Ny nasjonal smågnagerovervåking i fjell basert på kamerafeller. Forslag til innsamlingsdesign og dataprosessering

Abstract

Kleiven, E.F., Framstad, E., Bakkestuen, V., Böhner, H., Cretois, B., Frassinelli, F., Ims, R.A., Jepsen, J.U., Soininen, E.M. & Eide, N.E. 2022. Ny nasjonal smågnagerovervåking i fjell basert på kamerafeller. Forslag til innsamlingsdesign og dataprosessering. NINA Rapport 2170. Norsk institutt for naturforskning. Denne rapporten presenterer et forslag til et nytt nasjonalt overvåkingsprogram for smågnagere i fjell basert på kamerafeller. Utredningen er bestilt av Miljødirektoratet. Overordnet målsetting for overvåkingsprogrammet er å bidra med data til smågnagerindikatoren i fagsystemet for økologisk tilstand i fjell. Programmet skal så langt mulig, dekke variasjonen i regionale og lokale klimaforhold, samt andre naturgitte forhold, for å kunne vurdere effekter av påvirkningsfaktorer dersom det oppstår endringer i smågnagerbestandene over tid. Resultater fra programmet skal kunne brukes i vurderingen av bevaringstiltak for fjellrev, snøugle og dverggås. Ny nasjonal smågnagerovervåking foreslås basert på vel 50 lokaliteter som dekker alle sentrale fjellområder og et utvalg av mer perifere fjellområder i øst, vest og langs kysten. Disse lokalitetene vil gi bestandsdata for smågnagere som tilfredsstiller alle formålene med overvåkingsprogrammet. Lokalitetene er videre prioritert ut fra hvor godt de dekker overvåkingsformålene og i hvilken grad det allerede finnes dataserier for lokale smågnagerbestander i nærheten. Tolv lokaliteter med prioritet I dekker i hovedsak sentrale fjellområder fra sør til nord, viktige områder for fjellrev og har eksisterende dataserier for smågnagere. Seksten lokaliteter med prioritet II supplere de foregående, spesielt ved å dekke større deler av klimagradienten fra oseaniske til kontinentale områder. Tjuefem lokaliteter med prioritet III utfyller de foregående ved å øke dekningen av ulike fjellområder. Endelig plassering av lokalitetene må vurderes etter feltbefaring. Innen hver overvåkningslokalitet foreslås et romlig hierarkisk overvåkningsdesign. På lokalitetsnivå bør overvåkningen dekke de sentrale habitatene (lynghei, tuemark, snøleier) for de viktigste smågnagerartene i fjell: gråsidemus, lemen, markmus/fjellmarkmus. Samtidig bør både lav- og mellomalpin sone dekkes. Innen hvert habitat og hver klimasone anbefales seks kamerafeller (romlige replikater), dvs. i alt 36 kamerafeller pr. lokalitet. Dette vil med stor sannsynlighet være tilstrekkelig til å få en god indeks for bestandsstørrelse for alle de viktige smågnagerartene for hvert habitat og klimasone innen hver overvåkningslokalitet, selv med noe datatap som følge av tekniske feil. Den fulle versjonen av overvåkingsprogrammet bør omfatte de aller fleste av de foreslåtte lokalitetene. Noen få lokaliteter som anses å dekke marginale fjellområder kan ev. utelates. For en nedskalert versjon av overvåkingen anbefales å bruke alle lokaliteter med prioritet I eller II. En minimumsversjon av overvåkingen bør omfatte lokalitetene med prioritet I, ev. supplert med noen med prioritet II som er mest relevante for arbeidet med å bevare fjellrev. I utgangspunktet foreslås ingen reduksjon av overvåkingsdesignet pr. lokalitet, men det anbefales en evaluering av programmet etter fem års drift, for å vurdere om det er forsvarlig å redusere antall kamerafeller pr. lokalitet. Andre initiativer som kan gi supplerende informasjon om utbredelsen av smågnagertopper, er gjennomgått og vurdert. Det vil kreve nærmere vurdering av disse initiativenes observasjonsinnsats og metoder for å kunne vurdere nytten av slik informasjon for det foreslåtte overvåkingsprogrammet. I rapporten beskrives fullstendig arbeidsflyt fra innhenting av minnekort til et ferdig kvalitetssikret og tilgjengeliggjort datasettsett med bestandsindeks for ulike smågnagere. Denne arbeidsflyten kombinerer maskinlæring for automatisk bildeklassifisering med manuell kontroll av utvalgte bilder. Det vil i oppstarten være behov for tilrettelegging av treningsdata til utvikling av en ny maskinlæringsmodell, samt kvalitetssikring av modellklassifiseringene. Overvåkingsprogrammet bør koordineres av en faginstitusjon som støttes av et bredere faglig råd. Driften av programmet i felt bør i størst mulig grad koordineres med eksisterende feltapparat (f.eks. SNO) for å oppnå både logistiske og faglige synergier med andre overvåkingsprogrammer. Det er videre estimert en budsjettramme for de tre alternative overvåkingsoppleggene, full versjon, nedskalert versjon og minimumsversjon. Noe utviklingsarbeid vil kreves i oppstarten av programmet. Det er fremfor alt store investeringskostnader knyttet til kamerainnkjøp, deretter kostnader til årlig drift varierende fra litt under 2,5 millioner i en minimumsversjon til nesten 11 millioner i full versjon.

