合作进行土地管理规划

合作土地管理规划倡议制定了保护美洲虎栖息地的综合计划,同时考虑到当地社区的生计。该计划强调参与式进程,让所有利益相关者(当地社区成员、政府机构、非政府组织和野生动物保护专家)积极参与其中。互动式研讨会鼓励参与者分享对土地利用、保护重点和资源管理的见解。这些研讨会既是收集意见的平台,也是宣传美洲虎保护在更广泛的生态系统中的重要作用的平台。

其中一个关键组成部分是纳入生物多样性评估,以美洲虎种群及其栖息地为重点,系统地评估生态系统的健康状况。社会经济因素(如农业实践、当地经济依赖性和文化价值)也在考虑之列,以确保计划在生态和社会方面都具有可持续性。为确保这些战略的有效性和持久性,成立了一个多方利益相关者委员会。该委员会促进持续对话,并提供随着环境和社会条件变化而调整计划的机制。这种参与式、适应性强的方法确保了美洲虎栖息地与可持续经济活动之间的和谐共存,并可推广到面临类似土地使用挑战的其他地区。

成功的促进工作有赖于几个有利因素。首先,熟练的主持人对于指导利益相关者研讨会、确保公平参与以及将不同观点综合为可行战略至关重要。获得有关当前土地使用情况的准确、全面的数据对于支持知情决策和确定保护行动领域也至关重要。

支持社区土地权利的法律框架对于增强当地利益相关者有意义地参与规划至关重要。这些框架使社区的要求合法化,并使他们能够积极参与保护行动。中立调解人有助于解决冲突和营造合作环境,尤其是在农业利益和保护利益交叉的地方。这些因素共同作用,在社区、政府和保护组织之间建立了信任,提高了透明度,并形成了强有力的合作伙伴关系--这是美洲虎栖息地可持续管理的基本要素。

来自不同背景的利益相关者对当地的生态条件、文化价值和土地使用方式贡献了宝贵的知识,从而制定出更加稳健、适应性更强的管理策略。这种包容性加强了社区与治理结构之间的关系,促进了对保护措施的更大认同和所有权。

一个重要的经验是,土地管理计划必须是动态的,而不是静态的。根据生态变化(如美洲虎数量、土地使用或气候的变化)定期重新审视和调整这些计划,对于确保计划的相关性和有效性至关重要。灵活性能够及时应对新出现的挑战,提高保护成果。

最后,我们了解到,在利益相关者之间建立牢固的、以信任为基础的关系可以促进对保护自然资源的集体承诺。这确保了美洲虎保护仍然是土地管理规划的核心优先事项,并为面临类似保护和发展压力的其他地区提供了可复制的模式。

生态旅游发展

生态旅游发展倡议的重点是创造以保护美洲虎为中心的可持续机会,同时展示塞拉多地区丰富的生物多样性。这一举措包括建立生态旅馆和导游服务,以突出美洲虎的栖息地和其他野生动物,如鸟类和大中型哺乳动物。我们精心安排了负责任的野生动物观赏活动,以尽量减少对人类的影响,最大限度地增加在自然环境中观察这些难以捉摸的大型猫科动物的机会。

教育讲习班强调美洲虎的生态作用和维持生态系统平衡的重要性。互动学习体验包括追踪方法、栖息地保护和顶级掠食者的重要性。此外,文化交流活动将游客与当地农村社区联系起来,阐明传统习俗,培养对该地区自然遗产的欣赏。

为了提高在全球生态旅游市场的知名度,营销战略宣传塞拉多地区独特的文化和自然景点。有针对性的宣传活动鼓励具有生态意识的国内外游客参与负责任的旅游活动,在为当地社区创收的同时直接支持自然保护。这种模式可以推广到其他地区,使经济发展与生物多样性保护相结合。

有效的生态旅游取决于多种有利因素,这些因素可增强基础设施和社区能力。关键的投资包括可持续的住宿设施、无障碍的教育中心以及维护良好的小径,这些都为生态游客创造了一个令人向往的环境。辅助培训计划可培养当地社区成员的接待技能,确保他们有能力提供卓越的服务并分享环境和文化知识。

