万物共生 和美永续
编者按 生物多样性是人类赖以生存和发展的基础,而科技正成为守护生物多样性的关键力量。近年来,我国以科技赋能生物多样性保护,使重点保护野生动植物种群持续恢复,生态系统服务功能不断增强。5月22日是国际生物多样性日,科技日报推出特别策划,聚焦四个具有代表性的濒危物种,通过它们的保护故事,展示人与自然和谐共生的美好图景。
AI破译川金丝猴“社交密码”
5月的秦岭腹地,绿意爬满枝头。午后时分,在陕西周至国家级自然保护区玉皇庙金丝猴监测研究基地,大群川金丝猴正聚集在投食区捡拾玉米和萝卜。“看,这只母猴怀里的小猴是上个月刚出生的幼崽。今年,光它们这个大家庭,就添了5只猴宝宝。”监测研究基地工作人员乔冰勃指着猴群对科技日报记者说,语气里带着熟稔的亲切。
每年3月至5月,是秦岭川金丝猴的繁殖期。今年以来,玉皇庙金丝猴监测研究基地迎来了近40只小猴的诞生。
“这段时间天气冷、食物少。我们投喂食物招引猴群下山,不只是为了做科研监测,更重要的是保障它们在繁殖期的正常生活。”乔冰勃说,不久前,他带领的科研小组刚结束为期半年的例行监测工作。
川金丝猴的野外观察研究通常从每年10月持续到次年5月。“这是我们持续观察的一个族群,由好几个家庭组成,母猴和公猴之间也会有像人类一样的纷争,特别有意思。”乔冰勃说。
川金丝猴是我国一级保护野生动物,在《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》中的等级为濒危。它们浑身覆盖着金灿灿的长毛,堪称金丝猴家族中的“美猴王”。而陕西周至国家级自然保护区是中国川金丝猴种群数量最多、分布最集中的地区。
作为灵长类动物,川金丝猴具有典型的社会系统,能维持社群稳定,适应环境变化。“川金丝猴具有独特的四层式社会结构,家庭、分队、群组、社群,跟人类很相似。”西北大学生命科学学院教授李保国说,他团队的研究,系统性解开了灵长类动物社会演化之谜。
李保国回忆起40年前,他第一次去秦岭采集标本时的情景。那时,他偶然看到川金丝猴在森林里跳跃,它们机灵可爱的模样深深印在了他的脑海里。
川金丝猴生性胆小怕人,世代都生活在树上。为了更好地观察它们的习性,李保国决定通过食物“引猴下树”,实现对川金丝猴的近距离观察。后来,西北大学生命与科学学院教授郭松涛研制出“猴脸识别”技术,能够精准识别每一只猴子的外貌特征,为野生川金丝猴建立了详细的身份档案。如今,该项技术再次取得突破,川金丝猴的肢体动作、行为习惯等都可以成为个体识别的依据。
5月15日,郭松涛团队正式发布可以解析动物行为意图的开源AI框架。演示中,团队成员刘洋打开手机小程序,对准电脑屏幕上的一张猴子照片按下快门,不到5秒钟,结果就出来了。“它叫‘洋葱’,可信度85%。”刘洋说。在随后的演示图像中,“洋葱”的整个身体被打上若干个点位标记,研究人员通过分析这些点位的运动规律,就能深度解析其全生命周期的行为意图。
“母猴趴卧,不是累了在休息而是在向公猴发起‘邀配’。猴子冲我们呲牙,也许并不是威胁,而是释放安抚的信号。”郭松涛解释说,“AI框架就像一位翻译官,让我们通过算法,推断出动物行为背后的含义。”
如今,在研究成果与更加有力保护措施的支撑下,保护区内川金丝猴数量已由最初的11群1200多只,增长到如今的24群1900多只。秦岭川金丝猴的保护故事,是陕西生物多样性保护从“抢救性保护”走向“智能化治理”的生动写照。目前,川金丝猴正在秦岭这片广袤的山林间茁壮成长,科技创新正勾勒出人与自然和谐共生的美好图景。(王禹涵)
“天地空一体化”守护野骆驼
在新疆罗布泊野骆驼国家级自然保护区(以下简称“罗布泊野骆驼保护区”)内,三五成群的野骆驼远离人类,过着“与世隔绝”的悠闲生活。
有人会问,骆驼十分常见,为何还要保护起来。其实,骆驼分为家骆驼和野骆驼,家骆驼由人工饲养,数量庞大。而野骆驼数量则极为稀少,是我国一级保护动物。
近年来,罗布泊野骆驼保护区运用多种科技手段,建立起“天地空一体化”的网络监测体系,实现对野骆驼全方位、全过程的监测追踪,使其种群数量稳步提升。
如果野骆驼和家骆驼同时出现,大部分人可能都无法分辨。根据目前学界的主流观点,野骆驼和家骆驼在几十万年前从一个家族“分道扬镳”,开启了不同环境下各自的独立进化过程。科学家通过遗传基因比较发现,二者的基因差异达到2%—3%,因此可以判定为两个物种。
