Fototrappolaggio scientifico: gestire un progetto di studio
I diversi aspetti e parametri da valutare per gestire un progetto di studio scientifico tramite fototrappole
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Indice
Le basi del fototrappolaggio scientifico
Lo sforzo di campionamento
Lo sforzo di campionamento (Sampling Effort) negli studi con fototrappole è misurato in “camera-trap/days” che si calcola moltiplicando il numero di fototrappole utilizzate x il numero di giorni in cui queste trappole sono state operative sul campo. In alcuni casi si parla di “camera-trap/nights” quando le fototrappole sono state impostate per lavorare solo durante la notte (in studi dedicati a specie di Mammiferi esclusivamente notturni). Si può ottenere lo stesso valore di “camera-trap/days” aumentando il numero di trappole e diminuendo il numero di giorni o viceversa; per esempio uno studio ha valutato qual è il numero minimo di camera-trap/days necessario per individuare gli animali terrestri presenti in un’area; il valore trovato è stato di 8700 camera-trap/days come valore minimo per individuare le 10 specie residenti nell’area di studio; in questo studio sono state utilizzate 19 fototrappole che hanno operato per 458 giorni sul campo; si poteva ottenere lo stesso valore in termini di sforzo di campionamento, raddoppiando il numero di fototrappole e dimezzando il numero di giorni.
La “Detection zone”
È un parametro molto importante nel fototrappolaggio scientifico ed è rappresentata dall’area in cui il sensore PIR di una fototrappola può percepire la presenza di un soggetto.
Essa dipende da vari fattori, alcuni intrinseci al modello di fototrappola, tra cui la sensibilità del PIR, il numero di sensori PIR (alcune fototrappole ne hanno 3, uno centrale e 2 laterali), l’angolo di sensibilità del sensore PIR in funzione della lente di Fresnel che vi è montata etc, altri indipendenti dalla fototrappola come ad esempio la temperatura ambiente e la dimensione della specie animale (Mammiferi di grandi dimensioni possono essere individuati dal PIR anche a distanze molto lunghe, dunque la “detection zone” in questo caso è molto ampia, mentre piccoli Mammiferi o Uccelli, il cui piumaggio li isola termicamente molto meglio del pelo dei mammiferi, possono essere individuati a distanze ben più brevi, soprattutto se la temperatura ambiente è molto calda e dunque la differenza termica tra il soggetto e la temperatura ambiente è molto ridotta). La combinazione tra l’ampiezza della detection zone e la trigger speed determina la probabilità di individuare un animale; se per esempio la detection zone è molto stretta e la trigger speed è lenta, è molto facile che un animale che passa davanti alla fototrappola non venga documentato.
L’angolo di campo è invece determinato dall’obiettivo fotografico presente nella fototrappola; se l’angolo di campo è più stretto della detection zone, un animale può far scattare la fototrappola ma non venire registrato nella foto o video, che risulteranno vuoti.
Quante fototrappole comprare?
È la domanda tipica per chiunque voglia iniziare un progetto di studio attraverso fototrappole. Purtroppo però non esiste una risposta universale perché il numero di fototrappole da utilizzare in un progetto dipende da numerosissimi fattori quali ad esempio: il budget economico, la dimensione dell’area di studio, il lavoro necessario per controllare le fototrappole, le specie target (più o meno elusive) etc.
Nei paragrafi successivi verranno descritte le principali applicazioni scientifiche del fototrappolaggio e per ognuna si cercherà di fornire informazioni sul numero minimo di fototrappole da utilizzare in base al tipo di studio.
