《Wildlife Society Bulletin》：Integrating fecal DNA and telemetry to estimate wildlife densities in anthropogenic landscapes
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本文评估了基于样方的空间捕获-重捕（SCR）采样设计在发达景观中估算白尾鹿密度的有效性，并探讨整合遥测数据是否能提高密度估算的精确度或增强生物学推断。研究通过在美国北卡罗来纳州城乡梯度两类区域（乡村与郊区）进行粪便DNA（fDNA）采样，发现整合遥测数据虽未显著提升总密度估算精度，但实现了性别特异性空间利用与密度估算，为克服郊区SCR研究中重捕率低等挑战提供了关键见解。
摘要
种群密度估算是野生动物管理工作的核心，但在人为主导的景观中，由于地块面积小、准入限制多以及绿地有限，密度估算面临挑战。可靠的密度估算对于管理白尾鹿（Odocoileus virginianus）尤为重要，因为其在城市化地区的高丰度增加了对准确种群评估的需求，以指导管理并减少负面的人-野生动物互动。本研究评估了（a）使用基于样方的空间捕获-重捕（SCR）采样设计来估算发达景观中鹿密度的有效性，以及（b）整合遥测数据是否能提高密度估算的精确度或生物学推断。
研究区域
研究位于美国北卡罗来纳州达勒姆和奥兰治东部的皮埃蒙特区。设有两个研究区域（各约8.9 km2）：伊诺河州立公园（ER）和乌姆斯特德路（UR）。ER代表乡村景观（单一未开发地块，主要为森林），UR代表郊区景观（私有与公有土地混合，24栋房屋/km2）。
方法
研究将样方定义为0.1公顷区域，在每个研究区域内，将样方以2×2排列（即一个包含4个样方的集群）。集群中心点随机选择，集群间距至少400米，集群内样方间距60米。粪便采集在2022年7月（UR）和9月（ER）进行，为期3周，每周采样一次（即每个地点3个采样场合）。每个0.1公顷样方进行区域搜索，采集新鲜粪便颗粒进行DNA提取。使用微卫星标记进行基因分型，识别个体鹿。同时，利用同期GPS项圈研究获得的遥测数据（每日随机选取一个位置点以减少自相关）。使用R包secr拟合两个SCR模型：一个仅使用fDNA数据，另一个整合fDNA和遥测数据（集成模型）。模型使用风险半正态检测函数，基线检测概率（g0）在不同地点保持恒定，空间利用（σ）因性别而异，密度（D）因性别和研究区域（乡村和郊区）而异。
结果
在乡村研究区（ER）采样54个样方，郊区研究区（UR）采样52个样方（涉及35位土地所有者）。共收集223份粪便样本，质量控制后保留197份用于分析。基因分型错误率低（等位基因缺失率为0.02%，无假等位基因），扩增成功率为88%。共识别出157只独特个体鹿（ER：64只，48雌16雄；UR：93只，64雌29雄）。总重捕次数为20次（18雌2雄）。由于雄性重捕次数过低（n=2），仅使用fDNA的性别特异性SCR模型难以收敛，因此拟合了简化版fDNA模型（不区分性别）。该模型估算ER密度为54只/km2（95% CI = 34–88），UR密度为79只/km2（95% CI = 50–124）。空间利用（σ）为189米（95% CI = 151–236），基线检测概率（g0）为0.04（95% CI = 0.02–0.06）。整合模型估算的总密度与fDNA模型相似（ER: 54只/km2, 95% CI = 35–84; UR: 75只/km2, 95% CI = 48–117），精度仅有小幅提升（CV从0.25降至0.23）。但整合模型能够估算性别特异性参数：雌性空间利用（σ = 193米, 95% CI = 184–202）显著小于雄性（σ = 330米, 95% CI = 316–345）。ER和UR的雌性密度分别为48只/km2（95% CI = 30–76）和64只/km2（95% CI = 40–101），雄性密度分别为6只/km2（95% CI = 4–11）和11只/km2（95% CI = 6–18）。雌性比例（π）估算为0.83（95% CI = 0.23–0.78）。
讨论
本研究证明，基于样方的fDNA SCR采样设计能成功估算城乡梯度景观中的鹿密度，但也揭示了在零散准入和小地块区域的重要设计考虑和局限性。样方采样能够覆盖郊区异质性地块，但准入限制普遍存在，影响了获得足够重捕数所需的采样努力。重捕几乎全部发生在集群内间距约60米的样方间，而无个体在不同集群（间距>400米）间被检测到，表明集群内间距强烈影响获得SCR分析所需空间重捕的可能性。整合遥测数据通过稳定性别特异性参数估计（尤其是雄性空间利用）改善了模型性能，尽管总体精度提升有限。低雄性重捕率阻止了仅凭fDNA进行性别特异性密度估算，而整合遥测数据解决了这一问题。两个研究点的密度估算均高于基于狩猎收获的区域估算值，这可能反映了采样时（狩猎前）幼鹿比例高以及更精细的空间尺度。
管理意义
基于样方的SCR采样使用非侵入性fDNA为估算郊区景观中的鹿密度提供了一个框架。小样方允许覆盖不同土地利用和地块类型，减少了后勤障碍，同时仍能捕捉景观异质性。优先考虑重捕同时又采样不同景观的样方间距仍然是获得无偏且精确密度估算的要求，集群采样设计可能提高效率。当重捕不足导致密度估算不精确或无法进行时，可能需要替代数据流（如遥测）；然而，研究的具体目标和后勤情况将驱动成本效益方法（例如，补充数据的成本与努力 vs. 增加fDNA采样的成本）的选择。
