评估陆生哺乳动物追踪设备的新型附着方法

《The Journal of Wildlife Management》：Evaluating novel attachment methods for tracking devices on terrestrial mammals

　　

消费电子产品的进步以及空间显式数据可用性的增加正推动动物追踪领域的革命。自由活动的鸟类、陆生和海洋物种现在以精细的时空分辨率被追踪，揭示了对其生态学的重要见解。然而，微型化追踪设备很少被用于中型和大型陆生哺乳动物，研究人员对大多数较大物种仍部署颈圈。研究人员在2种濒危大型陆生哺乳动物——弯角剑羚（Oryx dammah）和普氏野马（Equus ferus przewalski）上部署了6个原型太阳能供电的全球导航卫星系统（GNSS）追踪设备，分别将设备附着在角和尾巴上。研究人员评估了设备性能以及这些替代附着方式可能产生的生理和行为影响。新型附着方法实现了31–100%（均值=77%）的定位成功率和11–36米的空间精度，与大型陆生哺乳动物上使用的标准颈圈附着相比效果良好（定位成功率：29–100%，均值=69%；空间精度：10–40米）。在广义加性模型中，设备的存在并未显著预测任一物种的行为或生理应激。太阳能板能够在整个测试期间维持充电。然而，部署寿命（马平均55天，剑羚平均26天）最终受附着方法的限制。尽管后续的改进显著延长了部署时长，附着耐久性仍是需要改进的关键领域。研究人员敦促生态学家和保护从业者考虑追踪技术制造商提供的全部追踪设备和附着方法，评估替代附着方式是否能在减少对研究物种影响的同时实现科学或保护目标，并在长期部署前仔细测试任何追踪设备。

**论文解读文章：评估陆生哺乳动物追踪设备的新型附着方法**

**研究背景、问题与意义**
动物运动驱动着主要的生态过程，并塑造动物空间分布、生物多样性模式和营养相互作用。随着消费电子产品的快速微型化，全球导航卫星系统（GNSS）追踪技术已从早期的无线电遥测发展到如今可对野生鸟类、陆生和海洋物种进行精细时空追踪。然而，对于中型和大型陆生哺乳动物（体重≥50 kg），颈圈（collar）仍然是标准附着方式，因其设计简单、使用历史长、电池容量大，并能支持额外传感器。但颈圈附着方式存在显著问题：已有研究观察到颈圈导致某些物种颈部损伤、运动速率下降、体况恶化、感染疮口、幼崽存活率降低甚至成体存活率下降。此外，个体生长发育导致的颈部大小变化、季节性体重波动、打斗行为（如雄性斑马、普氏野马和弯角剑羚）常导致颈圈损坏或数据缺失，尤其对幼体和繁殖活跃雄性造成数据空白，从而制约对动物生态和运动行为的全面理解。为此，研究人员亟需开发替代附着方法，以减少对动物的影响并拓展可观测的生命阶段。
本研究针对两种濒危物种——普氏野马（Equus ferus przewalski）和弯角剑羚（Oryx dammah）——测试了非颈圈的新型附着方法。普氏野马雄性在繁殖期颈部常被咬伤，颈圈曾导致摄食减少；弯角剑羚的亚成体颈圈易过紧，成年雄性打斗导致颈圈损坏或失效。研究人员旨在评估太阳能小型GNSS追踪设备通过尾巴编织（马）和角基部固定（剑羚）后的设备性能以及对动物行为和生理应激的潜在影响。该研究发表在《The Journal of Wildlife Management》。

**关键技术方法**
研究于2018年3–5月在美国弗吉尼亚州史密森尼国家动物园和保护生物学研究所（NZCBI）的圈养设施中进行。样本队列包括6只弯角剑羚（4雌2雄，年龄4–12岁）和6只普氏野马（5只成年雄性及1只幼年雄性）。使用Savannah Tracking公司制造的太阳能GNSS追踪器（尺寸9 cm × 3 cm，重量60 g），通过铰刀管夹固定在剑羚角基部，通过编织、环氧树脂、扎带和绳索固定在马尾巴上。评估方法包括：每日行为观测（共477次，80小时）、每日新鲜粪便样本采集（剑羚257份，马310份）用于粪便糖皮质激素代谢物（FGM）分析；使用广义加性模型（GAMs）分析设备存在、干扰指数、环境变量（温度、风速、气压）以及个体差异对行为应激（应激行为持续时间）和生理应激（FGM水平）的影响。

**研究结果**
**1. 追踪设备与附着方法的性能**
通过部署和静态测试，设备在固定于动物身上时获得31–100%的定位成功率（均值=77%），空间精度为11–36米（90%定位点位于围栏20米内），与传统GNSS颈圈（定位成功率29–100%，均值=69%；空间精度10–40米）相当。电池电压在测试期间（除一个故障外）维持在3.7伏以上。附着持续时间：马尾巴附着平均55天（范围52–58天），因尾毛断裂而脱落；剑羚角附着平均26天（范围20–37天），因设备旋转并沿角体上滑而脱落。后续使用马蹄粘合剂改进后，角附着时间延长至4个月至4年。

**2. 行为与生理应激**
剑羚和马的个体行为和时间预算高度个体化。在GAMs中，最佳模型对剑羚行为应激解释84.4%的偏差（R2=0.749），对马行为应激解释53.7%的偏差（R2=0.475）。对剑羚生理应激模型解释68.7%偏差（R2=0.616），马生理应激模型解释75.2%偏差（R2=0.682）。关键结果：设备存在（attachment presence）在两类物种的四个模型中均不是行为或生理应激的显著预测因子（P值分别为0.143、0.769、0.319、0.928）；干扰分数（disturbance score）是剑羚行为应激（P=0.003）和生理应激（P<0.001）的显著预测因子；马的行为和生理应激主要受个体与光周期（日序）随机效应影响。所有个体在春季温度升高和蚊蝇出现时行为应激普遍上升，但与设备存在无关。

**讨论与结论**
研究证实，小型太阳能GNSS追踪设备通过尾巴和角附着方式在普氏野马和弯角剑羚上未检测到显著的行为或生理应激效应，且空间精度与定位成功率与常规颈圈相当。外部干扰（如管理活动、环境条件）比设备存在对动物应激影响更大；个体间差异远大于处理效应，可能与社会地位等因素有关。设备附着时间偏短，但后续粘合改进显著提升了角附着耐久性（可达4年以上）。研究人员强调，对于某些物种或生命阶段（如雄性打斗期、幼体生长期），颈圈并非最优选择，而替代附着方法可填补数据空白。建议在长期部署前进行物种和设备的特异性测试，并结合行为与生理指标评估动物福利影响。

**翻译研究结论部分**（基于RESEARCH IMPLICATIONS原文）：
尽管常规颈圈对许多大型陆生哺乳动物效果良好，且目前能为多数物种提供相对可靠的监测时长，但它们并不适用于所有种群、动物形态或生命阶段。本研究展示了使用微型化太阳能追踪设备对体大或难以监测的物种或种群片段（population segments）的潜在效用。本研究的设备和附着方法未影响弯角剑羚和普氏野马的行为或生理应激（如所测结果），并获得了与中型和大型陆生哺乳动物常用标准颈圈相当的定位率和空间精度。鉴于较大设备可能对行为和生理产生潜在影响，像本研究使用的更小型设备可能对获得物种自然史的全貌日益重要。研究人员展示了一种监测行为应激响应的综合方法，可用于测试其他设备；然而，任何此类测试应在更长时间跨度内进行，涵盖多个生活史事件（如繁殖），以确保设备不干扰自然行为和活动。