| Tipologia di studio | Strategia di posizionamento | Spaziatura tra i punti di trappolaggio | Numero di punti di trappolaggio | Numero di giorni di trappolaggio per punto | Sforzo di campionamento totale | Durata dello studio |
| Presenza/Assenza e Checklist | Opportunistico e mirato | Non c’è un minimo | Idealmente più di 20 | Non c’è un minimo ma più di 30 idealmente | Non c’è un minimo ma idealmente più di 1000 | Non c’è una durata massima |
| Diversità | Random | Idealmente più di 1 km | Un minimo di 20, idealmente almeno 50 o più | Idealmente almeno o più di 30 | Idealmente più di 1000 | Idealmente meno di 6 mesi |
| Abbondanza relativa | Random | Non c’è un minimo ma idealmente maggiore di 1 Km | Un minimo di 20, idealmente almeno 50 o più | Non c’è un minimo ma idealmente un numero uguale o maggiore di 30 | Idealmente più di 2000 | Non c’è un massimo ma idealmente meno di 12 mesi |
| Cattura/Ricattura | Opportunistico e mirato | Dipende dall’home-range, tipicamente 1-4 km | Un minimo di 20, idealmente almeno 40 o più | Almeno o più di 30 per le specie comuni; da 60 a 120 per specie più difficili da documentare | Più di mille per la maggioranza delle specie; più di 3500 per specie più difficili da documentare | Dipende dalla specie studiata; idealmente meno di 3 mesi |
| REM | Random | Non c’è un minimo ma idealmente maggiore di 1Km | Un minimo di 20, idealmente almeno 50 o più | Non c’è un minimo ma idealmente un numero uguale o maggiore di 30 | Idealmente più di 2000; si può arrivare a 10.000 se si vuole stimare anche l’attività e la velocità dei soggetti | Non c’è un massimo ma idealmente meno di 12 mesi |
| Occupancy | Opportunistico e mirato o random | La spaziatura minima dovrebbe essere maggiore dell’home-range della specie studiata; solitamente almeno 1 km o più | Un minimo di 40, idealmente almeno 100 o più | Almeno o più di 30 per le specie comuni; da 80 a 100 per specie più difficili da documentare | Più di mille sono sufficienti per la maggioranza delle specie; per specie rare e difficilmente documentabili si può arrivare a più di 5000 | Dipende dalla specie studiata; idealmente meno di 6 mesi |
| Studi etologici | Di solito opportunistico e mirato | Dipende dagli obiettivi dello studio | Dipende dagli obiettivi dello studio | Dipende dagli obiettivi dello studio | Dipende dagli obiettivi dello studio | Dipende dagli obiettivi dello studio |
Tipologie di studi con le fototrappole
1) Presenza/assenza e inventari di specie
Gli studi su presenza/assenza rispondono alla domanda base degli studi di ecologia di popolazione: una specie è presente nell’area di studio? Oppure “quali specie sono presenti nell’area di studio?” (nel caso degli inventari o Check-list).
Quali fototrappole scegliere:
Allo scopo di massimizzare la probabilità di “catturare” una specie o il maggior numero possibile di specie è necessario usare fototrappole con:
-triggger-speed veloce
-un campo d’azione del PIR ampio
-ottima autonomia, così da poter essere lasciate sul campo per molto tempo senza bisogno di controlli (almeno 30 giorni); per questo motivo le trappole saranno sempre impostate in modalità foto con al massimo una raffica di 3 scatti consecutivi; poiché le foto sono sempre interpolate è bene impostare la qualità minore disponibile (che solitamente corrisponde alla vera qualità del sensore della fototrappola).
-Per evitare di spaventare gli animali è meglio usare illuminatori all’infrarosso. L’infrarosso invisibile è però sconsigliato in quanto producendo poca luce può rendere difficile l’identificazione delle specie e produrre foto di scarsa qualità (si può ovviare all’eventuale problema del disturbo posizionando le fototrappole dall’alto); in alcuni casi particolari l’uso di flash a condensatore può risultare molto utile per identificare meglio certe specie
-Lenti aggiuntive macro se si lavora su piccoli uccelli o micromammiferi
Che numero di fototrappole serve:
Il numero di fototrappole da utilizzare dipende dalla dimensione dell’area, dal numero di Habitat diversi presenti nell’area e dal tempo disponibile; se non si hanno limiti di tempo si può partire anche solo con 10 fototrappole per aree non molto vaste, esse dovranno però lavorare almeno per un intero anno (3650 giorni di fototrappolaggio).
