尋蹤覓影為哪般——衛(wèi)星導航定位技術在野生動物保護中的應用

□ 徐菁 周小琴

大山包自然保護區(qū)里的黑頸鶴

當你觀看電視中播放的動物世界節(jié)目時，你可能注意到這樣的鏡頭：動物研究人員為某種野生動物戴上一種特制的項圈，然后把它們放歸大自然。可別小瞧這個項圈，它是利用衛(wèi)星導航定位技術研制的衛(wèi)星定位項圈（或稱“衛(wèi)星定位跟蹤器”），在野生動物保護中正發(fā)揮著非常重要的作用。

小項圈的大作用

野生動物不僅是一種自然資源，更是重要的生態(tài)資源，是自然生態(tài)系統(tǒng)中不可替代的重要組成部分。保護野生動物，尤其是保護瀕臨滅絕的野生動物，就是保護人類自己，對于保護生物多樣性，維護生態(tài)平衡，促進可持續(xù)發(fā)展，以及預防和控制疫病傳播、保護人類身體健康具有十分重要的意義。由于環(huán)境的惡化，人類的亂捕濫獵，各種野生動物的生存正在面臨著各種各樣的威脅，因此如何更有效地研究和保護野生動物成為動物學家們迫切需要解決的課題。

隨著導航衛(wèi)星的出現(xiàn)，給野生動物戴上衛(wèi)星定位項圈來進行跟蹤與研究，就像是為動物學家們安上了一雙“千里眼”，它具有覆蓋范圍廣、精度高的優(yōu)勢，不受時間、地點、氣候、地理環(huán)境等限制，無論被跟蹤的動物生活環(huán)境多么險峻，行為多么隱蔽，衛(wèi)星定位項圈基本上不會受到影響。這種跟蹤手段在為動物學家們提供有用研究數(shù)據(jù)的同時，還不會對野生動物及其生存環(huán)境造成損害，既能達到原位監(jiān)測的目的，又不妨礙野生動物活動的自由度，從而實現(xiàn)了遠程原位監(jiān)測的效果，也克服了動物學家實地科學考察難度，減輕了工作強度。

利用衛(wèi)星導航定位技術研制的衛(wèi)星定位項圈主要由兩部分組成：一是導航衛(wèi)星接收器，能實時獲取動物的位置、速度和時間信息；二是無線電發(fā)射器，能將導航衛(wèi)星接收器和動物數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)發(fā)送給地面接收設備。有的動物跟蹤器上集成了動物數(shù)據(jù)采集器，用于采集動物學家們關心的動物相關數(shù)據(jù)，包括動物的心跳、體溫，以及動物所處環(huán)境的溫度、濕度等。衛(wèi)星定位項圈一般都具有定時自動脫落功能，這樣既能夠不影響野生動物的生長發(fā)育，又有利于研究人員回收數(shù)據(jù)。

回收衛(wèi)星定位項圈數(shù)據(jù)的方式有三種：第一種是項圈將整個跟蹤過程獲得的信息存儲起來，待跟蹤過程結(jié)束之后，研究人員取出這些信息，并輸入計算機，然后運行預先編好的程序就能得到他們想知道的有關數(shù)據(jù)。第二種是項圈存儲信息后，每隔一段時間，研究人員到發(fā)射器信號覆蓋區(qū)內(nèi)接收，實現(xiàn)定時回傳。第三種是項圈將獲取的信息立即發(fā)送給研究人員攜帶的地面接收設備，從而實現(xiàn)實時回傳。

現(xiàn)在，衛(wèi)星導航定位技術已成為人類研究野生動物，保護地球生物多樣化的有效手段，廣泛應用于野生動物保護領域，天上的候鳥，陸地上的瀕危動物如大熊貓、金絲猴、雪豹、北極狼、野生駱駝等，尤其是在研究野生動物群體遷徙行為方面，更是重要的研究手段。

