小型哺乳动物的种群变化往往不如大型旗舰物种那样引人关注,但其灭绝风险被认为可能对生物多样性造成更隐蔽的冲击。由于许多小型哺乳动物外观相近、生态位差异却显著,传统监测与物种识别面临难度。
杜克大学尼古拉斯环境学院研究人员开发了一种基于足迹的识别与监测方法,并在两种外形几乎相同的岩石长鼻鼠(sengi)物种上进行测试,识别准确率达到94%至96%。相关研究由Zoë Jewell博士等人共同完成,发表在《生态与进化前沿》杂志。
Jewell表示,研究的动机包括:寻找更好、更具伦理性且更严谨的方式监测包括微小物种在内的野生动物;以及提供一种可常规、定期应用的生态系统完整性指标,用于持续追踪环境变化。

研究团队指出,小型哺乳动物在生态系统中具有关键作用,且对环境变化高度敏感,其种群波动可作为生态扰动的早期信号。然而,许多物种属于“隐蔽”类群,往往需要借助DNA手段才能区分,过程相对缓慢、具侵入性且成本较高。
本次测试对象为东部岩石长鼻鼠与布什维尔德长鼻鼠。研究人员称,尽管两者外观相似,但面临的环境威胁与生态角色并不相同:在研究所涉及的情境中,一种主要生活在岩石栖息地,另一种则生活在沙地环境,因而可分别作为不同生境的指标物种。
研究人员在南非特尔佩里恩自然保护区和茨瓦卢卡拉哈里保护区采集样本:18只布什维尔德长鼻鼠仅在茨瓦卢卡拉哈里保护区发现;19只东部岩石长鼻鼠分布于两个地点,其中部分个体的栖息地与布什维尔德长鼻鼠相距很近。研究团队称,东部岩石长鼻鼠在茨瓦卢卡拉哈里保护区的发现出乎意料,因为该地位于其预期分布范围之外,这也凸显了改进监测手段的必要性。

在采集过程中,研究人员使用专门设计的陷阱捕获长鼻鼠,陷阱内放置垫料,并以燕麦、花生酱及马麦酱作为诱饵。随后,个体被引导进入足迹采集盒:盒子两端铺设涂有木炭粉的特殊纸张,动物通过时留下足迹,之后被无害放归原处。
研究团队将足迹数字图像输入形态测量程序,提取可区分物种的形状与尺寸特征。研究人员选择前脚足迹作为分析对象,原因是其图像更清晰、辨识度更高。分析共检测出100多个潜在特征,并通过统计分析筛选出最具判别力的特征组合。
最终,研究人员选取九个诊断特征,对单张图像及预留足迹集进行测试评估。结果显示,该足迹识别方法在各项测试中的识别准确率为94%至96%。

研究团队表示,该技术可用于长鼻鼠足迹图片的识别,作为一种非侵入、成本较低且操作相对简便的方式,用于检测不同物种的存在,并监测其种群与分布变化。研究人员还计划将该方法扩展至其他物种,利用新的数据集训练类似模型,并在未来与其他非侵入式监测方法进行对比,评估其互补性。
Jewell称,几乎所有生态系统中都存在小型哺乳动物,该技术具备适应不同生态系统的灵活性。
