小型哺乳动物发出的警示信号，科学家终于能看懂了

研究人员现已开发出一种通过分析足迹来识别和监测小型哺乳动物的新方法。该方法在两种几乎难以区分的象鼩物种上进行了测试，准确率高达96%，为保护科学提供了一种前景广阔的新工具。
《生态学与进化前沿》杂志文章的合著者、杜克大学尼古拉斯环境学院的佐伊·朱厄尔博士表示：“我们开展这项研究有两个主要动机。首先，是为了找到一种更好、更符合伦理且科学上更可靠的方法来监测即使是最小的物种；其次，是为了提供一个可靠且广泛的生态系统完整性指标，该指标可以常规且定期应用——就像地球的一个新脉搏。”
小型哺乳动物为何重要？尽管体型小巧，它们在生态系统中扮演着至关重要的角色，并且对环境变化反应迅速。由于这种敏感性，它们种群的变化可以作为生态破坏的早期预警信号。然而，准确监测它们并非易事。许多小型哺乳动物是科学家所说的“隐秘物种”，即从外观上几乎无法区分。
用于测试这种新足迹技术的两种物种——东岩象鼩和灌丛象鼩，就体现了这一挑战。尽管它们看起来几乎一模一样，但生活在不同的栖息地，面临着不同的环境压力。
朱厄尔解释道：“通常只能通过DNA来区分隐秘物种，但这种方法可能速度慢、具有侵入性且成本高昂。弄清楚它们分别是哪种物种非常重要，因为尽管这些物种看起来可能一样，但它们面临着不同的环境威胁，在环境中扮演着不同的角色。例如，在我们的研究中，一种象鼩只生活在岩石栖息地，另一种则生活在沙地，它们在各自的环境中都可以独立作为指示物种。”
足迹如何揭示物种身份？虽然这两种象鼩外观相似，但它们的足部并非完全相同。足部形状的细微差异会在它们留下的足迹中形成独特的图案。研究团队专注于捕捉和分析这些差异，训练计算机模型来识别哪些足迹属于哪个物种。通过将足迹识别视为一个数字追踪问题，科学家们旨在用一种更快、更实用的替代方法来取代侵入性强且成本高昂的监测方法。
南非的实地研究中，研究人员从特尔佩里翁自然保护区和茨瓦卢卡拉哈里保护区两个地点收集象鼩。所有18只灌丛象鼩都在茨瓦卢发现，而19只东岩象鼩则在两个地点都有发现。一些东岩象鼩的栖息地与灌丛象鼩非常接近，这令人惊讶，因为茨瓦卢卡拉哈里保护区原本不在该物种的预期分布范围内。这种意外的分布重叠凸显了更好的监测工具的重要性，因为物种可能在未被察觉的情况下扩大或改变分布范围。
研究人员使用特制陷阱捕捉象鼩，陷阱内有柔软垫料和它们喜爱的食物（如燕麦、花生酱、马麦酱），随后将其转移到足迹收集箱。箱内的特殊纸张和炭粉促使象鼩行走，留下清晰足迹，之后所有象鼩均被完好放归原捕获地。
将足迹转化为数据时，研究人员用形态测量软件分析足迹的高分辨率图像，测量形状和大小特征，重点关注能提供最清晰独特特征的前足足迹，最初确定了100多个潜在测量指标。随后通过统计测试确定最有效区分两物种的特征组合。
无需侵入性方法的高准确性：通过分析，选择了9个关键足迹特征，并在未见过的图像和足迹组上测试，所有试验中物种正确识别率达94%至96%。结果表明，足迹分析是一种简单、经济、非侵入性的方法，可确认物种存在并追踪种群数量和地理分布变化。研究团队计划通过更多数据集训练新模型，将该方法扩展到其他物种，并希望比较足迹分析与其他非侵入性监测技术，探索不同工具的协同作用。朱厄尔说：“小型哺乳动物几乎存在于地球上每个生态系统，我们的技术足够灵活，可适应所有生态系统。”