与非政府环保组织建立合作伙伴关系,提供可持续旅游和生态监测方面的专业知识,对于使旅游业实践与保护目标相一致至关重要。市场营销援助对于提高人们对景点的认识和宣传塞拉多的生态意义(尤其是在美洲虎保护方面)至关重要,可吸引游客致力于支持这些工作。

以社区为主导的生态旅游计划已证明其在促进可持续生计、同时加强保护工作方面的有效性。一个重要的启示是,成功的生态旅游提供了替代收入来源,通过为当地社区提供经济独立,大大减少了偷猎的动机。随着居民从经济中获益,从事非法活动的动机就会减弱,从而有助于保护美洲虎和更广泛的生态系统保护。

通过积极参与增强当地社区的能力,培养他们对文化遗产和自然环境的自豪感。让居民作为利益相关者参与保护工作,可以加强他们对保护自然资源的承诺,促进共同的环境管理。这种参与培养了社区与环境之间的持久联系,确保保护工作保持可持续性、文化相关性,并受到后代的欢迎。

技术强化野生动物监测

该模块强调技术在监测野生动物种群和栖息地,特别是美洲虎方面的变革作用。作为顶级掠食者,美洲虎是生态系统健康的关键指标;了解它们的活动和栖息地使用情况对于有效保护至关重要。我们利用相机陷阱、无人机和遥感等工具,收集有关美洲虎行为和栖息地变化的高分辨率数据。经过战略定位的相机陷阱可以实时了解美洲虎的活动、繁殖和冲突情况,为适应性管理和快速反应提供支持。

这些技术与卫星图像相结合,可以全面了解栖息地的状况,跟踪土地使用的变化、植被覆盖以及偷猎等威胁。数据通过移动和卫星网络传输到中央平台,以便及时分析和协调保护行动。该计划将公民科学纳入其中,对当地社区成员进行数据收集和报告方面的培训,培养主人翁精神,提高当地能力。设备产生的电子垃圾通过认证回收得到负责任的管理。这种参与式、技术驱动的方法加强了保护成果和长期可持续性。

获得可靠的技术和可持续的资金对于照相机陷阱、无人机和笔记本电脑等设备至关重要。资金支持可以来自政府拨款、非政府组织和私营部门合作伙伴。与学术机构和技术公司的合作对于提供数据收集、分析和工具操作方面的培训至关重要。当地大学的参与可以促进研究机会,加强美洲虎保护方面的知识基础。

与野生动物管理机构建立牢固的合作关系,确保为当地管理战略提供数据信息,同时制定明确的数据共享协议,保障数据的道德使用。通过回收计划对电子垃圾进行负责任的管理,对环境完整性也至关重要。这些有利因素共同建立了一个强大的系统,可以有效地通过技术手段对野生动物进行监测。

通过参与式监测培养当地的管理能力,提高数据的准确性,培养社区的保护责任。直接参与可在从业人员和社区之间建立信任,提高透明度,促进对保护工作的长期支持。技术使用培训不仅能培养宝贵的技能,还能在野生动物保护、环境教育和生态旅游方面创造就业机会。

我们了解到,将先进技术与社区参与相结合是一种很有前景的保护方法:它将科学数据收集与当地知识结合起来,能够及时做出明智的决策,缓解人类与野生动物之间的冲突,支持栖息地的连通性。确保可持续的资金来源、负责任的电子废物管理以及持续的能力建设对于长期保持计划的有效性至关重要。

社区保护培训

这一组成部分强调为当地社区制定和实施综合培训计划,重点是野生动物保护战略、栖息地保护以及对社区和生态健康至关重要的有效冲突缓解技术。该计划包括多个保护关键方面的模块,如美洲虎的行为、顶级掠食者的生态作用,以及识别有利于野生动物安全移动的栖息地和走廊。

学员还将接受有关可持续农业实践的实用培训,以最大限度地减少对栖息地的侵占和对牲畜的捕食。例如,结合农林技术,在种植经济作物的同时种植遮荫树,有助于建立缓冲区,从而促进生物多样性,并为当地农民提供替代生计。该计划还涉及非致命性的冲突解决技术,如使用护卫动物和安装防护栏,同时开展社区宣传活动,促进共存。

