公民科学相机陷阱数据揭示短尾猫（Lynx rufus）在墨西哥生态系统中的大规模活动模式

《Ecology and Evolution》：Citizen-Science Camera Trap Data Reveal Large-Scale Activity Patterns of the Bobcat (Lynx rufus) Across Mexican Ecosystems

　　

每日活动模式是食肉动物行为的一个关键组成部分，由资源可用性、环境条件、种内和种间相互作用以及人类干扰所塑造。短尾猫（Lynx rufus）是北美广泛分布的中型食肉动物；然而，其在墨西哥的活动模式很少在大尺度空间范围内被评估。在本研究中，研究人员分析了公民科学记录在墨西哥国家尺度上表征短尾猫活动模式的潜力。研究人员分析了从iNaturalist平台收集的821条独立摄影记录（2005年至2025年），这些记录分布在25个州，涵盖了相对保护的环境和人类改造的景观。记录被分类为六种主要植被类型：温带森林、草地、灌木林、热带森林、河岸植被和农业改造区。研究人员使用核密度函数、重叠系数和循环统计评估了活动模式。在国家尺度上，短尾猫表现出普遍的间歇性（cathemeral）活动模式，记录分布在24小时周期内，但集中在晨昏和夜间时段。该模式在不同植被类型间基本一致，但活动高峰的位置和强度在不同栖息地间存在差异。特别是，温带森林显示出更高比例的日间记录，表明其活动在全天分布比在其他栖息地更为均匀。总体而言，这些结果突显了短尾猫在异质环境中的时间可塑性，并证明了公民科学数据集在研究广泛分布食肉动物的大尺度行为模式方面的潜力。

**研究背景与意义**

短尾猫（Lynx rufus）是北美一种适应性强的中型食肉动物，其生态可塑性使其能在包括高度改造景观在内的不同环境中生存。作为广泛分布的捕食者，其活动模式受到猎物可用性、种间竞争、栖息地特征和人类活动等多种因素影响，是理解其生态策略和适应性的关键。然而，在墨西哥——该物种分布区的南部——关于其活动模式的知识仍然有限，主要基于少数区域性研究。墨西哥拥有高度异质的生态系统（如温带森林、干旱和半干旱环境、河岸植被以及人类改造景观），这种环境异质性可能导致短尾猫时间活动的显著变化，但缺乏全国尺度的综合分析数据。同时，公民科学平台（如iNaturalist）通过整合大量由志愿者贡献的地理参考观测数据，为生态研究提供了宝贵工具，但其在分析大尺度食肉动物活动模式方面的应用潜力尚未得到充分评估。因此，本研究旨在利用公民科学数据，填补对墨西哥短尾猫全国尺度活动模式认知的空白，并评估公民科学数据在此类行为生态学研究中的价值。该研究发表在《Ecology and Evolution》期刊上。

**主要技术方法**

研究人员主要利用来自公民科学平台iNaturalist的“研究级”相机陷阱记录。数据收集时间为2005年至2025年。通过关键词搜索和筛选，最终构建了一个包含821条独立记录的数据库。数据处理包括：应用过滤标准（如仅限相机陷阱记录、验证时间与光照条件一致性、检查地理坐标空间一致性）以减少观察者存在和采样偏差的影响；为减少伪重复，将同一相机位点间隔至少30分钟的连续记录视为独立事件；使用R软件将记录的本地时间标准化为太阳时，并转换为弧度用于循环统计分析；利用QGIS软件和墨西哥国家统计与地理研究所（INEGI）的土地利用与植被图（Serie VII），将每个记录点归类为六种主要植被类型：温带森林、草地、灌木林、热带森林、河岸植被和农业改造区。

**研究结果**

**4.1 公民科学来源的记录**
研究人员从iNaturalist平台获得了总计821条短尾猫独立摄影记录，覆盖墨西哥25个州。记录被分类为六种植被类型：温带森林（53.84%）、灌木林（14.49%）、草地（12.30%）、农业改造区（10.48%）、热带森林（6.58%）和河岸植被（2.31%）。

**4.2 墨西哥的一般活动模式**
在国家尺度上，短尾猫的活动记录分布在24小时周期内，表明其具有普遍的间歇性（cathemeral）活动模式。总体而言，40.32%的记录被归类为日间活动，39.83%为夜间活动，19.85%为晨昏活动。尽管分布广泛，核密度估计显示活动高峰集中在晨昏和夜间时段。除河岸植被显示出更独特的时间分布外，该一般模式在大多数植被类型中保持一致，但活动高峰的强度和位置存在变化。在几乎所有植被类别中，日间活动相对于晨昏和夜间时段都相对较低，但温带森林例外，其日间记录占观察的46.51%。繁殖期与非繁殖期之间的探索性比较显示，短尾猫活动模式具有高度的时间重叠（Dhat4 = 0.88），表明在多年记录汇总后，活动时间表在不同时期相对一致。