行蹤不定的滇金絲猴——原始森林里的追蹤

金絲猴是中國特有的珍貴動物，目前只有約3000只，主要生活在四川、陜西、貴州、云南、西藏等人類很難接近的原始森林和高山峽谷中。實地研究金絲猴的最大難點就在于發(fā)現(xiàn)它們和對它們進行跟蹤觀察。“以往，要想看到一群猴的蹤影，我們甚至要等上兩三個月。”動物學家魏輔文說：“而且，用原來的傳統(tǒng)方法我們得不到金絲猴的詳細資料，得不到它們的活動規(guī)律，我們就沒辦法揭示金絲猴生活的奧秘，也就沒有辦法采取強有力的保護措施。”而采用衛(wèi)星定位技術這種高科技手段成為突破這一難點的根本途徑。

2003年12月，中科院動物研究所實施了老君山滇金絲猴考察項目，這是滇金絲猴的保護行動當中最重要的活動之一，根本目標是進一步弄清滇金絲猴的保護需求, 使科學家的保護行動更具針對性。這次考察中最關鍵的一個環(huán)節(jié)就是在云南老君山上首次利用衛(wèi)星定位技術跟蹤滇金絲猴群，對這些可愛好動的金絲猴進行了行為生態(tài)學研究，這也是我國動物專家第一次在陸生林棲野生動物上使用衛(wèi)星導航定位技術。

在經(jīng)歷了半個多月的耐心等待和搜索之后，12月17日研究人員終于在老君山的一個溝谷里發(fā)現(xiàn)了猴群，并成功抓到了4只滇金絲猴。研究人員趕緊為其中的兩只成年公猴分別戴上了重700克的衛(wèi)星定位項圈，這種項圈具有自動脫落功能，能最大限度地保護動物的自由生活。這兩個項圈還有所區(qū)別：一個只能通過無線電進行跟蹤，可以每天定時多次記錄猴子或猴群的地理空間數(shù)據(jù)，并存儲在項圈上，工作10 個月后便自動脫落，因此必須經(jīng)回收才能把數(shù)據(jù)下載下來；另一個具有無線電跟蹤和衛(wèi)星定位兩種功能, 能定時把項圈所記錄的地理空間數(shù)據(jù)傳給研究人員，它可以連續(xù)工作兩年。

通過導航衛(wèi)星對滇金絲猴的跟蹤定位，獲取了各種空間數(shù)據(jù)，使研究人員初步了解到所跟蹤的滇金絲猴群的約70平方千米活動范圍的準確位置。同時，這些數(shù)據(jù)在已經(jīng)初步建立起來的老君山地區(qū)信息管理平臺上集成和分析，使科學家能夠掌握滇金絲猴活動習性和棲息地利用規(guī)律，從而為制定針對性保護和管理計劃 提供切實可靠的依據(jù)。這在我國陸生林棲野生動物研究、保護和管理歷史上寫下了新的篇章。

與黑頸鶴同行——空中遷徙的追蹤

在許多具有季節(jié)性遷徙習性的動物中，鳥類的遷徙最能引起人們的興趣。20世紀90年代，國外研究人員就開始利用導航衛(wèi)星來追蹤遷徙的候鳥。

世界上約有15種鶴，我國分布和記錄到其中9種。在這9種鶴類中，最為特別的當屬黑頸鶴，這不僅因為它是我國最晚被發(fā)現(xiàn)的一種鶴類，也是生存環(huán)境最惡劣的一種鶴。黑頸鶴生活在青藏高原和與之臨近的云貴高原之間海拔2200米到5000米，且常年低溫、氣候寒冷的地區(qū)。每年夏季，黑頸鶴在高緯度的青藏高原繁殖，冬天就到低緯度的云貴高原越冬。出殼后的幼鳥在4個月內(nèi)就必須完成從成長到遷飛的適應過程，否則就會被自然淘汰。黑頸鶴如何適應嚴酷環(huán)境下的遷徙，自然就成了一個讓鳥類學家迫切想了解的問題。