与家骆驼庞大的种群基数相比,野骆驼曾一度面临灭绝危机。20世纪90年代,全世界的野骆驼已经不足1000峰,且仅分布在我国和蒙古国境内。1988年我国将其列为国家一级保护动物,2002年世界自然保护联盟(IUCN)也将其列为极度濒危物种。
野骆驼保护迫在眉睫。2003年,经国务院批准,罗布泊野骆驼保护区升级为国家级保护区。该保护区位于新疆的东南部,毗邻甘肃和青海部分地域,总面积6.12万平方公里。
“野骆驼是荒漠生态系统的旗舰物种,在世界生物多样性保护中具有极为重要的地位和研究价值;一旦灭绝,将造成不可逆的后果。”罗布泊野骆驼保护区管理中心主任袁磊告诉记者,保护区的首要任务,就是确保野骆驼种群数量稳步提升,栖息地环境获有效保护。
袁磊介绍,野骆驼具有高度的警觉性,能在数公里之外察觉人类活动迹象并快速躲避。因此,过多的人类干扰会造成野骆驼生活栖息地破碎化,不利于种群恢复。
对此,罗布泊野骆驼保护区持续加强基础管护能力建设,建立生态监测站、视频监控平台、巡护执法监管系统,打造了“天地空一体化”网络监测体系,实现了对野骆驼全方位、全过程监测追踪,有效地保护了野骆驼的种群及栖息地,遏制了非法活动对野骆驼及其栖息地环境的扰动。
罗布泊野骆驼保护区管理中心高级工程师程芸介绍,“天地空一体化”网络监测体系涵盖了天上的北斗卫星导航定位监测、地面的红外相机监测和日常巡护执法监管、空中的无人机巡护监测等多种监测手段。
目前,保护区内水源地及动物通道已布设有50多台红外相机,用来捕获野生动物自然活动状态及对水源地的利用规律。多年来,红外相机累计获得数据记录10万余条。
野骆驼警觉性强,通过肉眼无法连续观测其生活状态。因此,保护区先后为28峰野骆驼安装了卫星跟踪项圈。研究人员可以据此实时获取野骆驼动态,掌握其长期的活动规律和迁徙习性。
虽然野骆驼练就了在极端环境下的生存本领,但生态环境的改变还是会给其种群带来影响。对此,保护区利用物联网技术,在重点区域架设沙尘暴自动监测站点、气象土壤自动监测站点和水质自动监测站点,集成多种类型和传感器,极大优化了生态监测数据的获取。
在一系列行之有效的保护举措下,罗布泊野骆驼保护区内野骆驼的种群数量稳步提升,由20世纪末的420峰左右,增加到近年来的680峰左右,占到全世界野骆驼总数的五分之三。
袁磊说,保护区将继续完善保护区生物多样性数据库,同时,建立集防火监控、林区管理、野外巡护、宣传教育、生态监测和地理信息六大功能于一体的保护管理系统,提升保护管理能力。(梁乐)
技术攻关繁育巧家五针松
暖阳洒在滇东北高原,一株株巧家五针松傲然挺立,针叶在阳光下泛着银光。
巧家五针松是国家一级保护植物,也是全球最濒危的100种物种之一,被誉为“植物界的大熊猫”。
1992年,中国科学院昆明植物研究所(以下简称“昆明植物研究所”)科考队在云南药山国家级自然保护区的悬崖峭壁间,意外发现了一种从未见过的松树。
“它有着独特的五针一束针叶,球果硕大饱满。经过研究鉴定,我们发现这是松科松属的新物种,遂将其命名为巧家五针松。”参与早期调查的昆明植物研究所研究员孙卫邦告诉记者,作为当地生态系统的旗舰物种,巧家五针松不仅蕴含着千万年演化的基因密码,更是维系区域生态平衡的关键一环,对植物区系、古地理和古气候变迁的研究具有不可替代的价值。
巧家五针松自然繁殖困难,种群数量稀少。此前,该物种栖息地呈破碎化,而且面临着人类活动及自然灾害的干扰,生存空间被不断压缩。
更为棘手的是,孙卫邦等人发现,巧家五针松种子空瘪率高,自然更新困难。“最初它们被发现时,就像被困在孤岛的幸存者,每一株都面临着生死考验。”孙卫邦回忆道。
面对岌岌可危的巧家五针松,一场跨越二十年的生命接力悄然展开。
昆明植物研究所联合多家单位成立保护团队,在巧家五针松原生地建立保护小区,架设围栏、安装监测设备,为巧家五针松筑起安全屏障。
“通过多年监测,我们在林下没有发现巧家五针松的自然更新,因此只有靠人工繁育才能扩大种群,最大限度保护这个物种,保护生物多样性。”云南药山国家级自然保护区管护局科研所所长胡艳萍说。
“为攻克种子繁育难题,我们尝试了无数次人工授粉和种子处理方法。”昆明植物研究所研究员马永鹏说,团队通过低温层积处理、激素刺激等技术,终于将巧家五针松的种子发芽率从不足10%提升至40%以上。
记者了解到,科研人员精心培育每株幼苗,从温湿度调控到病虫害防治,每个环节都倾注心血。
