用心守护生物多样性
宁杨翠
北京市生态环境保护 科学研究院
|推荐单位|
北京环境科学学会
北京是中华人民共和国的首都，是一座有着3000多年历史和800多年建都史的古城，也是一个拥有2100多万常住人口和1400多千米2建成区的现代国际化大都市。燕山、太行山两大山脉在西北方交会，永定河、潮白河等五大河流冲击形成了东南肥沃的平原，北京也因此有了一个诗意的名字—— “北京湾”。独特的地理位置和丰富的山水资源孕育了北京悠久的历史、灿烂的文化和丰富的生物多样性。
北京是世界上生物多样性最丰富的大都市之一。全市面积不足全国陆域国土面积的千分之二。截至2021年，北京全市共记录野生鸟种503种，超过全国三分之一。在城区，不足1千米2的北大燕园校区，就记录野生鸟种262种。
曾经，北京的生物多样性，也经历了一段由破坏到恢复的过程，北京奥运会福娃妮妮的原型——北京雨燕，就有一段这样的故事。北京雨燕作为北京市一级保护野生动物，它们的存在对保持生态系统的完整性、维持生态平衡、维护城市生态安全、改善城市人居环境和提升市民福祉，有着重要意义。在老北京人的记忆中，从天坛到太庙，从正阳门城楼到颐和园的八方亭，大雨之前，漫天飞舞着北京雨燕，是北京独树一帜的符号。
据推测，20世纪初，北京雨燕的数量大约为5万只。但是，在城市化进程中，北京雨燕栖息地——古建筑被拆除，环境污染，北京雨燕生存空间一再被挤压，北京雨燕数量一减再减。数据显示，2001年，北京雨燕仅存3000只左右。随着北京雨燕数量减少，越来越多的人认识到，保护生物多样性迫在眉睫。
生物多样性调查是生物多样性保护工作的基础。科学的调查数据，可以告诉我们，野生动植物邻居都有谁，在哪里，受威胁吗？如何保护？北京原有的生物多樣性调查工作，存在调查类群不全、调查时间不连续、调查方法不统一的问题，导致了生物多样性底数不清、变化情况不明，保护工作无从下手。2019年，我们在全市范围内，启动了包含13个类群的生物多样性调查工作。
在调查过程中，我们发现，传统动物调查面临两大问题：一方面，动物十分机警，行踪隐秘，追踪它们困难重重;另一方面，物种识别是一项专业性极高的工作，目前，专业人员数量有限，限制了工作进度。针对这一问题，我们创新地提出了“基于人工智能的生物多样性智慧观测”方法。
我们采用红外相机和高清一体化摄像机实现了物种照片、视频的自动采集，通过通信网络实现图像自动传输，基于深度学习算法的物种识别技术实现物种自动识别，搭建生物多样性数据平台实现物种信息自动统计分析。这一方法中，创新的关键环节在于物种识别。传统的物种识别主要采用图像比对方法，这就要求已识别图库的高样本量和待识别图像的高像素。但是，现实中动物图像采集困难重重，尤其是珍稀濒危动物数量少，行踪难觅，高样本量和高像素无法实现。
为了解决这一问题，我们建立了基于深度学习框架、卷积神经网络和增强数据模型的AI识别系统。技术上实现了低样本量、低像素、视频流、实时识别，达到行业领先水平。目前，我们在松山国家级自然保护区、翠湖国家湿地公园探索建立了两处生物多样性智慧观测小区，试运行以来，共采集有效图像8000余张，识别物种30余种。为北京实现生物多样性智慧化观测打下坚实基础。
截至2021年，团队共记录物种5086种，发现了北京新记录种70种，其中12种为中国新记录种，获得授权专项1项，软件著作权2项，编写地方标准5项，指南2项。野生动植物大都隐匿在人迹罕至的秘境之中，一条条物种记录，都见证了我们与秘境之间的缘分。
记得在一次调研中，团队来到一个超过40度的陡坡，又陡又滑。我不小心摔了出去，回过神来，我已经趴在了地上。我抬了抬头，不经意间，一丛高度不足10厘米、晶莹剔透的淡黄色植株映入眼帘。
职业的敏感性立刻让我开心地叫了起来，是辽吉侧金盏！惊喜瞬间淹没了惊吓，一刹那，我热泪盈眶。野外调查多年，心心念念的北京春花辽吉侧金盏，就这样第一次出现在了我的面前。我们的工作中有太多这样的小故事，就这样，我们的团队带着工匠精神和对自然的热爱，找到一个个隐匿在北京的动植物精灵，把它们保护起来。
还记得一开始讲到的北京雨燕吗？可喜的是，北京雨燕的数量在逐渐恢复，2021年数量超过1万只，是2001年的3倍多。2021年7月1日，天安门广场隆重举行庆祝中国共产党成立100周年大会，在场的每一位观众，都见证了北京雨燕上演的人燕相亲的和谐画面，这是每一位环保人，对建党百年的最好献礼。北京雨燕只是生态环境改善的一个小小的剪影，生物多样性保护，我们能做的还有很多。
保护生物多样性的行动可以很大，也可以很小，让我们行动起来，从一点一滴做起。当走进大自然：不惊动自然界中的动物，不将任何野生动植物带回家，发现受伤的野生动物及时向救护部门报告。发现违法行为及时向执法部门报告。
我们每个人，都身处这座城市，人与自然共享美好城市空间，是我们共同的目标。让我们一起携起手来，保护生物多样性，建设美丽北京。
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