2005年春季，中國科學院昆明動物研究所與國際鶴類基金會、云南省林業(yè)廳、國家林業(yè)局鳥類環(huán)志中心和云南師范大學一起，在云南省大山包黑頸鶴國家級自然保護區(qū)進行了黑頸鶴的衛(wèi)星跟蹤和社區(qū)環(huán)境教育研究，這是我國科學家首次利用衛(wèi)星導航定位技術進行候鳥遷徙的研究。研究人員在黑頸鶴的背上安裝了重70克的衛(wèi)星定位跟蹤器，它能將所在地點的經(jīng)緯度、海拔高度等信息傳給鳥類學家，鳥類學家們通過監(jiān)測整個遷徙季節(jié)黑頸鶴位置的變化，就能了解到黑頸鶴的遷徙路線狀況，比如在哪些地點停留，停留的時間等。最后，結(jié)合黑頸鶴的生物學資料，就可以確定它們的越冬區(qū)域、中途停留地點和繁殖區(qū)域等生態(tài)學信息。

2005年 4月 4、6、9和 30日，帶有衛(wèi)星定位跟蹤器的4只黑頸鶴先后遷離大山包。根據(jù)衛(wèi)星定位跟蹤器傳回的數(shù)據(jù)判斷，黑頸鶴選擇了從昭通飛過金沙江，在四川境內(nèi)的金陽縣略作停留，然后直上美姑縣，經(jīng)漢源縣后，穿越四川中部的城市區(qū)到達阿壩藏族羌族自治州的繁殖地的遷徙路線。在遷徙過程中，有兩只黑頸鶴的信號在漢源縣消失，另外兩只飛到了阿壩州的若爾蓋濕地，并一直在若爾蓋濕地內(nèi)活動且保持相對穩(wěn)定。

2005年5月底到6月，研究人員沿著衛(wèi)星跟蹤的黑頸鶴遷徙路線進行了實地考察，共穿越云南、四川等18個市縣，行程約4000千米。實地考察中獲得的大量第一手資料為我國鶴類保護行動計劃的制訂提供了依據(jù)。現(xiàn)在，衛(wèi)星跟蹤黑頸鶴的遷徙研究仍在繼續(xù)，研究人員希望能夠了解整個黑頸鶴越冬種群的遷徙，并制訂黑頸鶴種群的保護計劃，從而喚起更多人對黑頸鶴的關注與保護！

國寶大熊貓放歸之路——野化放歸實驗的追蹤

2005年8月8日，戴著GPS定位項圈的大熊貓盛林一號走出籠子，被放歸到都江堰龍溪虹口國家自然保護區(qū)。盛林一號是世界上第一只佩戴GPS定位項圈的野生大熊貓，它的放歸標志著我國大熊貓研究工作從注重人工圈養(yǎng)到注重野外放歸實驗的開始。

這事還要從半個多月前說起。2005年7月16日凌晨，一只野生大熊貓無意中闖入都江堰鬧市區(qū)，并爬上岷江邊的一棵梧桐樹上。在被獲救后，保護區(qū)工作人員立即將這只野生大熊貓送往臥龍自然保護區(qū)治療。動物專家估計，它是由于長大后被大熊貓媽媽趕出，尋找及建立自己領地的過程中誤闖市區(qū)的。這只野生大熊貓是雌性，當時的年齡大約5歲，體重60多千克，患有炎癥和輕度貧血，在保護區(qū)專家的精心治療和護理下，大熊貓各項身體指標基本恢復正常。根據(jù)這只大熊貓的年齡和性別，動物專家認為它是非常好的實驗對象，而且身體恢復程度符合國家規(guī)定的野外放歸標準，于是決定啟動大熊貓放歸野外實驗，并給這只頑皮的大熊貓取名為“盛林一號”。