**4.3 不同植被类型的日活动模式（核密度）**
核密度分析显示，所有植被类型的活动均分布在整个日周期内，但在时间集中度和观察到的活动高峰方面存在差异。在温带森林中，短尾猫活动在24小时内相对均匀分布，日间记录比例适中，活动在清晨逐渐增加，大约在07:00–09:00时达到最高密度。在灌木林、热带森林和农业改造区，活动在日出（~05:30–06:30时）和日落（~18:00–19:30时）前后有适度增加，在全天周期内产生相对广泛的分布。在草地中，模式类似，但活动更集中在傍晚晨昏时段，在18:00–20:00时左右有一个更明显的高峰。相比之下，河岸植被显示出最独特的模式，其特征是凌晨02:00至04:00时有一个夜间高峰，以及在17:00至19:00时之间有第二个活动增加，产生更明显的双峰分布。

**4.4 植被类型间的活动重叠**
使用Δ4（Dhat4）估计值的活动重叠分析显示，不同植被类型间普遍具有较高的重叠系数（范围：0.80–0.95），表明短尾猫时间活动模式具有广泛的相似性。然而，涉及河岸植被的比较显示出最低的重叠系数（0.65–0.75），表明该环境中的时间模式差异更大。使用Watson–Williams检验（U²）的循环统计分析揭示了某些植被类型间平均活动方向的显著差异，特别是在涉及温带森林的比较中（U² > 7；p < 0.05）。相比之下，大多数其他比较未显示显著差异（U² < 3；p > 0.05），表明这些环境间的时间模式相对相似。

**4.5 活动模式的时间集中度（Rayleigh检验）**
结果表明，在某些植被类型中，记录存在显著聚集，特别是在温带森林（R = 0.10， p = 0.009）、灌木林（R = 0.25， p < 0.001）和草地（R = 0.19， p = 0.026），这表明这些环境中的活动并非均匀分布在全天，而是在某些时段出现更高频率的记录。相比之下，热带森林（R = 0.10， p = 0.586）、河岸植被（R = 0.22， p = 0.396）和农业改造区（R = 0.07， p = 0.646）未显示出与均匀分布的显著偏差，表明这些环境中的小时记录并未聚集在一天中的特定时间。

**讨论与结论**

**讨论部分总结：**
本研究证明了来自公民科学平台（特别是iNaturalist）的记录可以成为在大空间尺度上分析哺乳动物活动模式的宝贵信息来源。所使用的数据集使得研究人员能够汇编分布在墨西哥25个州的821条短尾猫独立相机陷阱记录，提供了传统系统相机陷阱监测方案难以实现的地理覆盖范围。然而，公民科学数据固有的机会性采样性质带来了局限性，如采样努力异质性、记录集中在可达区域或城市中心附近，以及物种可探测性的可变性。本研究通过限制分析范围、验证观测数据的时间与地理一致性、应用独立性标准等措施来增强可靠性，但所描述的模式应解释为探测的时间分布，而非活动率或栖息地利用的直接估计。

在墨西哥，短尾猫总体上保持间歇性活动模式，记录分布在24小时周期内，但活动更集中在晨昏和夜间时段。这与北美多个地区对该物种的记录一致。这种策略可能与优化狩猎成功率、与主要猎物（如兔类和啮齿类动物）活动同步，以及减少在改造景观中与人类或优势捕食者相遇的风险有关。探索性的季节间比较显示活动模式高度重叠，表明在多年记录汇总后，时间分布在全年大体一致。

尽管一般活动模式在大多数分析环境中相似，但结果显示不同植被类型间存在显著的时间差异，特别是在涉及温带森林的比较中。这些差异表明短尾猫表现出与各环境生态特征相关的行为调整。例如，温带森林中观察到的日间活动比例相对较高，可能与该环境更高的植被结构复杂性和覆盖度有关，这可以减少捕食者的视觉暴露并允许更灵活的活动时间表。相比之下，在草地和灌木林中，活动更集中在晨昏时段；而在热带森林和农业改造区，记录在全天周期内相对均匀分布，晨昏时段活动略有集中。河岸植被的模式最为独特，活动更集中在夜间，但由于该类型样本量小（n = 20），此结果需谨慎解读，可能反映了采样努力不均或该栖息地的使用模式不同。

观察到的短尾猫时间灵活性与北美其他广泛分布的中型食肉动物（如郊狼和灰狐）报告的情况相当。然而，与郊狼在高度人文化环境中可能增加日间活动不同，短尾猫在大多数环境中（即使在改造景观中）倾向于将活动集中在晨昏或夜间时段。这种差异可能表明同域食肉动物之间存在时间隔离机制，通过减少直接竞争和最小化资源利用重叠来促进群落共存。

**研究结论翻译：**
我们的结果表明，短尾猫在墨西哥的异质环境中表现出显著的时间可塑性，保持了大体上的间歇性活动模式，同时根据栖息地特征调整活动的时间集中度。这种灵活性可能代表了一种重要的适应机制，有助于该物种在具有对比环境条件和不同程度人为干扰的景观中持续存在。该研究还强调了公民科学平台作为研究广泛分布食肉动物大尺度行为模式的补充工具的潜力。尽管机会性数据集由于采样努力和栖息地代表不均而存在重要局限性，但将严格的过滤标准与大量的相机陷阱观测相结合，可以在传统监测方案通常难以达到的空间尺度上提供有价值的生态学见解。未来整合公民科学记录、标准化相机陷阱网络、环境变量和人为干扰指标的研究，可以增进对塑造墨西哥食肉动物活动模式的生态驱动因素的理解。此类方法可能有助于更广泛地理解食肉动物对景观转变和持续环境变化的行为响应。