Posizione delle fototrappole:
Le fototrappole vanno posizionate in modo tale da massimizzare la probabilità di individuare la specie di interesse o il maggior numero di specie possibile; esse vanno quindi posizionate in punti dove è più probabile “catturare” fotograficamente o con video le specie. Ovviamente individuare questi punti richiede una buona conoscenza della bio-eco-etologia della specie ad esempio zone di foraggiamento, punti di abbeverata, percorsi etc.
Area di trappolamento:
Uno studio condotto da Tobler et al. (2008) ha mostrato che la dimensione dell’area dove trappolare non influenza il numero di specie che possono essere individuate dalle fototrappole; è logisticamente più efficiente quindi usare un’area di trappola mento più piccola possibile ma che sia allo stesso tempo rappresentativa della totalità degli habitat; se nella zona sono presenti, per esempio, due diverse tipologie di habitat e le fototrappole stanno operando solo in uno dei due habitat i risultati ottenuti ovviamente non valgono per l’altro habitat non coperto dalle fototrappole
Sforzo di campionamento:
Poiché per stabilire la presenza di una specie è sufficiente una sola foto o video, in teoria non c’è un numero preciso di giorni di trappolaggio (camera-trap/day) da usare come riferimento per questo tipo di studio. Comunque la questione critica è quanto tempo è necessario per massimizzare la probabilità di “documentare” una specie o tutte le specie che vivono nell’area? In genere le specie più comuni possono essere individuate più rapidamente mentre le specie più rare possono richiedere più tempo. In generale, secondo alcuni studi (ad es Dillon & Kelly, 2007;Tobler et al., 2008; Cheyene & Macdonald, 2011) sono necessari dai 1000 ai 6000 giorni di trappolaggio per individuare la presenza di una specie elusiva o per massimizzare le probabilità di documentare la maggior parte delle specie che vivono nell’area. Ad esempio Tobler et al., (2008) hanno documentato solo l’86% delle specie in un’area (24 di 28) dopo 2.340 giorni di trappolaggio mentre Silveria et al., (2003) hanno documentato solo il 64% delle specie (16 di 28) in 1.035 giorni di fototrappolaggio.
Approfondimento: la falsa assenza
Bisogna avere chiaro in mente che il fatto di non aver documentato una specie nell’area di studio non vuol dire che essa sia assente; questo vale a prescindere dalla tecnica usata, dal numero di fototrappole, dall’uso di attrattivi etc, e vale soprattutto con specie molto rare e/o criptiche e/o elusive. Dunque mentre una foto o un video sono delle evidenze definitive che quella specie è presente nell’area di studio, invece non si possono trarre conclusioni sull’assenza della specie se non è stata documentata dalle fototrappole.
2) Ricchezza di specie
Quali fototrappole scegliere:
Poiché anche in questo caso lo scopo è quello di cercare di documentare quante più specie possibile presenti nell’area le caratteristiche delle fototrappole da utilizzare sono simili agli studi di presenza/assenza o check-list dunque triggertime veloci, buona qualità fotografica, grande campo d’azione e ottima autonomia; l’infrarosso è preferibile per disturbare il meno possibile (ma non è necessario usare infrarosso invisibile a causa della scarsa illuminazione che esso produce, in sostituzione, per specie che potrebbero spaventarsi è sufficiente posizionare le trappole dall’alto); per l’identificazione di specie particolari può essere utile usare fototrappole con flash a condensatore a luce bianca.
Che numero di fototrappole serve:
Come si vedrà successivamente a proposito dello sforzo di campionamento, per massimizzare le probabilità di individuare più specie possibile nell’area sarà necessario usare il numero maggiore di fototrappole, soprattutto se l’area è vasta e/o se è composta da diversi tipi di habitat. Un numero di 10 trappole è il minimo per poter ottenere risultati sufficienti.
