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以无线射频辨识系统研究野生动物
上传时间:2020-06-17点击:881次

野外调查经常是生态学与动物学研究的重要环节。研究人员于自然环境中观察或进行实验,蒐集所需资料,在经过后续的数据分析后,据以回答研究初期所提出的问题。举野生动物研究为例,研究人员通常必须在自然环境中利用各种技术来侦查、辨认、捕捉、标记与追蹤野生动物,以取得所需样本。然而在自然环境中研究野生动物,是一件困难且具危险性的任务,因为许多野生动物分布在交通不便的荒郊野外;牠们可能有很大的活动範围与隐蔽的生活习性,导致研究工作充满挑战。所幸科技日新月异,许多技术面的问题已渐渐被克服,也减少了人员在研究野生动物的过程中,对动物及其栖地造成的负面影响。

在野外,当研究人员接近观察野生动物时,可能会对野生动物造成压力 (stress),并诱发野生动物产生紧张情绪、甚至做出逃跑与攻击行为;捕捉採样更可能对野生动物个体造成伤害。上述两种状况如果一再发生,不仅可能会使资料失去準确性,进而影响研究成果,更甚者可能会降低该野生动物族群的繁殖率与生存率,引发动物福利的争议与破坏生态环境的疑虑。

以无线射频辨识系统研究野生动物

图一 无线射频辨识系统,可植入动物或竉物体内做身份辨识,比一粒米略大。(图片来源:维基百科。https://en.wikipedia.org/wiki/Radio-frequency_identification)

鑒于上述的传统观察与标放的缺点,有许多生物信号标记追蹤技术 (biologging technology) 问世,让研究人员不需一再的接近或捕捉动物,纾解了部分缺点。其中一种技术是无线射频辨识系统 (radio frequency identification,缩写:RFID)。此一技术利用无线电将远端的位置或环境资讯等讯息传回给收讯者。无线电追蹤技术 (radio-tracking) 因此应运而生,被广泛应用在生态调查上:藉由在动物身上挂上无线电发报器,研究人员能依凭发报器所发出的特定频率无线电波辨识野生动物个体,可以从远端接收特定个体发出的讯号中取得相关的资讯。这些资讯不仅能包括位置讯息,有助于了解野生动物的活动範围与行为模式,有些也可以传送温度、湿度等生理与环境资讯。

近20年来,生物信号标记追蹤技术已有长足进步,例如RFID射频辨识标籤的体积大幅减小,甚至可以植入动物皮下(图一),而功能也更多样、电池续航力增加等。与传统的直接观察採样方法相比,无线射频辨识系统不仅为野外研究也提供了更大量且更精确的资讯,也让研究人员可以减少接近野生动物的频率,大幅降低了对野生动物的干扰。即便如此,在第一次使用上述方法时仍然需要捕捉动物,以将发报器或射频标籤安装置于动物身上,对动物个体仍有干扰,而装置在野生动物身上的标记物如果安装不妥,也会对个体造成负面影响。

以企鹅研究为例,在过去研究人员会将追蹤标定用的标带贴在企鹅的前肢上,后续研究却发现标带会破坏企鹅身体的流线性而增加游泳时的能量消耗;另有研究团队也指出标带会提高企鹅的死亡率并且降低生育率。因此如何改进研究野生动物的技术,一直是研究人员持续努力的课题。

例如,2014年有研究团队以遥控探测车 (remote-controlled rover) 接近观察国王企鹅 (king penguin),并监测企鹅的生理反应与行为变化(图请见http://www.nature.com/nmeth/journal/v11/n12/full/nmeth.3173.html)。该团队的研究成果指出,虽然企鹅会攻击未经伪装的探测车,但所受到的压力比研究人员进入企鹅群中还要低。

研究团队进一步将探测车改装成具有国王企鹅幼鸟的外观(但探测车的轮子暴露在外),结果具幼鸟外观的探测车不仅被接纳进入企鹅群中,甚至还被成鸟纳入羽翼下照护,显示企鹅幼鸟外观的探测车能有效减少企鹅所受到的压力。将具幼鸟外观的探测车应用于跳岩冠企鹅 (rockhopper penguin)、皇帝企鹅 (emperor penguin) 与南象海豹 (southern elephant seal) 的研究,也显示了类似的结果:恰当伪装的遥控探测车能使研究人员在研究野生动物时,减少对野生动物产生的负面影响。目前研究人员除了将遥控探测车伪装成更精细的动物外观之外,还準备让遥控探测车能发出叫声,模仿该动物的行为(以企鹅研究为例,让机器企鹅能做出下蛋、理毛与展翅等行为)等,期望能蒐集到更多更精确的科学数据,将有助于研究人员以双赢的方式揭开更多生命的神秘面纱。


参考文献

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