这种培训模式可推广到面临类似人类与野生动物冲突的其他地区,为基于社区的保护和长期生态恢复提供了一种可扩展的方法。

要成功实施这些培训计划,需要采取合作的方式,包括与当地专门从事保护教育的实体、开展能力建设活动的政府机构以及支持监测工作和验证社区生成的数据的研究机构建立伙伴关系。这些合作有助于资源共享和专业知识的共享,从而创建一个强大的支持网络,使当地社区能够将培训转化为行动。

获得量身定制的教育材料,如有关当地生态系统、野生动物行为和社区案例研究的手册,对于培养随时准备采取行动的知情民众起着至关重要的作用。将传统生态知识与现代保护实践相结合也至关重要。当地长者和传统领袖的参与可确保培训与社区价值观产生共鸣,提高参与者的文化接受度和主人翁意识,使他们成为可持续实践和野生动物保护的倡导者。

从这些培训活动中获得的经验清楚地表明,将当地文化习俗和传统生态知识融入其框架中的计划能够显著提高社区参与度,并使其更加致力于实现保护目标。例如,利用与美洲虎有关的当地民间传说讲故事,可以培养社区成员与美洲虎之间的个人联系,灌输保护美洲虎的责任感。

此外,开展针对不同性别的培训对于增强妇女在保护工作中的领导能力至关重要。通过让妇女积极参与,这些计划加深了社区对野生动物管理实践的认同,并促成了更具包容性的决策过程。

我们了解到,以社区为基础的保护培训是建设具有复原力的社区的途径,这些社区在促进可持续生计的同时,优先考虑并保护其自然遗产。这些培训项目的持续参与和定期强化对于保持积极性、更新技能和确保长期保护成功至关重要。

在这张图片中,我们可以看到一只受监控的美洲虎在我们的一个研究区域内活动。
南美洲
Letícia
Benavalli
社区保护培训
技术强化野生动物监测
生态旅游发展
合作进行土地管理规划
将性别观点纳入保护工作
在这张图片中,我们可以看到一只受监控的美洲虎在我们的一个研究区域内活动。
南美洲
Letícia
Benavalli
社区保护培训
技术强化野生动物监测
生态旅游发展
合作进行土地管理规划
将性别观点纳入保护工作
将动物园和人类照料的动物纳入科学技术驱动的研究和保护项目中

世界各地的现代动物园和水族馆提供了独特的机会,在动物护理、物种保护和公众教育方面贡献了专业知识,为现代保护和科学研究奠定了坚实的基础。通过与这些机构密切合作,并利用它们生成的数据和见解,GAIA 计划旨在弥合原生境和非原生境保护工作之间的差距。人类照料下的动物可以作为了解物种的生物学、行为和对环境变化的反应的宝贵模型。此外,动物园的受控条件允许在更可预测和更方便的环境下开发和测试先进技术,如动物传感器和人工智能系统,然后再部署到野外。

该模块的重点领域包括

  • 为传感器数据的人工智能管道开发生成参考和训练数据。通过在大型鸟舍中人工饲养的秃鹫身上部署标签并同时对其行为进行重新编码,我们能够为人工智能的训练创建一个配对数据集。 有了训练有素的人工智能,就不再需要观察动物来检测相关行为(如进食);人工智能能够非常可靠地从传感器数据中预测行为,让我们深入了解目标动物的一生行为。
  • 教育和公众参与:柏林动物园将 GAIA 的研究成果纳入其教育计划,并在媒体关系和公众宣传方面开展合作,提高公众对生物多样性保护和技术创新的认识和参与。向游客介绍最先进的工具及其对野生动物保护的影响。

GAIA 计划的一个主要目标是尽量减少对动物个体的影响,而且这种影响只能是绝对必要的。对于狮子和秃鹫,柏林动物园和柏林 Tierpark 都进行了广泛的测试程序(在德国动物测试和动物福利系统内)。兽医专家针对动物园动物和野生动物开发并测试了相关技术,这些技术被认为是安全的,并且符合严格的动物福利要求。此外,GAIA 内部和其他研究小组都有关于对相应物种进行标记和套圈的效果的长期经验和数据。例如,事实证明,给秃鹫贴标签不会对鸟类的福利、健康或繁殖产生任何不利影响。研究发现,秃鹫带着标签能活很多年,有相似的运动和觅食行为,还能生育后代。