Posizione delle fototrappole:
Dal punto di vista logistico più vicine sono le fototrappole tra loro meno sforzo sarà necessario per i controlli; ma è importante che le trappole siano indipendenti l’una dall’altra e dunque la spaziatura tra le fototrappole deve assicurare che questa assunzione venga rispettata. Una configurazione ottimale è quella di posizionare le trappole a intervalli regolari, con una distanza tra le fototrappole tanto maggiore qunato più grande è il diametro dell’homerange delle specie con homerange più grande presenti nell’area. Le trappole devono essere posizionate in posizioni randomizzate e non su punti ben precisi come i percorsi o le fonti di acqua, il tutto però coprendo i diversi tipi di habitat presenti nell’area; questo è importante perché le diverse specie sfruttano l’ambiente in cui vivono in modi diversi, ad esempio alcuni animali evitano di usare i percorsi tipici.
Area di trappolamento:
L’area di studio dovrebbe essere grande abbastanza da coprire gli habitat di interesse. Alcune specie infatti hanno esigenze di habitat (o micro-habitat) molto specifiche e dunque possono essere presenti solo in un’habitat (o micro-habitat) e non negli altri. Tobler et al., (2008) comunque hanno evidenziato nel loro studio che la dimensione dell’area di campionamento ha poca influenza sul numero di specie individuate.
Sforzo di campionamento:
E’ risaputo che il numero di specie individuabili cresce con lo sforzo di campionamento; più giorni/trappola si potranno ottenere più specie probabilmente saranno individuate. Le specie più comuni ovviamente verranno individuate subito e più facilmente mentre le specie più rare richiedono uno sforzo maggiore. Dunque per avere i migliori risultati sarà necessario far lavorare le fototrappole per lunghi periodi, sicuramente più di un anno, anche perché alcune specie possono essere assenti (per esempio perché vanno in letargo) o essere meno attive e più criptiche in certi periodi dell’anno.
3) Monitoraggio quantitativo e stime di popolazione
Come si è già detto si distinguono due situazioni principali: la stima della dimensione della popolazione in specie dove gli individui non sono riconoscibili singolarmente (in questo caso si usa il Random Encounter Model) e la stima della dimensione della popolazione in specie dove è possibile effettuare il riconoscimento individuale, per esempio sfruttando particolari caratteristiche del manto o marcando artificialmente gli animali (in questo caso si usano i modelli di cattura-ricattura).
Quali fototrappole scegliere:
Le fototrappole anche in questo caso vanno impostate solo in modalità fotografica. A differenza dei due casi precedenti, dove non era necessario stimare la quantità di individui, negli studi quantitativi questo parametro è molto importante.
Negli studi basati sui modelli REM (Random Encounter Models), le fototrappole adatte devono massimizzare la probabilità di documentare la specie di interesse ma devono consentire anche di fare dei conteggi accurati; un trigger molto veloce e tempi di intervallo molto brevi sono fondamentali così come la possibilità di eseguire delle buone raffiche di foto per poter tracciare gli animali allo scopo di valutare la velocità di movimento; poiché la stima delle velocità di movimento dei soggetti non deve essere influenzata da variabili comportamentali come la fuga causata dalla percezione delle fototrappole è bene usare modelli con doppia ottica che quindi non producono alcun rumore (a causa dello switcher IR) e che abbiano anche illuminatori all’infrarosso possibilmente di tipo invisibile al fine di influenzare il meno possibile il comportamento dei soggetti.
Quando invece lo studio prevede la stima quantitativa basandosi su modelli di cattura-ricattura è fondamentale che i soggetti siano molto ben visibili nelle foto e chiaramente identificabili; per questo sarà dunque necessario utilizzare fototrappole con flash a condensatore a luce bianca (allo Xenon) che produce immagini chiare, dettagliate, a colori e senza il rischio di mosso. Al limite vanno bene anche modelli di fototrappole con led a luce bianca visibile; in questo caso il rischio di immagini mosse è più elevato ma non avendo un condensatore da ricaricare il tempo di intervallo tra uno scatto e l’altro (recovery-time) sarà molto più basso e sarà quindi possibile impostare degli scatti a raffica; un maggior numero di foto nonostante il rischio di mosso può comunque consentire di riconoscere gli individui, col vantaggio aggiuntivo di riprendere l’animale spesso in posizioni diverse e facilitarne l’identificazione individuale (alcuni pattern della pelliccia, per esempio, possono essere visibili solo in alcune posizioni e non in altre).