放歸后，為了讓已受過驚嚇的盛林一號盡快建立自己的巢域，同時避免人為的干擾導致獲得的數(shù)據(jù)資料失去價值，工作人員每天都通過無線電和衛(wèi)星定位系統(tǒng)對大熊貓的行蹤進行跟蹤，但并沒有接近這只野生大熊貓。通過對盛林一號跟蹤獲得的數(shù)據(jù)，有助于科學家進一步了解和掌握大熊貓野外生活習性和活動規(guī)律，對加快我國實施人工圈養(yǎng)大熊貓野化放歸的目標提供良好的借鑒和經(jīng)驗積累。

2005年10月，在盛林一號放歸兩個月后，一支由動物學家和當?shù)亓謽I(yè)保護人員組成的30多人的科考隊對盛林一號的放歸地——400平方千米的龍溪虹口自然保護區(qū)展開調(diào)查。科考隊在分析GPS項圈發(fā)回的數(shù)據(jù)的基礎上，首次深入盛林一號的活動區(qū)域，在不影響它的正常活動下，對它的活動范圍及活動規(guī)律進行深入的考察，從而獲得野生大熊貓活動規(guī)律及范圍等重要的基礎數(shù)據(jù)。根據(jù)GPS項圈一年多來發(fā)回的跟蹤數(shù)據(jù)和科考隊的實地考察結(jié)果表明，大熊貓盛林一號在野外生活得很好，已經(jīng)融入大熊貓種群，并有可能發(fā)生了交配。

2006年4月28日，在四川臥龍自然保護區(qū)出生的圈養(yǎng)大熊貓祥祥，經(jīng)過了近3年的野化訓練，并且在2005年冬經(jīng)歷了邛崍山10年來最大的暴雪考驗后，佩戴著GPS定位項圈從圈養(yǎng)場走了出去。它一路小跑，頭也不回地消失在臥龍自然保護區(qū)“五一棚”附近的山林中。這是一次史無前例的實驗，世界上第一只經(jīng)野化訓練的圈養(yǎng)大熊貓祥祥進入了完全野化放歸研究階段，獨自面對自然界的挑戰(zhàn)。

大熊貓祥祥的放歸地點位于臥龍自然保護區(qū)的核心區(qū)域，距大熊貓保護研究中心10多千米。根據(jù)第三次全國野外大熊貓調(diào)查顯示，這一地區(qū)有4只野生大熊貓。“地頭蛇”會怎么對待祥祥這個“新人”？在野外，祥祥只有自己保護自己。研究人員通過祥祥佩戴的GPS定位項圈，并結(jié)合無線電信號跟蹤監(jiān)測祥祥活動狀況，定期較近距離直接觀察祥祥的行為和健康狀況，對它棲息地選擇、采食規(guī)律及種內(nèi)種間交流等進行了進一步的放歸研究。大半年過去了，祥祥的監(jiān)測信號一直正常。

給野生動物佩戴衛(wèi)星定位項圈

佩戴GPS項圈的盛林一號被放回野外

2006年12月13日，跟蹤器顯示大熊貓祥祥出現(xiàn)了突然性的長距離移動。研究人員推測祥祥活動異常，加強了監(jiān)測工作，每天都盡最大努力去接近它。經(jīng)過多次不懈努力，終于在12月22日發(fā)現(xiàn)了正在竹林中取食的祥祥，通過近距離觀察，發(fā)現(xiàn)祥祥背部、后肢掌部等多處受傷。23日，救護小組和科研人員設法將受傷的祥祥麻醉，并冒險從雪地安全運回“五一棚”，對它進行治療和護理。經(jīng)過近一個星期的治療，祥祥主要傷情恢復，精神、食欲也基本恢復正常。12月30日，大熊貓祥祥被再次放到“五一棚”白巖區(qū)域，它繼續(xù)過著自食其力的獨立生活。