GAIA与柏林动物园的合作也强调了该倡议在GBF目标21 "确保知识的可用性和可及性,以指导生物多样性行动 "意义上的交流和知识转让目标。这一领域的活动不仅针对广大公众,提高他们对生物多样性保护和技术创新的认识,而且还针对国家和国际层面的政治决策者。例如,GAIA 非常积极地与德国和纳米比亚的政治利益相关者进行磋商,并参加了在比利时布鲁日举行的世界自然保护联盟 2024 年地区保护论坛。

建立基于卫星的物联网通信系统

环境变化研究中所关注的相关生态过程和事件通常发生在陆地通信基础设施无法到达的偏远地区。在这些地区使用动物标签在野外生成的数据通常只能延迟数天甚至数周才能传输。为了克服这种延迟并确保预警系统不会出现延迟,GAIA 开发了一个用于标签的卫星通信模块以及一颗在低地球轨道(LEO)运行的超小型卫星:为了能够将收集到的数据和信息从发射节点直接传输到低地球轨道(LEO)卫星,新型标签中将集成一个高性能卫星物联网无线电模块。这将确保提取数据的即时、安全和节能传输。该通信系统以地面 mioty® 技术为基础,并将适应该项目的卫星典型频段,如 L 波段和 S 波段。物联网领域有时会用到典型的通信协议,这些协议通常是为小数据包设计的。因此,mioty® 系统的进一步开发还将致力于提高数据传输速率和信息大小,以实现图像传输等应用场景。

卫星物联网系统将是无延迟通信的关键,因此也是预警系统的关键。它极大地促进了 GAIA 系统实现 GBF 目标 4 "阻止物种灭绝、保护遗传多样性和管理人类与野生动物的冲突"。

GAIA 研发工作的很大一部分由德国航天局(DLR)资助。这不仅为开发标签中的 mioty® 通信模块、超小型卫星的首批模块和概念提供了预算,还为进入空间技术利益相关者生态系统提供了机会。新成立的 Rapidcubes 公司成为卫星开发计划的重要合作伙伴,项目后续阶段的计划包括与德国航天中心现有基础设施(如海因里希-赫兹卫星)的合作。

地面 mioty® 协议在卫星通信中的应用取得了成功。2024 年 7 月,阿丽亚娜 6 号将一颗实验性超小型卫星送入低地球轨道。此后,对通信协议进行了测试和改进,以便将来应用于 GAIA 早期预警系统。

开发新一代动物标签和设备网络中的数字蜂群智能概念

为了实现 GAIA 计划的目标,开发并应用高科技环境变化预警系统,新一代动物标签是关键的组成部分。GAIA 团队正致力于微型动物标签的硬件和软件开发,该标签采用了带摄像头和图像处理功能的最低功耗传感器技术。这些标签将是能源自主的,最适合秃鹫的解剖结构,并且是正在开发的其他技术功能的基础,如用于行为检测和图像识别的板载人工智能以及基于卫星的物联网通信系统。

此外,GAIA 还在开发分布式人工智能和微处理器网络的概念,即像蜂群一样行动的动物标签。与自然界的蜂群智能类似,GAIA 计划正在绘制微处理器特设网络中的数字蜂群智能。这些自发形成的网络是分布式和基于传感器的海量数据分析的基础。沿着这条路走下去,秃鹫标签等就有可能在觅食活动期间出现在同一地点,相互连接并分担人工智能分析和数据传输等任务。

GAIA 合作伙伴的跨学科和跨部门合作是这一组成部分取得成功的关键因素:Leibniz-IZW 提供了有关秃鹫的生物学和兽医学知识,并为新标签的技术设计提供了目标。弗劳恩霍夫国际信息研究所(Fraunhofer IIS)提供了节能硬件、电子和机械以及微型装置软件方面的专业知识。柏林动物园为设计提供了环境和接触动物的机会,并在不同阶段对原型进行了测试。乌干达保护基金会等非洲伙伴组织为深入实地测试标签原型提供了环境。

