本文介绍了一种利用远程视频监控系统持续监测地面筑巢水鸟繁殖群体的实验方案。该系统包含五个用于监测单个鸟巢的摄像头和一个用于整体监测繁殖群体的摄像头，系统由汽车蓄电池供电，并通过太阳能电池板进行充电。
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方法文章
一种用于监测普通燕鸥（Sterna Hirundo）繁殖种群的视频监控系统
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
过去一个世纪以来，许多水鸟种群数量出现下降，其中包括普通燕鸥（Sterna hirundo），该物种分布广泛，但在其分布区内的某些栖息地已被列为濒危物种。目前已有水鸟监测项目用于长期追踪种群动态；然而，一些较为密集的监测方法需要进入繁殖群，可能对筑巢种群造成干扰。本文介绍了一种利用微创监控系统持续监测典型地面筑巢群落中普通燕鸥繁殖行为的实验方案。该视频监控系统采用无线摄像头，既可聚焦于单个鸟巢，也可覆盖整个群落，从而实现无需进入群落即可进行观察。监控系统由多个12 V汽车蓄电池供电，并通过太阳能板持续充电。视频通过连接硬盘的数字视频录像机（DVR）进行记录，硬盘可满后更换。DVR可放置于群落外部，以减少干扰。在本研究中，63天内共记录了3,624小时的视频，环境温度范围为12.8 °C至35.0 °C，最终获得3,006小时（83%）可用的行为数据。从录像中获取的数据类型多样；本研究中用于检测外部干扰并量化孵卵期间的筑巢行为。尽管本方案专为地面筑巢水鸟设计，但其核心系统可轻松调整以适应其他场景，例如集群树栖繁殖物种，因而可广泛适用于多种科研需求。
引言
普通燕鸥（Sterna hirundo，下文简称 COTE）是一种繁殖分布广泛的水鸟物种，已成为亟需开展保护与监测项目的代表性物种1。该物种曾因羽毛贸易而被大量捕杀，几近局部灭绝，直至20世纪美国联邦立法保护后，种群数量才得以恢复。然而，切萨皮克湾地区的普通燕鸥及其他多种水鸟种群数量持续下降，引发了人们日益增长的关注2。由于繁殖个体数量和活跃繁殖种群数量均显著减少，COTE 目前已被列为美国马里兰州的濒危物种3。据信，导致当前种群数量下降的胁迫因素包括：繁殖地的洪水与冲刷淹没4,5,6、人为干扰、与鸥类的竞争或被捕食7,8，以及被大角鸮（Bubo virginianus）和赤狐（Vulpes vulpes）捕食9,10。然而，各类胁迫因素的相对影响程度尚不明确。了解与繁殖周期不同阶段（如孵卵期、出雏后及成功离巢）相关的胁....
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方案
1. 视频监测系统的野外前准备
注意：这包括在野外现场施工前准备太阳能电池板、电池系统、相机和固定系统的必要步骤。
- 开始搭建太阳能电池板和电池系统时，剪切并焊接20根铜制绝缘10美国线规（AWG）电线（10根正极，10根负极），必要时安装环形端子。
- 剪切六根负极（黑色）和六根正极（红色）电线，长度约为2英尺，在每端剥除约1/4英寸至1/2英寸的绝缘层。
- 剪切四根负极（黑色）和四根正极（红色）电线，长度约为4英尺，在每端剥除约1/4英寸至1/2英寸的绝缘层。
- 在两根2英尺长的负极和正极电线的一端以及所有4英尺长电线的两端涂上一层薄薄的焊料。
注意：焊接有助于防止裸露金属在充电控制器中开裂，使电线更易于重复使用，同时确保最佳导电性。但此步骤并非必需。 - 在2英尺长正极电线的非焊接端安装3/8英寸环形端子，在2英尺长负极电线的非焊接端安装5/16英寸环形端子。
- 安装环形端子时，将剥好的电线穿过黄色套管，直至裸露金属到达边缘但不外露。
- 将四块太阳能电池板分别标记为C1、DVR1、DVR2和DVR3，并连接相应的电线。
- 对于C1和DVR2电池板，使用带翼电线连接器将一组4英尺长的正极和负极电线连接到太阳能电池板上的相应正极和负极端....