2007年1月7日，祥祥佩戴的GPS項圈信號很微弱，不久信號消失，科研人員推測GPS項圈出現(xiàn)了問題。經(jīng)過一個多月的搜尋，2月19日下午，搜尋人員終于在茫茫大雪覆蓋下的“轉(zhuǎn)經(jīng)溝”雪地上發(fā)現(xiàn)了祥祥的尸體，GPS項圈已損壞。研究人員從祥祥的解剖結(jié)果推測，祥祥在第二次返回野外生活后，又與野生大熊貓發(fā)生過打斗，在慌忙逃逸過程中曾經(jīng)從高處摔落，祥祥終因嚴重內(nèi)外傷痛、驚恐、衰弱導致休克、死亡。

對于盛林一號和祥祥這兩只大熊貓野化放歸“一生一死”的結(jié)果，大熊貓研究專家分析認為，大熊貓在野外的生活習性是“天馬行空”，獨來獨往，不是群居性動物。盛林一號熟悉野外生存規(guī)律，它很懂“規(guī)矩”，能夠很快融入放歸地大熊貓種群，生活樂逍遙；然而，圈養(yǎng)大熊貓祥祥因為“不懂事”，侵犯了別的大熊貓領地，最終沒能生存下來。

“只有回歸野外，大熊貓才能擺脫瀕危境地。”大熊貓野化放歸之路不會因挫折而終止。在祥祥意外死亡5年之后，淘淘成為第二只野化放歸的圈養(yǎng)大熊貓。

研究人員汲取了大熊貓盛林一號和祥祥野化放歸的經(jīng)驗及教訓，對淘淘采取了半野外產(chǎn)仔和一出生就開始野化訓練的新方法。淘淘從2010年出生后就跟媽媽草草一起在野化培訓圈內(nèi)生活，研究人員在臥龍自然保護區(qū)的山上為草草和淘淘準備了3個野化培訓圈，分別對應3個野化階段，培訓圈的面積越來越大，海拔也越來越高，越來越接近野生大熊貓的生存環(huán)境。在26個月的野化培訓過程中，淘淘沒見過人，比一般圈養(yǎng)的大熊貓更具警惕性和活力，能識別天敵和伴生動物，基本具備覓食、空間利用和棲息地選擇等野外生存能力，。

2012年10月11日，大熊貓?zhí)蕴詮乃拇ㄅP龍啟程，前往放歸地雅安石棉縣栗子坪自然保護區(qū)。放歸之前，中國保護大熊貓研究中心給淘淘體內(nèi)注入了液體芯片，并戴上了GPS項圈，意味著淘淘擁有了全世界唯一的身份證。淘淘的GPS項圈有65厘米長，項圈必須有一定的寬松度，不能影響淘淘的呼吸、活動和生長發(fā)育，同時又不能掉下來。給淘淘佩戴的項圈重500克，而當時淘淘的體重是40千克，項圈相當于體重的80分之一，這是目前大熊貓戴過的最小的GPS項圈。在GPS項圈上有個自動脫落裝置，幾個月之后這個項圈會自動脫落，從而不影響淘淘的生長發(fā)育。

在淘淘野化放歸后不久，研究工作組根據(jù)GPS項圈發(fā)回的數(shù)據(jù)進行不定期的實地跟蹤監(jiān)測。到2013年5月，大熊貓?zhí)蕴砸鸦貧w大自然7個月，中國保護大熊貓研究中心向媒體公布，淘淘已能適應野外生存，可以和野生大熊貓正常接觸交流。

未來，將有越來越多的圈養(yǎng)大熊貓沿著淘淘的足跡前進，回歸自然家園。中國保護大熊貓的目標不僅是要讓圈養(yǎng)大熊貓放歸自然，存活下來，而且還能夠建立自己穩(wěn)定的巢域，逐漸融入野生大熊貓的核心社會，并最終繁育后代。總之，就是要實現(xiàn)大熊貓個體放歸、種群放歸、繁殖野生種群。

為了人類的生存和發(fā)展，動物學家們會在野生動物保護的道路上一直走下去。科學技術的應用使得這條道路越來越平坦，而衛(wèi)星導航定位技術更是成為了野生動物保護中不可或缺的手段。