Kleiven, E.F., Framstad, E., Bakkestuen, V., Böhner, H., Cretois, B., Frassinelli, F., Ims, R.A., Jepsen, J.U., Soininen, E.M. & Eide, N.E. 2022. New national monitoring of small rodents in Norwegian Arctic and Alpine tundrabased on camera traps. Proposed sampling design and data processing. NINA Report 2170. Norwegian Institute for Nature Research. This report presents a proposal for a new national monitoring program for small rodents in mountains, based on camera traps. The report was commissioned by the Norwegian Environment Agency. The overall objective of the monitoring programme is to contribute data to the small rodent indicator for the assessment of ecological condition in tundra ecosystems. The programme shall, as far as possible, cover variations in regional and local climate conditions, as well as other natural conditions, to assess the effects of impact factors on possible changes in small rodent populations over time. Results from the programme can also be used in the assessment of conservation measures for Arctic foxes, snowy owls and lesser white-fronted geese. The new national small rodent monitoring is proposed to be based on over 50 sites covering all central mountain areas and a selection of more peripheral alpine areas in the east, west and along the coast. These sites will provide population data for small rodents that satisfy all the objectives of the monitoring programme. The sites are also prioritised based on how well they cover the monitoring objectives and whether data series for small rodent populations are available in the vicinity. Twelve priority I sites mainly cover central alpine areas from the south to alpine and Arctic areas in the north, important areas for Arctic foxes and have existing data series for small rodents. Sixteen priority II sites supplement the previous ones, particularly by covering larger parts of the climate gradient from oceanic to continental areas. The twenty-five priority III sites further increase the coverage of various mountainous areas. The final location of the sites must be considered after field inspection. Within each site, a spatial hierarchical monitoring design is proposed. At the site level, monitoring should cover the central habitats (heathlands, tussocks, snow beds) for the main small rodent species in Norwegian tundra ecosystems (grey-sided vole Myodes rufocanus, Norwegian lemming Lemmus lemmus, field vole Microtus agrestis and tundra vole Microtus oeconomus). Both the low and middle alpine zones should be covered. Within each habitat and climate zone, six camera traps (spatial replicas) are recommended, i.e., a total of 36 camera traps per site. This will most likely be sufficient to obtain a good population size index for all important small rodent species for each habitat and climate zone within each monitoring site, even with some data loss due to technical malfunction. The full version of the monitoring programme should include most of the proposed sites. A few sites considered to cover marginal mountain areas may be omitted. A scaled-down version of the monitoring should include all sites of priority I or II. A minimum version should include sites of priority I, possibly supplemented by some of priority II that are most relevant for conservation of Arctic foxes. Initially, no reduction in the monitoring design per site is proposed, but an evaluation of the program after five years of operation is recommended to assess whether it is prudent to reduce the number of camera traps per site. Other initiatives that may provide supplementary information on the distribution of small rodent peaks have been reviewed and assessed. Further assessment of these initiatives' observation efforts and methods will be required to assess the benefits of such information for the proposed monitoring programme. The report describes the complete workflow from collecting memory cards to a ready-made quality-assured and accessible dataset set with abundance indexes for various small rodent species. This workflow combines machine learning for automatic image classification with manual control of selected images. Initially, adaptation of training data for the development of a new machine learning model will be needed, as well as quality assurance of the model classifications. The monitoring programme should be coordinated by a research institution supported by a broader scientific council. The field operation of the programme should as far as possible be coordinated with existing field activities (e.g., by the Norwegian Nature Inspectorate), to achieve both logistical and scientific synergies with other monitoring programmes. An overall budget has been estimated for the three alternative monitoring schemes, the full version, the scaled-down version, and the minimum version. Some development work will be required at the start of the programme. Initial costs associated with camera procurement are particularly large, followed by annual operation costs varying from just under 2.5 million NOK in a minimum version to almost 11 million NOK in full version.