Brug fodaftryk til at identificere og overvåge kæmpepandaer i naturen

Fodspor efterladt af kæmpepandaer i naturen kan bruges til at identificere den enkelte panda, der lavede dem og bestemme dens køn, viser en ny Duke University-ledet undersøgelse af et internationalt team af bevaringsforskere.

Den nye tilgang bruger et interaktivt softwareværktøj kaldet Footprint Identification Technique (FIT) til at "læse" og analysere digitale billeder af fodaftryk, som indsendes elektronisk til en global database til matchning.

Feltprøver viser, at teknikken præcist identificerede individuelle dyr og deres køn mere end 90 procent af tiden.

Denne nøjagtighed, kombineret med systemets brugervenlighed i marken - en smartphone og en lineal er alt hvad du behøver for at indsamle og indsende billeder - gør det særligt velegnet til at studere en art, der er så undvigende som kæmpepandaen, sagde Binbin Li, adjunkt i miljøvidenskab ved Duke Kunshan University, der ledede undersøgelsen.

"Kæmpe pandaer lever i fjerntliggende og svært tilgængelige områder, og deres befolkningstæthed er så lav, at faktiske observationer af pandaer ikke er almindelige. Det, vi ser meget af, er fodaftryk og afføring, "sagde Li, der har en sekundær fakultet udnævnelse ved Duke Universitys Nicholas School of the Environment.

Identifikation af individuelle dyr baseret på en DNA -analyse af deres fækale affald giver præcise resultater, hun sagde, men er dyrt og kræver meget friske prøver og sofistikeret laboratorieudstyr. At forsøge at identificere en panda ved hjælp af estimater af dens bidstørrelse - baseret på den gennemsnitlige længde af bambusfragmenter, der findes i dets affald - er mindre teknisk, men ikke særlig præcis, da mange pandaer i det samme geografiske område kan have lignende bid.

Fodspor, på den anden side, er unikke for hvert enkelt dyr, lidt som fingeraftryk hos mennesker.

"Hver art har en unik karakteristisk fodstruktur og pandaen, i særdeleshed, har en smukt kompleks fod, der gør den til en perfekt kandidat til overvågning med FIT, "sagde Zoe Jewell, hovedforsker ved JMP Software og adjungeret fakultetsmedlem ved Duke's Nicholas School.

Softwaren er baseret på en tilpasset statistisk model, der bruger krydsvalideret diskriminant analyse og klyngemetoder til at "læse" en pandas fodaftryk og identificere dens kendetegn. Baseret på disse data, programmet kan identificere dyrets køn og fastslå, om dets udskrifter allerede er i FIT -datasættet eller nye til det, sagde Sky Alibhai, som også er hovedforsker ved JMP Software og adjungeret fakultetsmedlem ved Duke's Nicholas School.

Den nye teknik kan vise sig at være særlig nyttig til overvågning af genindførelsen af ​​fængslede pandaer tilbage i naturen, sagde Zhang Hemin, direktør for China Conservation and Research Center for the Giant Panda, hvor felttestene blev udført. Nye filtrerings- og kategoriseringsfunktioner, der udvikles med SAS, et dataanalysefirma baseret i Cary, NC, vil give systemet mulighed for hurtigt og effektivt at behandle stigende mængder af digitale data i takt med genindførelse og vilde populationer stiger, Jewell tilføjet.

Fordi det er let at bruge og kræver minimal træning, systemet vil også tilskynde til større deltagelse af borgerforskere, hvem kan indsende billeder ved hjælp af en offentlig grænseflade kaldet Conservation FIT, som Jewell og Alibhai lancerede tidligere på året via WildTrack, en ideel bevaringsorganisation, de leder.

Forskerne offentliggjorde deres peer-reviewed papir 20. december i tidsskriftet Biologisk bevarelse .

"Kæmpe pandaer er svære at tælle - de er genert og lever i fjerntliggende bjerge. Alligevel må vi vide, hvor mange der er, hvis vi skal forhindre deres udryddelse. Fodaftryksteknikken er et stort gennembrud i vores evne til at tælle dem, "sagde Stuart L. Pimm, Doris Duke Professor i Conservation Ecology ved Duke's Nicholas School, der ikke var forfatter til den nye undersøgelse, men har arbejdet sammen med dens forfattere om tidligere forskning.

FIT-software er en tilføjelse til JMP-software fra SAS og kan tilpasses til brug på en lang række forskellige arter og i forskellige terræn.

Indtil videre er den blevet udviklet til brug på 15 arter ud over kæmpepandaer, og der arbejdes på at udvide listen til at omfatte tre arter af truede store katte:jaguarer i Amerika, sneleoparder i Asien, og geparder i Afrika og Mellemøsten.