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结果
实施本视频监测方案将获得来自五个水鸟巢穴的近距离连续影像数据集，以及一组从高处视角拍摄的整个鸟群的影像数据。成功使用该系统将最大限度减少影像超出范围或图像质量不佳的时间，同时最大限度延长高质量影像的获取时间（图2；图3）。2017年夏季，摄像机被安装在波普勒岛（Poplar Island）上已产有一枚卵的巢穴中，因为成年燕鸥通常在产下完整的一窝卵（2–4枚）后才开始规律地守巢24。安装过程平均耗时1–2小时，包括在鸟群内部设置“摄像系统”箱体的时间以及在鸟群外部设置“数字录像系统（DVR system）”箱体的时间。通过在成年燕鸥规律守巢前安装摄像监测系统，可为其提供足够的适应时间。
功能完整的电子系统共采集到8个巢穴的3,120小时视频资料以及1个群体摄像头的504小时视频资料（
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讨论
对水鸟的监测可能造成干扰，研究人员在监测过程中对水鸟的干扰已被证实与巢穴弃置及繁殖成功率下降相关12,13,14。本文所述方案提供了一种侵入性极小的监测方法，使研究人员能够通过连续的视频记录来建立并记录地面筑巢水鸟的繁殖行为。
由于该方法具有最小侵入性，因此需要投入大量初期劳动，以确保在无研究人员在场时系统仍能平稳运行。研究人员在尝试使用该方法时，一个需要关注的问题是为汽车电池充电所需的电力维护。本文所介绍的系统为数字视频记录系统（DVR）配备三块太阳能电池板，为摄像系统配备一块太阳能电池板；然而，由于日照时长和太阳运行角度随纬度和季节变化，太阳能电池板的最大输出功率也会相应变化。我们建议在野外使用前对所有设备进行测试，并根据安装地点验证获得最大日照的正确倾角。目前已有多个非学术性的、用户友好的在线资源可帮助确定最佳倾角25,<.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本文报告的所有数据均根据帕图克森特野生动物研究中心动物护理与使用委员会批准的方案收集。本项目由马里兰州自然资源部资助，并得到美国地质调查局生态系统任务领域的支持。 视频制作由切萨皮克湾信托基金和帕图克森特之友资助。我们感谢美国陆军工程兵团、马里兰州环境服务局以及马里兰州交通部马里兰州港口管理局提供的总体后勤支持，并允许我们在现场进行视频拍摄。我们感谢马里兰大学的比尔·鲍尔曼博士（Dr. Bill Bowerman）和丹尼尔·格鲁纳博士（Dr. Daniel Gruner）在系统设计与实施过程中提供的建议。我们还要感谢比尔·舒尔茨（Bill Schultz）、凯特琳·雷因茨马（Kaitlyn Reintsma）和凯蒂·德沃斯（Katie DeVoss）在2017年夏季现场调试和实地安装过程中提供的帮助。最后，我们感谢迈克尔·格洛（Michael Glow）（内部审稿）以及匿名审稿人提出的宝贵意见。本出版物中提及的任何贸易名称、产品或公司名称仅用于描述目的，并不意味着美国政府对此表示认可。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Morningstar SS-20L-12V (2) | Morningstar Corporation | 3680192 | 充电控制器 |
| Renogy 100 W 12V 面板 (4) | Renogy | RNG-100D | 太阳能板 |
| LOREX LW3211 (6) | Lorex | LW3211-2PK | 带接收器的无线摄像头 |
| 锯木架 (4) | HDX | SH106 | |
| LOREX DV7082 | Lorex | DV7082W | 8通道1080p高清DVR；附带计算机鼠标 |
| 12V干电池吸收式玻璃纤维隔板（AGM）汽车电池 (6) | Optima | DS46B24R | |
| TCT LCD彩色显示器 | Kuman | X0013XAI51 | 迷你显示显示器 |
| 22英寸显示显示器 | Dell | S2218H | 用于办公室 |
| 18加仑塑料箱 (2) | Sterilite | 1446 | 塑料容器 |
| 黑色铜芯绝缘10 AWG电线 | Southwire | 22973257 | 黑色电线 |