Che numero di fototrappole serve:
Negli studi basati sul modello cattura/ricattura, il numero di fototrappole dipenderà dalla dimensione dell’area di studio e dalla spaziatura tra le fototrappole; nei paragrafi successivi verrà descritto come calcolare l’area di studio e quale spaziatura devono avere le fototrappole, da questi valori si potrà calcolare il numero esatto di fototrappole necessarie.
Se lo studio è invece basato sui modelli REM, si dovranno avere almeno 20 location come numero minimo ma idealmente sarebbe meglio averne più di 50 così da poter ottenere stime più precise; il numero di fototrappole necessarie sarà dunque uguale al numero di location.
Posizione delle fototrappole:
Se lo studio si basa sui modelli di cattura-ricattura (dunque su specie dove gli individui sono riconoscibili singolarmente) per massimizzare la probabilità di documentare la specie che si sta studiando, le fototrappole vanno posizionate nelle location più adatte per la specie, quindi opportunisticamente per esempio presso punti d’acqua o punti di alimentazione o nei percorsi preferenziali etc. Le fototrappole vanno posizionate su una griglia ideale, all’intersezione delle celle quadrate della griglia e la distanza tra le fototrappole deve esser abbastanza piccola per evitare di ottenere stime di densità più basse a causa della spaziatura tra le fototrappole. In genere per specie piccole la distanza si aggira sui 500 metri mentre per specie più grandi può raggiungere anche 1-4 km.
Se lo studio si basa sui modelli REM invece l’assunzione più importante è che le fototrappole siano posizionate casualmente rispetto ai movimenti degli animali e che il contatto tra gli animali e le fototrappole sia indipendente; se un animale rimane davanti alla fototrappola per periodo lungo facendo registrare numerose foto, queste vanno considerate come un unico incontro, fin quando l’animale non si allontana dalla “detection zone” della fototrappola. La spaziatura tra le fototrappole dovrà dunque essere abbastanza ampia da evitare che due fototrappole registrino lo stesso animale. L’altra importante assunzione è che l’animale non sia influenzato dalle fototrappole (per esempio attratto o impaurito dalla fototrappola). La spaziatura tra fototrappole può essere anche piccola in questo tipo di studi ma deve comunque essere più ampia rispetto al diametro dell’home-range della specie studiata, allo scopo da assicurare l’indipendenza; in assenza di informazioni sull’homer-range della specie studiata è consigliata una distanza tra fototrappole di 1-2 km.
Area di trappolamento:
Negli studi basati sui modelli di cattura/ricattura, la dimensione dell’area di studio deve essere sufficientemente ampia da assicurare che abbastanza animali vengano individuati così da produrre stime di abbondanza più precise. Come regola generale (Maffei & Noss, 2008) l’area di studio dovrebbe essere almeno quattro volte più grande della dimensione dell’home-range più piccolo tipico della specie indagata nello studio.
Negli studi basati sui modelli REM l’area di studio dipenderà dalla spaziatura delle fototrappole, considerando che sono necessarie circa 50 location per ottenere dati statisticamente significativi e dipenderà dalla biologia della specie studiata (ad esempio la dimensione del suo home-range).
Sforzo di campionamento:
Per studi basati sui modelli di cattura/ricattura, lo sforzo di campionamento in questo tipo di studi dipende da due parametri:
1) ottenere un campione sufficientemente ampio da poter eseguire un’analisi statistica dei dati; la dimensione del campione dipende dall’eterogeneità e dalle frequenze di cattura/ricattura.