他们还将巧家五针松的迁地保育区扩大到昆明、楚雄、大理等地。在昆明西华公园内,十数株巧家五针松在阳光下茁壮成长,昆明植物园、云南省曲靖市麒麟区茨营林场更是成为繁育这种珍稀苗木的“诺亚方舟”。
2012年,首批100株人工繁育的巧家五针松幼苗回归原生地,开启了野外种群重建的新篇章。此后,科研团队持续开展监测,记录每一株回归植株的生长状况,根据反馈调整保育策略。
通过当地林业管理部门和科研人员的努力,目前,巧家五针松迁地保育苗木已达4000余株,野外回归植株超1500株,三代幼苗也首次“安家”野外。
“我们分析了监测数据,发现巧家五针松的人工繁育移栽存活率已达70%左右。”云南药山国家级自然保护区管理局科研所工作人员张天璧介绍,未来将增加多个移植点,确保这个物种不会消失。
如今,在云南药山,成片的新生巧家五针松在风中摇曳,它们与原生植株遥相呼应,见证着生命的延续与传承。(赵汉斌)
科技改变亚洲象生存困境
沟谷神秘,溪水潺潺。在云南西双版纳景洪市勐养镇三岔河,近70头野生亚洲象在野象谷悠闲觅食、玩水嬉戏。
“作为我国境内亚洲象唯一的栖息地,云南境内的亚洲象数量已从20世纪80年代的180头左右,稳步攀升到如今的300多头。”国家林业和草原局亚洲象研究中心主任陈飞告诉记者,这是我国在生物多样性保护取得的一大进步。
亚洲象是国家一级保护野生动物,也是被国家列入“十四五”抢救性保护的48种极度濒危物种。经过多年努力,亚洲象种群数量稳定增长,这背后离不开工作人员对这些雨林“宝贝”的悉心守护。
7年前,雄性亚洲象“阿宝”曾因频繁闯入云南普洱城区成为“网红”。在西双版纳亚洲象救护与繁育中心,“阿宝”经过6年的行为矫正与野化训练,于2024年5月17日重归雨林,成为我国首个经收容后野外放归的野象。
“通过跟踪观察,‘阿宝’野外生存状态良好,身体越发壮实,警惕性与野性也显著提升。”西双版纳傣族自治州亚洲象保护管理中心监测室主任周晨浩说。
当“阿宝”在雨林开启新生活时,保护人员的目光已投向另一场救援。
2024年8月22日19时,亚洲象监测员彭金福在景洪市大渡岗乡发现了一头行动不便的落单小象。经无人机跟踪监测显示,小象右后腿有明显伤疤,走路一瘸一拐,那模样看着就让人心疼。
经过西双版纳亚洲象救护与繁育中心专业兽医团队清创、营养支持及野外生存训练,4个月后,小象体重从100公斤增至300公斤,还成了救护人员的“跟屁虫”。
眼下,在西双版纳、普洱、临沧等亚洲象出没地,越来越多来自各行各业的人们加入亚洲象保护的队伍。“在专职从事亚洲象救助、照料和野化训练的‘象爸爸’队伍中,约30%是西双版纳本地人。”西双版纳亚洲象救护与繁育中心“象爸爸”陈继铭介绍。
作为旗舰物种和“生态工程师”,亚洲象可以通过取食、迁徙促进植物传播和森林更新。
曾几何时,野象栖息地碎片化一度加剧,基础设施扩张,导致象群迁徙廊道割裂,30%的原生雨林面临孤岛化风险,物种基因交流受阻。近十年来,尽管象牙贸易禁令收效显著,但边境地区盗猎仍零星发生。
同时,人象冲突也时有发生。监测数据显示,约60%的象群活动区域与村寨重叠,造成年均经济损失超千万元。
随着科技发展,这些野生亚洲象保护难题正被一一破解。
通过无人机、红外相机与地面传感器等多技术的融合应用,亚洲象活动轨迹与栖息环境得到全方位、实时监测。如今,亚洲象监测预警体系宛如一张精密的保护网,覆盖了约3300平方公里的亚洲象主要活动区域。915台红外相机、177套智能广播与一个个林间摄像头,突破了夜间和残缺影像识别难题,实现超99%的物种识别率。
“通过分析这些数据,科研人员能够精确掌握亚洲象栖息地的范围与变化情况,划定生态保护红线,开展有针对性的栖息地修复工作。”陈飞说,同时,科研人员也能及时发现受伤或需救助的野象,为救助工作赢得宝贵时间。
借助监测大数据,人们可以清晰辨明亚洲象的食性偏好和行动轨迹。2020年12月以来,西双版纳景洪市在大渡岗乡、景讷乡、勐旺乡等野象活动频繁的区域建起了1000多亩“大象食堂”。人们在这些区域种上了野芭蕉、甜竹、粽叶芦等亚洲象爱吃的食物,减少它们因觅食闯入农田、村寨的频次,既保障了它们的食物供给,又维护了当地居民的利益。
陈飞说,系统化保护和科学有效的措施,实现了亚洲象种群数量恢复与栖息地生态改善,科技将持续深度融入亚洲象的保护工作,也将照亮生物多样性保护前行之路。(赵汉斌)
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