最新中美研究：大熊猫足迹可用来鉴别其个体及性别

足迹也可以用来鉴别熊猫个体及性别，这项由昆山杜克大学、美国杜克大学、美国SAS公司JMP软件及中国大熊猫研究中心的合作研究近日发表在《Biological Conservation》 杂志上。

足迹不仅可以用于分辨动物的物种，类似于人的指纹，也隐含着个体特异的信息。通过对足迹照片的分析，确定动物个体的身份。

大熊猫是我国特有濒危动物，被国际保护联盟红色名录列为易危物种。但是在野外如何鉴别大熊猫个体，却一直没有理想的方法。不像虎、豹、雪豹等带有条纹或是斑点的动物，很难通过熊猫的毛色特征来判别熊猫个体。长期做行为研究的研究人员和饲养员可以通过外表识别个体。但是在野外，通过红外相机，2D成像，很难捕捉到这些特征。

传统的个体识别方法称做咬节法，用于大熊猫第三次和第四次调查。熊猫99%的食物都是竹子，但是熊猫咀嚼不细、消化率低，粪便中残留大量长度和形状都保存较完好的竹茎，这些竹茎片段被称之为咬节。通过测量咬节并计算平均长度，加上巢域大小的信息，可以鉴别个体并进行个体估算。但是这个方法存在准确率低的问题。 

DNA识别法在近些年来开始用于熊猫数量调查，包括第四次大熊猫调查。靠提取粪便外黏膜中的DNA来鉴别个体，准确率高。但这个方法存在很大的局限性，需要非常新鲜的粪便才能有效提取DNA，并且花费大、需要专门的实验室和研究人员进行分析。

本文第一作者，美国杜克大学尼古拉斯环境学院博士，昆山杜克大学助理教授李彬彬说，我们希望突破现有熊猫数量调查的局限性，提供一种准确率高、成本低、非入侵性创新型调查方法。尤其是重新重视之前被我们忽视的痕迹，利用统计方法上的突破解读这些脚印背后的信息。

足迹长期被用于追踪野生动物。“每一个物种都有独特的足部结构，每一个物种都需要针对这些不同开发的足迹识别技术。而熊猫相较于其他物种更复杂的足迹成为理想的足迹识别技术开发对象。”Jewell教授说道。Zoe Jewell和Sky Alibhai是本文合作作者，JMP软件研究人员，杜克大学兼职教授，WildTrack共同创始人。

通过对圈养已知熊猫的足迹进行收集分析，研究人员根据大熊猫野外地表介质复杂、地形复杂等特点，利用稳健的交互验证判别分析和聚类分析法，成功研发针对大熊猫的个体识别算法及模型。通过利用已知圈养熊猫个体在圈养及野外条件下的足迹进行模型验证，个体识别准确率可以达到90%。Alibhai博士说，对于性别，这个无法通过外表或是咬节法区分的特征，足迹识别法同样可以达到90%的准确率。

这个方法可以通过对个体内和个体间的差异进行区分比较，从而确定个体及数量。但是也要求，需要收集三个以上的足迹来保证预测准确性。“大熊猫野外栖息地看起来非常壮观但工作起来却也很艰难，山地坡陡而且落叶层和苔藓层厚。因此针对大熊猫，我们特意设计一些方法来减少这些因素的影响，并推荐一套野外使用的规范流程，提高野外足迹收集效率。”李彬彬博士补充道。野外只需要一把直角尺和一个能照相的手机，就可以进行数据采集。

熊猫足迹识别技术的交互界面已经做为一个插件添加在SAS公司的JMP软件内，照片导入后，只需要人工确定几个点的位置，软件就会自动进行变量提取和分析。为了支持保护工作，JMP将免费提供这个系统給实地保护工作人员和研究人员。同时SAS正与此科研团队开发利用深度学习进行图像处理，自动挑选有价值的图像，减少人工工作量。李彬彬博士表示：“我们希望通过开发一个低费高效的调查方法，利用起以前传统山野观察能得到的信息，赋予野外工作人员可以及时、独立地追踪评估自己保护区域内种群变化的能力。同时，对足迹的观察与收集，也可以增加公众参与和公民科学。毕竟，野外见到大熊猫，实在很难。这个方法也存在局限性，希望通过野外的应用和合作，我们可以融合更多新技术和想法，使之更为便捷高效。”

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