2) il periodo massimo in cui una popolazione rimane “chiusa” dal punto di vista demografico. Questo parametro dipende dalla biologia della specie, generalmente 40-60 giorni è il periodo massimo adatto a mammiferi di media e grande taglia.
Se lo studio è basato sui modelli REM saranno necessari almeno 30 giornate di fototrappolaggio per ogni location. In linea generale per molte specie di carnivori sono necessarie almeno 2000 giorni di fototrappolaggio. Se poi, nello studio, bisognerà misurare altri parametri come la velocità di movimento ed il livello di attività, sarà necessario un numero molto maggiore di giorni di fototrappolaggio il che porta ad uno sforzo di campionamento che pu ò arrivare fino a 10.000 giorni di fototrappolaggio.
4) Distribuzione
Quali fototrappole scegliere:
Fototrappole con trigger-speed veloce sono molto utili per massimizzare le probabilità di “cattura”; anche un buon angolo d’azione, sia come sensore PIR sia come obiettivo è particolarmente utile. Per massimizzare l’autonomia le fototrappole vanno impostate in modalità solo fotografica e per spaventare il meno possibile i soggetti sarà sempre consigliabile l’uso di Infrarosso, meglio se a 850 Nm.
Che numero di fototrappole serve:
In genere gli studi sulla distribuzione e occupancy richiedono un grande numero di fototrapple per produrre dati statisticamente significativi soprattutto quando si vogliono studiare i cambiamenti di distribuzione/occupancy lungo un certo periodo di tempo. Inoltre si è appurato, attraverso delle simulazioni (Linkie et al., 2007), che per incrementare l’accuratezza di questo tipo di studi è consigliabile aumentare il numero di fototrappole invece che aumentare il numero di giorni di fototrappolaggio.
Posizione delle fototrappole:
Le fototrappole devono essere posizionate su una griglia regolare con circa la stessa distanza tra una trappola e l’altra. Il posizionamento delle fototrappole, inoltre, deve essere random, evitando di sfruttare location più favorite come punti d’acqua, percorsi, punti di alimentazione etc.
Area di trappolamento:
Le fototrappole devono coprire tutte le diverse tipologie di habitat presenti nell’area di studio. Se possibile la distanza tra le fototrappole dovrebbe essere maggiore del diametro medio dell’homerange della specie studiata, per evitare l’autocorrelazione spaziale.
Sforzo di campionamento:
Il tempo necessario dipende moltissimo dalla probabilità di individuazione della specie studiata; maggiore è questa probabilità e meno giorni di fototrappolaggio saranno necessari per raccogliere la quantità di dati necessari.
5) Studi etologici
Gli studi sul comportamento animale possono essere di tante tipologie, dallo studio delle interazioni intra- o inter-specifiche agli studi sull’alimentazione o sulla riproduzione e così via; la scelta delle fototrappole adatte è dunque molto variabile, in funzione del tipo di studio che si vuole realizzare.
A differenza delle tecniche descritte nei paragrafi precedenti, nel caso degli studi etologici sarà quasi sempre necessario impostare la fototrappola per registrare video; il video infatti contiene molte più informazioni rispetto alle foto e si presta particolarmente per gli studi etologici; e altrettanto spesso sarà utile attivare anche la registrazione dell’audio, che può fornire importanti informazioni comportamentali. Negli studi sull’alimentazione, invece, sarà utile sfruttare fototrappole con elevata qualità di immagine in modalità fotografica e trigger speed veloci, ad esempio posizionandole sui nidi dei rapaci per valutare le prede portate dai genitori ai pulli.
Studiando specie notturne, come i Mammiferi o i rapaci notturni sarà importante utilizzare fototrappole dotate di infrarosso e non con led visibili che possano spaventare i soggetti; in alcuni casi soprattutto con Mammiferi particolarmente sospettosi sarà utile sfruttare fototrappole con infrarosso invisibile (no-glos, 940 Nm).
Proprio per la grande variabilità degli studi etologici è difficile dare delle linee guida precise sul numero di fototrappole da utilizzare, il loro posizionamento, lo sforzo di campionamento etc.
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