| 红色铜芯绝缘10 AWG电线 | Southwire | 37113803 | 红色电线 |
| 3/8英寸环形端子 | Autocraft | 85417 | |
| 5/16英寸环形端子 | AutoCraft | 85445 | |
| 带翼电线连接器（红色） | Commercial Electric | 775304 | 连接器足够大，可容纳内部3根10AWG电线 |
| 12V公头直流适配器 (2) | Avue | 162537 | |
| 用于CCTV的公头直流2.1 x 5.5 mm电源插头 (4) | WinBook | 231001 | |
| 四端口直流电源分路器，1母转4 | ClearView | PWRSPIDER4 | |
| 1.5英尺木板 (5) | Home Depot | 461443 | |
| 5英尺木板 | Vigoro | RC 85N | |
| 1/4英寸 x 2英寸吊环螺栓 (8) | Everbilt | 816721 | |
| 5/16英寸六角螺母 (16) | Everbilt | 804886 | |
| 5/16英寸垫圈 (16) | Everbilt | 807220 | |
| SAE规格6不锈钢夹具 (8) | Everbilt | 670655E | |
| 60英尺BNC延长电缆 (6) | WinBook | 432377 | |
| 2英尺 x 4英尺木质胶合板 | Home Depot | 1502104 | 裁剪为1英尺 x 2英尺 |
| 5英尺金属钢筋 (8) | Weyerhaeuser | 35616 | |
| 弹力绳 (2) | HDX | 56128 | 用于固定盖子 |
| 15英尺 x 3/4英寸背胶粘带 | Velcro | 239540 | |
| 布基胶带 | Duck | 392875 | |
| 永久性记号笔 | Sharpie | 35010 | |
| 1/4英寸 x 400英尺白色菱形编织尼龙绳 | Everbilt | 72716 | |
| 防水电工胶带 | Scotch | 6143-BA-10 | |
| Schumacher 6A 12V自动电池充电器 / Carquest 8A电池充电器 | Schumacher / Carquest | SP6 / CQ-80CR | 两种可能的汽车电池充电器 |
| 6英寸钉子 (14) | Grip-Rite | 60HGC | |
| 18伏 1/2英寸电钻驱动器 | Ryobi | P208B | 电钻 |
| 25瓦标准功率电烙铁 | Weller | SP25NKUS | 电烙铁 |
| 含松香芯的铅基焊锡 | Bernzomatic | 354123 | 焊锡 |
| 电线剪 | Stanley | 84-199 | |
| 螺丝刀 | Husky | 146340142 | 来自14件套十字和一字螺丝刀套装 |
| 15英寸锯齿锯 | Home Depot | 122SS159 | |
| 橡胶锤 | HDX | 31030 | |
| 打桩机 | Everbilt | 901147EB |
参考文献
- Nisbet, I. C. T., Arnold, J. M., Oswald, S. A., Pyle, P., Patten, M. A. Common Tern (Sterna hirundo.). The Birds of North America. Rodewald, P. G. , Cornell Lab of Ornithology. Ithaca, New York, USA. (2017).
- Brinker, D. F., Mccann, J. M., Williams, B., Watts, B. D. Colonial-nesting seabirds in the Chesapeake Bay region: where have we been and where are we going? Waterbirds. 30 (1), 93-104 (2007).
- Maryland Natural Heritage Program.
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重印与许可
