祁连山国家公园荒漠草原啮齿动物与同域脊椎动物红外相机监测数据集：化学防治下的生物多样性评估新资源

《Scientific Data》：Camera Trap Dataset of Rodents and Sympatric Vertebrates in the Desert Steppe of Qilian Mountains China

本刊推荐：针对祁连山国家公园荒漠草原生态系统因啮齿动物种群暴发引发植被退化及化学防治对非目标物种的潜在影响问题，研究人员通过布设22台红外触发相机陷阱（2020年12月-2022年1月）开展生物多样性监测研究，获得28,881张有效野生动物图像并提取3,828个独立探测事件，记录了26种脊椎动物的分布与活动规律。该数据集为干旱区化学生态管理的生物多样性评估提供了关键数据支撑，对保护规划与机器学习识别模型开发具有重要意义。

　　

在中国西北部的祁连山国家公园，有一片生态敏感的荒漠草原正面临严峻挑战。近年来，大沙鼠（Rhombomys opimus）和子午沙鼠（Meriones meridianus）等啮齿动物种群暴发式增长，导致植被退化、草场生产力下降，甚至破坏整个生态系统的稳定性。为控制鼠害，大规模化学灭鼠行动被广泛实施，但这些措施在短期内抑制鼠群的同时，也可能对非目标物种（特别是本土捕食者）造成严重伤害，引发营养级联效应和生物多样性丧失。尽管存在这些担忧，干旱草原生态系统中啮齿动物、其天敌及其他同域动物时空动态的实证数据仍十分匮乏。

为解决这一数据缺口，甘肃农业大学草地生态系统教育部重点实验室的研究团队在肃南裕固族自治县（祁连山北麓核心生态区）展开了一项高频次红外相机监测研究。这项发表于《Scientific Data》的研究通过系统布设的22台红外触发相机陷阱，历时13个月累计获得8,052个陷阱日的监测数据，最终构建了一个包含28,881张有效野生动物图像、3,828个独立探测事件的公开数据集，详细记录了26种脊椎动物（涵盖哺乳纲、鸟纲和爬行纲）的活动信息。该数据集不仅为群落生态学、物种分布建模和保护规划研究提供了坚实基础，更为开发生物多样性友好的啮齿动物管理策略提供了科学依据。

研究方法的核心技术环节包括：（1）基于啮齿动物密度的分层抽样相机布设策略，将Ltl-6210PLUS型号相机安装在距地面0.5-1.0米高度，面向活跃鼠洞或取食路径；（2）双阶段专家验证的图像筛选流程，通过独立团队交叉审核确保物种鉴定准确性；（3）30分钟时间阈值的独立探测事件定义标准，消除时间自相关性；（4）结合活体捕捉标本的形态学鉴定，提高红外图像中形态相似啮齿动物的分类分辨率；（5）标准化元数据架构（包括相机ID、时间戳、物种学名等）的完整性校验。

Camera trap deployment

研究团队在2020年12月至2022年1月期间，根据前期野外调查的啮齿动物密度分层布设22台红外相机。相机配备被动红外传感器（探测范围18米）和850纳米红外闪光灯（有效距离35米），每次触发连续拍摄3张图像（触发速度0.8秒，无间隔延迟）。为保证数据连续性，团队每两个月进行一次维护，更换电池并回收图像。

Image processing and filtering

通过训练有素的人员对55.3万张原始图像进行筛选，排除空帧、环境误触发和不可识别动物图像，保留28,881张有效野生动物检测图像。每张有效图像均标注标准化元数据，并采用30分钟时间阈值定义独立探测事件，最终提取3,828个独立事件用于生态分析。

Species identification and quality control

物种鉴定依据《中国哺乳动物野外手册》和《中国鸟类野外手册》权威指南，遵循《中国哺乳类名录（2021版）》和《中国鸟类分类与分布名录（第三版）》分类体系。为提升形态相似啮齿动物的鉴定准确性，研究同步开展活体捕捉辅助鉴定，通过外部特征和头骨形态比对验证图像分类结果。所有图像经过两轮独立筛查，争议案例通过共识讨论解决，观测者间一致性达96%。

Data Records

数据集通过Zenodo平台公开共享，包含三个组成部分：（1）28,881张有效物种图像及元数据文件；（2）3,828个独立探测事件表；（3）包含相机坐标、物种检测统计和操作记录的文档包。所有数据采用UTF-8编码CSV格式存储，确保跨平台兼容性。表1详细列出了22个相机位点的地理坐标（WGS84）、陷阱日数和有效图像数量，其中C01相机站记录最多图像（4,105张）和独立事件（565次）。表3汇总了26个物种的检测频率，大沙鼠（Rhombomys opimus）以25,215张图像和3,143次独立事件成为绝对优势种，其次为绒兔（Lepus oiostolus，1,549张图像）和子午沙鼠（754张图像）。捕食者中，兔狲（Otocolobus manul）和赤狐（Vulpes vulpes）分别记录159张和84张图像，而中国山猫（Felis bieti）和欧亚猞猁（Lynx lynx）等稀有物种仅有个别记录。

Technical Validation

通过多层次验证程序保障数据质量：相机设备持续运行13个月无中断，定期维护确保图像采集稳定性；双团队独立注解机制显著降低观测偏差；活体标本参考提升小型哺乳动物鉴定可靠性；元数据交叉校验保证时间戳、相机ID等关键信息的完整性与可追溯性。此外，文件命名系统与标准化字段设计支持生态模型和机器学习流程的无缝对接。

该研究构建的相机陷阱数据集突破了传统生物多样性监测在干旱生态系统的局限，首次系统揭示化学防治背景下祁连山荒漠脊椎动物群落的组成结构与时空动态。通过3,828个独立探测事件的精细记录，研究人员可深入分析物种间相互作用（如捕食者-猎物关系）、昼夜活动节律变化以及环境扰动对群落稳定性的影响。特别值得关注的是，数据集对优势啮齿动物（大沙鼠、子午沙鼠）及其天敌（兔狲、赤狐）的高频次记录，为评估化学灭鼠措施的非目标效应提供了定量基线。此外，数据集支持的机器学习野生动物识别模型开发，将显著提升大规模相机陷阱数据的处理效率。

研究结论强调，该数据集不仅填补了化学管理旱区生物多样性评估的关键数据空白，更为祁连山国家公园的保护规划提供了实证基础。通过公开共享高质量图像与元数据，研究团队期望推动群落生态学、物种分布建模和自动化野生动物识别等多学科研究的交叉融合。在生态系统面临日益加剧的气候变化和人为干扰背景下，这种长期监测数据的积累对理解生物多样性维持机制、制定生态友好的害虫管理策略具有不可替代的价值。