长期相机陷阱采样设计对野生动物昼夜活动模式估计的影响研究

《European Journal of Wildlife Research》：Do long-term camera trap sampling designs matter to estimate diel activity?

　　本刊推荐：为解决长期生态监测(LTEM)中相机陷阱(CT)采样设计对野生动物活动估计的影响问题，研究人员在比利时高肯彭国家公园开展了为期六年的对比研究。通过系统随机(SYS)和分层随机(STRAT)两种采样设计的对比分析，发现尽管活动水平保持稳定，但昼夜活动模式存在显著年际差异。研究表明不同采样设计并非活动估计差异的主要驱动因素，为LTEM项目中多源数据整合提供了方法论支持。

　　

在野生动物监测领域，相机陷阱(camera trap, CT)技术革命性地改变了数据收集方式，这种非侵入式设备能够以较低成本在自然栖息地中实现长期自主监测。然而令人意外的是，尽管CT技术日益普及，真正将其纳入长期生态监测(long-term ecological monitoring, LTEM)框架的研究却寥寥无几。更为关键的是，与物种丰度或分布研究相比，关于动物活动模式研究的采样设计指南仍相对缺乏。

目前研究面临着一个现实困境：野生动物活动估计需要足够的检测次数（通常≥100次），而CT的数量和部署时长又直接影响监测成本与数据质量。增加CT数量可以提高空间覆盖度和检测精度，但会显著增加经费和人力投入；延长部署时间有助于提高检测率，却可能牺牲空间代表性。在这种两难选择下，研究者们迫切需要了解：不同的采样设计究竟会对活动模式估计产生多大影响？在长期监测项目中混用不同设计是否会影响数据的可比性？

针对这一方法论空白，比利时哈瑟尔特大学和自然与森林研究所的科研团队在《European Journal of Wildlife Research》发表了一项创新性研究。他们在比利时高肯彭国家公园(NPHK)开展了为期六年的持续监测，首次系统比较了两种不同CT采样设计对狍(Capreolus capreolus)和野猪(Sus scrofa)活动估计的影响。

研究方法上，团队采用了两阶段对比设计：2017-2020年实施系统随机采样(SYS)，将研究区域划分为40个区室，每年在520个随机网格点部署CT；2020-2023年转为分层随机采样(STRAT)，根据生境类型比例选择60个固定监测点。研究累计完成63,035个陷阱日，获得狍检测记录24,054次，野猪检测记录6,375次，远超活动分析的最低样本量要求。

技术方法主要包括：使用Reconyx Hyperfire HC600相机陷阱，安装高度50厘米，避免诱饵和路径选择性偏差；通过Agouti平台进行图像处理和事件分类；利用R语言"activity"包进行活动模式分析，采用双锚定法校正日照时长变化；使用Watson-Wheeler检验和随机化检验比较活动模式差异，Wald检验比较活动水平，并应用Bonferroni校正进行多重比较。

活动水平比较结果

研究发现两种采样设计下，狍和野猪的活动水平（动物在24小时内活动时间的比例）高度一致。SYS设计获得38,730个陷阱日的15,820次狍检测和3,916次野猪检测，STRAT设计获得25,305个陷阱日的8,234次狍检测和2,459次野猪检测。虽然狍在SYS设计中的检测频率显著较高（率比=1.2553，p<0.0001），但野猪无显著差异。更为重要的是，活动水平在两种设计的所有季节分类中均无统计学差异，仅野猪全年数据在SYS与STRAT间存在一项显著差异。

活动模式比较结果

与活动水平的稳定性形成对比，昼夜活动模式（活动在24小时内的分布）显示出显著的设计间和年际差异。

狍的活动模式在大多数比较中均存在显著差异，仅夏季野猪活动模式在随机化检验中不显著，秋季野猪活动模式在两种检验中均不显著。年际比较显示，狍活动水平存在明显年际波动，而野猪相对稳定；但两种物种的活动模式在多数年份间都存在显著差异，且这种差异模式在两种统计检验中基本一致。

讨论与意义

本研究首次在LTEM框架下实证评估了不同CT采样设计对野生动物活动估计的影响。结果表明，虽然活动模式显示出较高的时间变异性，但这种变异主要源于年际生态因素而非方法论差异。这一发现具有重要的实践意义：它支持在长期监测项目中整合不同采样设计的数据，为跨研究比较和数据共享提供了方法论基础。

研究同时指出，由于两种设计是顺序而非并行实施，无法完全排除生态因素与方法论影响的交互作用。未来研究需要同时实施不同设计，并验证其他生态指标（如物种丰富度、种群密度）的稳健性。此外，微生境尺度的景观特征和资源可用性可能引入物种特异性检测偏差，这值得进一步研究。

从实践角度，研究者提出具体建议：活动水平研究可基于资源可行性灵活选择设计；而活动模式研究应尽量避免设计变更，或在变更时进行重叠校准。这些指导原则为野生动物监测项目的设计优化提供了科学依据，有助于提高长期监测数据的质量和可比性。

该研究不仅解决了CT监测中的方法论争议，更重要的是建立了不同采样设计数据整合的科学基础，对全球生物多样性监测网络的建设具有推动作用。随着气候变化和人类活动加剧，长期生态监测的重要性日益凸显，而本研究为构建更加稳健、高效的野生动物监测体系提供了关键的方法学支撑。