经过数年的设计和开发,新标签系统的原型于 2024 年 11 月在乌干达的野外进行了测试。野生白背秃鹫身上安装了被称为 "数据收集标签"(DCT)的原型,该标签具有 GAIA 标签的许多(尽管不是全部)创新之处。标签在 14 天后从秃鹫身上释放,并使用 GPS 和 VHF 信号进行收集,以便对硬件和软件性能进行全面检查,并对收集到的数据进行评估。这些分析将大大有助于进一步开发该系统。

人工智能用于行为识别、尸体检测和图像识别

对于生态研究和 GAIA 使用案例来说,有必要在偏远荒野地区长期可靠、准确地识别不同动物物种的行为。为此,GAIA 的科学家们开发并训练了一种人工智能(AI),它可以根据 GPS 和加速度数据进行行为分类,并准确地告诉我们,例如,安装了动物标签的白背秃鹫在任何特定时间和地点正在做什么。这种人工智能最终将直接在 GAIA 动物标签上运行,并从传感器数据中生成行为信息。第二步,科学家们将由此分类的行为与来自标签的 GPS 数据相结合。利用空间聚类算法,他们确定了某些行为发生频率较高的地点。通过这种方法,他们获得了秃鹫进食的空间和时间精细分辨位置。最后但并非最不重要的一点是,GAIA 正在开发一种图像识别人工智能,用于分析新标签系统的集成摄像头拍摄的照片。所有这些算法都将直接在标签上运行,并能执行高效的嵌入式数据处理。这也对图像识别人工智能提出了非常特殊的要求,因为它必须以特别小的数据量运行。为此,GAIA 团队正在为稀疏人工智能开发适当的策略和模型。

这种新型尸体检测管道是阻止物种灭绝和管理人类与野生动物冲突的关键资产,因此符合 GBF 目标 4。该管道可迅速检测到秃鹫的死亡或秃鹫正在捕食的动物的死亡。这两种情况都与阻止物种灭绝有关:在秃鹫尸体上投毒是许多秃鹫物种数量减少的重要原因。由于秃鹫在寻找食物时采用社会策略,一具被毒死的尸体可以杀死数百只鸟。GAIA 计划的科学家们已经证明,给秃鹫贴上标签可以及早发现死亡的秃鹫,并将尸体移走。给秃鹫贴上标签并使用这里介绍的人工智能管道,可以大大减少进一步的死亡。其次,及早发现濒危物种的偷猎事件,可以在当地全面制止偷猎行为,为防止物种灭绝做出重大贡献。

这一组成部分有两大有利因素。首先,将野生动物生物学和数据分析/人工智能开发方面的专业知识集于一身。事实证明,在野生动物生态学、特别是秃鹫行为学以及人工智能的代码开发和算法训练方面拥有丰富的经验是绝对必要的。其次,只有通过野生动物研究所和动物学组织的合作,才能获得大量的训练数据--这是成功开发人工智能的关键因素之一。秃鹫被圈养在一个大型鸟舍中,可以通过标签和相关行为的视频记录来收集数据。只有这样才能同步对参考数据和人工智能算法进行训练。

在这一构建模块中,GAIA 取得了各种实际成果:首先,完成了基于传感器数据的秃鹫行为分类以及进食集群和秃鹫尸体检测的两种综合人工智能算法的开发,并在同行评审的科学杂志(https://doi.org/10.1111/1365-2664.14810)上发表。人工智能分析流水线已在商用标签的传感器数据上有效运行了数年,并为数百个潜在的尸体地点提供了 GPS 定位--这是护林员实地巡逻的重要信息来源。其次,还为乌鸦开发了类似的人工智能管道。它同样高效,可用于北美或欧洲等地的死亡率监测。第三,GAIA 演示了可以训练一种极其稀疏的图像识别人工智能,以便从新标签相机的照片中检测物种。第四,GAIA 的一项概念研究表明,在同一地点出现的标签可以形成特设网络(数字蜂群),在该网络中可以共享人工智能计算和其他任务,如联合回程。