《Diversity》：Recapturing Vipera ursinii: Photo-Identification and HDF Telemetry in a Meadow Viper Population from Maiella National Park, Italy
Daniele Marini,
Vincenzo Ferri,
Alice Funk,
Oscar Giuseppe Gialdini,
Paolo Crescia and
Marco Carafa
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为对濒危小型蝰蛇种群进行无创、精准的个体识别与短时追踪，研究人员在意大利马耶拉国家公园开展了一项针对欧西尼蝰(Vipera ursinii ursinii)的研究。他们通过验证头部背面鳞片照片识别法的准确性，并测试了一种基于外部附着RECCO?谐波测向(HDF)二极管的新型无创遥测技术。结果表明，软件辅助照片识别具有较好的可靠性和一致性，而HDF技术可实现个体短时空间监测，为小型、稀有蛇类的监测提供了低影响的方法组合。
在欧洲的高山草甸，生活着一种体型小巧却处境危急的蛇类——欧西尼蝰(Vipera ursinii)。作为欧洲最受威胁的蛇种之一，它们分布零散，种群规模小，对栖息地变化极为敏感。要保护这些“高山隐士”，首先必须了解它们：种群有多少个体？它们如何生存与移动？然而，传统的监测方法面临巨大挑战。为获取个体身份信息而进行的剪鳞、脚趾切除等标记手段具有侵入性，可能影响动物健康与行为；而为了追踪其行踪而植入无线电发射器，则需要实施手术，对于这类小型蛇类而言风险高、操作复杂。因此，开发可靠、无创或微创的个体识别与追踪方法，成为欧西尼蝰乃至众多小型濒危爬行动物保护研究的迫切需求。
在这一背景下，由Daniele Marini、Vincenzo Ferri、Alice Funk、Oscar Giuseppe Gialdini、Paolo Crescia和Marco Carafa组成的研究团队，在意大利中部亚平宁山脉的马耶拉国家公园展开研究。他们瞄准两个核心目标：一是验证利用蛇类头部背面鳞片的照片进行个体识别的可靠性，探索其能否替代传统的物理标记；二是测试一种基于谐波测向(Harmonic Direction Finding, HDF)技术的新型无创遥测方法，评估其用于短期追踪小型蛇类的可行性。这项研究旨在为高山、亚高山环境中小型受威胁蛇类的监测与保护，提供一套整合性强、影响轻微的方法框架。相关研究成果已发表在学术期刊《Diversity》上。
为达成研究目标，团队在2024至2025年的两个活跃季节，对马耶拉国家公园一处海拔约2000米的高山草地中的欧西尼蝰种群进行了系统调查。研究采用了几项关键技术方法：首先，为所有体重≥7克的个体皮下植入被动集成应答器(PIT)标签，作为确认个体身份的“金标准”。其次，在标准化条件下拍摄每条蛇头部背面的特写照片，构建图像数据集。基于此数据集，研究同步开展了两种照片识别分析：一是由四位不知情的操作者进行基于头部背面特定鳞片组（如顶鳞+眶前鳞、眶间鳞、额旁鳞等）计数的手动识别；二是使用Wild-ID和Hotspotter两款软件进行算法辅助的自动图像匹配。两种方法的表现均通过与PIT标签确认的真实身份进行比对来评估。最后，研究测试了一种无创遥测技术：将超轻的被动谐波二极管（HDF反射器）用外科粘合剂附着在蛇身体后三分之一处的体表，然后使用RECCO?手持谐波测向仪在野外进行探测和定位，以实现对个体的短期重复发现与追踪。
3.1. 照片选择
研究共标记了33只个体，最终构建了一个包含32只独特个体和12次重捕事件的照片数据集，共计44张图像，用于后续的手动和软件辅助照片识别分析。
3.2. 基于头部背面鳞片计数的手动照片识别
四位操作者的手动识别表现存在差异。总体准确率在77.3%到90.9%之间，但一致性指标（科恩卡帕值）波动较大（0.23-0.77）。灵敏度（正确识别出真实匹配的比例）差异显著（0.17-0.83），而特异度（正确排除错误匹配的比例）则普遍较高（0.81-1.00）。这表明操作者普遍擅长避免将不同个体错误匹配，但在确认真实重捕个体时的一致性较低，结果受操作者主观经验和流程影响明显。
3.3. 软件辅助照片识别
两款软件均能成功识别出经PIT标签验证的个体。Hotspotter的表现略优，在第一次建议中就能正确识别75%的匹配，而Wild-ID的这一比例为56%。不过，两款软件将正确匹配呈现在前六条建议中的比例都很高（Hotspotter为85%，Wild-ID为88%）。研究还发现，相似性得分最高的匹配通常对应真实的正确匹配，支持了高分值作为正确识别指标的可靠性。
3.4. 马耶拉地区欧西尼蝰的头部背面鳞片计数
对32个独特个体的头部鳞片计数分析显示，特定鳞片组的数量存在显著的个体间变异。例如，顶鳞+眶前鳞最常见数量为5片，眶间鳞为4片，左右额旁鳞多为3片等。卡方检验表明，这些鳞片的数量分布在性别（成年雄性或雌性）和年龄组（成年或幼体）之间没有显著差异，说明这种变异是稳定的个体特征，而非由性别或年龄导致，适合用作个体识别的形态学依据。
3.5. HDF遥测记录
共有25只个体被同时安装了PIT标签和外部附着的HDF二极管。二极管在蛇体上的保持时间从数小时到数天不等，所有二极管均未能在为期两周的调查间隔期内持续附着，脱落主要与蜕皮过程相关。尽管HDF系统本身不提供个体身份信息，但通过为二极管编码独特颜色组合，结合PIT标签读数，仍能在野外观察中区分个体。RECCO探测器能有效探测到在地表活动或隐藏于地下（如鼠洞中）的个体，信号强度的调制变化还能提示动物的移动。
本研究证实，对于欧西尼蝰，软件辅助的照片识别在经永久性PIT标签验证后，能提供可靠的个体识别方法。算法驱动的识别确保了客观、标准化和可重复的身份分配。相比之下，手动照片识别虽能达到令人满意的结果，但本质上更为主观，且操作者间变异性大，还容易引入转录错误。在软件辅助识别中，头部背面区域，特别是其复杂的鳞片形态（如顶鳞、眶间鳞、额旁鳞的配置），是实现可靠个体区分的关键信息源。这些鳞片的形态表现出高度的个体间多样性，且与性别、年龄无关，是稳定的个体标识符。然而，图像质量、动物姿态等因素会影响软件匹配的表现，标准化的拍摄流程至关重要。
另一方面，基于外部附着RECCO二极管的HDF遥测技术，被证明可用于个体的短期重定位。二极管保持时间足以支持在单次调查期间内的多次探测，其脱落主要与蜕皮相关，未观察到造成深层组织损伤的证据，显示了对动物的影响较小。该系统能够探测到地表和地下的个体，通过信号调制甚至能推断隐藏个体的移动。不过，二极管无法长期附着是当前的主要技术限制，未来的改进可能集中在附着技术或器件设计上，例如开发可植入的谐波二极管。
综上所述，这项研究展示了一种针对小型、隐蔽性强的濒危蛇类种群的整合性低影响监测框架。将PIT标签、照片识别和HDF遥测技术结合使用，能够在不给动物带来显著负担的前提下，实现对个体身份的可靠确认和短期空间行为的追踪。这套方法特别适用于那些因体型小、种群密度低而不适合传统无线电遥测的物种，为高山等脆弱生态系统中的爬行动物保护监测提供了新的、有力的工具组合。
