈:從人工收集信號到衛星定位

  據俄塔社報道,來中國“串門兒”的老虎之一——“庫賈”近日一直在黑龍江邊徘徊。透露“庫賈”行蹤的是它脖子上安裝的GPS定位項圈。

  范志勇介紹,無線電項圈技術迄今已有幾十年曆史。早期的無線電項圈數據主要依賴人工收集。比如,研究者在一個固定區域收集某個物種的活動數據,會在最高的山頭上選擇三到五個點位安裝無線電接收器。每個項圈有固定的頻率,不同的頻率對應不同的個體。動物戴著項圈不斷移動,信號的方向和位置不斷改變,通過兩點定線的原則就能大致判斷每個個體的位置和移動的路徑。此外,也可以對野生動物進行移動追蹤,如人背著信號接收器,或將信號接收器安裝在馬或車輛上。

  現在,無線電項圈數據的收集更多交給衛星來做,效率也大大提高。據報道,去年內蒙古杭錦旗的15隻藏羚羊戴上了中國航太科技集團九院772所研發的“北斗定位項圈”,一年以來項圈發回了大量的實時資訊,動物學家據此掌握了藏羚羊遷徙的時間起始點、精確路徑,以及藏羚羊的大體活動範圍。

  “無線電項圈越來越接近於可穿戴設備了。”范志勇説,隨著技術的升級,它們不僅能判斷動物的移動路線和方位,還可以判斷動物的行為、狀態。不但如此,新的技術還允許設置時間段,研究結束後自動解鎖,以減少無線電項圈對野生動物的影響或傷害。

   “獸臉識別”

  紅外相機:被拍攝動物需特徵明顯

  不管是誰放生的,東北虎作為珍稀野生動物,到哪都應受到禮遇。問題是,中國的野生動物保護專家如何了解它們的行蹤?

  據媒體報道,“庫賈”在黑龍江省蘿北縣確實被當成了座上賓,禮遇之一就是太平溝國家自然保護區的紅外相機由原來的60台增設到120台。

  自動照相系統用於記錄動物的活動已有近半個世紀的歷史。隨著技術的進步,帶紅外感應器的自動監測相機在野生動物研究中得到廣泛應用。紅外相機在某個區域布點後,會進行無人自動拍攝:既可以進行固定時間間隔拍攝,也可以由目標動物觸發拍攝。前者適用於目標動物頻繁出現的情況,後者則適用於目標動物出現頻率低且不可預測的情況。

  范志勇介紹,獲得野生動物的圖像資料後,研究者通過分析動物的外形和花紋特徵,可以進行個體識別。如果某個個體頻繁地在這個區域活動,對照片上的位置進行分析後就能大致掌握它的活動路線。

  紅外相機個體識別技術要求動物必須具有容易識別的特徵。范志勇介紹,老虎就比較適合用紅外相機進行個體識別,因為每只老虎的斑紋都是不一樣的,野生動物研究者可以利用這一點,在照片上選擇固定的部位進行對比,並鑒別出不同的個體。

  值得一提的是,利用紅外相機可以直接獲得野生動物的影像資料,為研究者了解這些動物的行為和生活習性提供了很好的資源。前不久,布設在四川鞍子河自然保護區的紅外相機拍攝到一組野生大熊貓母子照片,熊貓寶寶似乎想在相機鏡頭前逗留,熊貓媽媽叼起它躲進了箭竹叢後面。如果不是紅外相機,這一有趣的畫面就要遺憾地被錯過了。

  基因鑒定

  DNA提取:樣本不能污染是核心問題

  分子生物學的發展使DNA技術在野生動物蹤跡跟蹤中大展身手。“DNA技術最大的優越性就是可以鑒定到個體。”范志勇介紹,從野生動物的毛髮、血液甚至糞便中都可以進行DNA提取。不過毛髮、血液的採樣一般需要對動物進行麻醉,糞便則不太容易發現。

  野生動物學家已經發現了更為簡單易行的方式——今年9月,科研人員首次從北極熊留在雪地上的足跡中提取出DNA。與上面提到的方法相比,從足跡中提取DNA優勢十分明顯:一是對野生動物不産生任何影響和傷害;二是比較容易獲得。

  據介紹,由於雪有一定的硬度,北極熊在雪地上行走時腳掌上的細胞會因受到摩擦而脫落。把北極熊的足跡鏈上若干個足跡附近的雪採集回來,保證其不受污染,雪水融化後就可以在其中提取北極熊的DNA。在此基礎上,通過對大量樣本進行基因型確認,就可以獲知北極熊種群的資訊,例如個體之間的血緣關係、種群結構等。

  能否將這個方法推廣到其他地區或其他物種?范志勇表示,獲取DNA的核心問題就是樣本不能受到污染。北極地區物種較為單一,雪地受污染也較少,對細胞的分離和提取十分有利。但是溫帶或熱帶地區物種豐富多樣,土壤本身就含有各種各樣的生物,進行細胞分離和清洗時難度較大。“到底能不能推廣,還得實踐來檢驗。”

  追蹤原則

  對野生動物的傷害要降到最低

  范志勇告訴記者,研究者會根據不同的物種、不同研究目的採取不同的方法,技術的精確性、成本、可獲得性都是必須考量的因素。“存在各種各樣的蹤跡跟蹤技術,但幾乎沒有一種是完全通用的。”

  不過,有一種理念是被廣泛認同的——儘量減少對野生動物的傷害。范志勇介紹,在早期的博物學家時代,對野生動物的研究依賴於標本,這意味著傷害甚至殺害。後來麻醉技術得到廣泛應用,但是麻醉仍然有一定的風險性。“隨著國際社會保護野生動物的呼聲越來越高,無損傷研究正在成為潮流。”范志勇説。

  新聞回放

  “庫賈”可能會在中國境內越冬

  約兩年前 5隻虛弱的小老虎在俄羅斯境內的原始森林中被人發現,包括2隻公虎和3隻母虎,隨後它們被送往老虎康復中心。2014年6月,俄羅斯總統普京到訪阿穆爾州自然保護區和科學家一起放生了3隻在這裡飼養的東北虎,它們分別叫做“鮑裏亞”“伊洛娜”和“庫賈”。科學家們給老虎套上了GPS項圈,以便觀察它們的行蹤。

  10月2日衛星定位顯示,東北虎“庫賈”遊過黑龍江進入到中國境內。作為今年首只進入我國境內的俄羅斯放生東北虎,“庫賈”一入境就受到廣泛關注。

  11月9日零時,在太平溝國家級自然保護區太平河內的遠紅外線照相機拍攝到東北虎視頻。11月9日17點05分、10日8時18分在太平溝國家級自然保護區頭道溝內的遠紅外線照相機拍攝到東北虎圖片。經國家林業局貓科動物研究中心有關專家鑒定後,認為是俄羅斯入境東北虎“庫賈”。

  東北虎又名西伯利亞虎,主要分佈于俄羅斯遠東地區、中國東北等地,是世界十大瀕危野生動物物種之一。目前全球野生東北虎數量不到500隻,在中國境內黑龍江省和吉林省共計有20多只。

  跟蹤資訊顯示,由俄羅斯總統普京放生的東北虎“庫賈”穿越國境進入中國後繼續往南走,離俄羅斯越來越遠。無國界河流聯盟協調人西蒙説,據俄方專家提供的資訊,“庫賈”可能會在中國境內越冬。西蒙希望不要給“庫賈”喂家禽類動物,避免使其野外生存能力退化。

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