综述:将动物行为学引入海洋保护:见解与未来方向

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:acta ethologica 1.1

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  本文聚焦海洋保护中的动物行为学。阐述人类活动对海洋动物行为的影响,如感官污染等。介绍动物行为在评估影响、作为指标及指导保护管理方面的作用。探讨未来技术发展对研究的推动及面临的挑战,为海洋保护提供新思路。

  

行为与保护


人类活动对地球各个领域的生命影响日益加剧,众多生态系统和生物多样性指标急剧下降。约 25% 的动植物物种面临灭绝,主要由土地和海洋利用变化、生物直接开发、气候变化、污染、外来物种入侵以及养殖动物逃入野生种群等因素导致。这些变化不仅直接影响物种,还通过改变自然栖息地、捕食者数量和食物 / 猎物可获得性,影响生物间的相互作用。

例如,为弥补野生鱼类资源减少,满足人类对鱼类消费的增长需求,水产养殖业不断扩张,养殖鱼与野生鱼相互作用的风险增加,可能影响野生鱼群的营养关系、改变野生同种鱼的遗传结构,并加大疾病传播风险。同时,感官污染,像声学噪声、人造光和化学物质等,给动物带来新挑战,影响它们对环境的交流和感知。比如,交通噪声会掩盖陆地和水生动物的交流信号;人为噪声可能误导动物,如葡萄牙角鲨会对船的雾号和航行声音做出反应;光污染会使海龟幼崽迷失方向。此外,海洋大型塑料垃圾也会干扰海洋动物的视觉介导狩猎行为。

动物必须对环境变化做出适当反应,以寻找食物、配偶,躲避威胁、导航或迁徙,从而生存和繁殖。行为在环境与个体适应性之间起到调节作用,为动物应对环境变化提供必要的可塑性。行为变化不仅影响个体和种群,还会影响物种间的相互作用,进而影响群落结构和生态系统功能及服务。因此,动物行为是生态系统多样性的重要组成部分,也是保护工作的重点。而且,由于行为对环境变化的反应迅速,往往先于种群数量变化,所以在评估、预测和减轻自然及人为环境变化对种群和生态系统的影响方面,动物行为至关重要,是保护工作的关键工具。

动物行为对保护工作的贡献


动物行为在保护管理中的重要性早已得到认可,但在过去三十年才受到更多关注。2011 年,提出了将动物行为整合到保护中的概念理论框架,为保护行为学(Conservation Behaviour)提供了路线图。该框架聚焦三个主要的相互关联的保护主题:人为对野生动物的威胁、基于行为的保护和管理行动,以及人为威胁或管理成功的指标。

保护管理者可通过动物行为更好地理解人为威胁对动物的影响。行为可塑性程度很关键,行为变化过慢(行为刚性)可能导致种群数量下降,如野生海龟幼崽因对光的反应僵化,易受光污染影响;而行为可塑性太高,长期来看也会引发保护问题,例如动物可能因适应人类活动而产生人兽冲突,像海豹会因捕食相同资源,学会从渔网中取食。

当人为对动物行为的影响引发保护问题时,可考虑基于保护的管理措施。这可以通过在管理计划设计中考虑物种行为(行为敏感管理),或尝试改变目标种群的行为(行为修正)来实现。例如,重新规划航道以避开海洋哺乳动物的迁徙路线属于行为敏感管理;利用示范鱼捕食活饵的方法,鼓励孵化场养殖的鱼捕食天然食物,提高其觅食技能,增强放归野外后的生存能力,这是行为修正的例子 ,对恢复自然种群很重要。

行为还可作为个体状态和环境的指标。行为指标能在种群数量下降前发出预警,如鱼类的繁殖声音可用于监测种群;也能用于监测管理行动的早期效果,以便调整策略。此外,动物行为还能作为保护中动物福利的重要指标,因为福利与行为密切相关,开发适用于野生动物的量化行为指标,对评估和减轻福利影响、为保护决策提供依据至关重要。

动物行为与海洋保护


尽管动物行为在保护中有诸多益处,但在设计管理干预措施时,行为学知识常被忽视,部分原因是缺乏便于管理者使用的工具,以及与利益相关者的正式沟通不足。对 1900 - 2014 年文献的研究发现,不同行为类别在管理项目中的应用程度差异很大,一些行为类别如运动行为和觅食行为受到较多关注,而个性、学习、反捕食行为和社会行为则较少被提及,且解决保护问题的文献数量远多于提出保护解决方案的文献数量。

为了解海洋环境中保护行为学的发展情况,对 2005 - 2014 年和 2015 - 2024 年的文献进行搜索发现,相关论文数量在最近十年有所增加,但海洋保护(Cons + Mar)和保护行为学(Cons + Beh)相关论文占比相对较小,且在不同目标群体中,鱼类相关论文最多,头足类和无脊椎动物受到的关注较少,这表明海洋保护中对动物行为的整合需要更多关注和投入。

海洋保护滞后于陆地系统,这是由于海洋在规模、生态和连通性方面的差异,导致监测和治理存在后勤挑战,数据稀缺,公众意识也较低。尽管如此,许多陆地保护概念可应用于海洋,如保护濒危物种和建立海洋保护区(MPAs)。但观察海洋动物的行为颇具挑战,因为它们活动范围广,栖息地难以到达,能见度受限,且很多在夜间活动。例如,研究地中海濒危石斑鱼的求偶行为,需要潜水员多次潜水,耗费大量精力。不过,了解目标物种的繁殖行为对指导保护和管理行动至关重要。

海洋保护中行为研究的未来方向


新兴技术使研究人员能够从更广泛的角度研究动物行为。在海洋环境中,生物记录设备(animal - borne tags)可收集动物的位置、潜水深度、音频、视频和生理数据,有助于构建详细的动物行为研究。近年来,使用生物记录设备的海洋研究数量急剧增加,主要集中在海洋哺乳动物,其次是鱼类、海鸟和爬行动物。例如,研究发现港湾海豹一天能游动超 200 公里,还会在淡水和海洋系统间活动。随着标签技术的发展,对软体无脊椎动物的生物记录有望增加。

除生物记录设备外,无人机和有人驾驶飞机成像技术为研究海洋哺乳动物、海龟和海鸟的个体和集体行为提供了机会。通过训练卷积神经网络,可从无人机图像中识别不同动物,实现对多个动物的精细跟踪。无人机还可配备多种传感器,与卫星和遥感技术集成,增强大规模监测能力。

被动声学监测(PAM)也是研究海洋动物行为的有力方法。声音在水中传播速度快、距离远,自主声学记录设备不断发展,可在大时空尺度上研究多种海洋生物的声音。PAM 能收集反映生物重要过程的声音,且具有非侵入性,是海洋保护的重要工具,还催生了保护生物声学(Conservation Bioacoustics)这一创新领域。

随着传感技术的快速发展,机器学习和深度学习为处理大量数据提供了强大方法,可用于获取、识别和解释动物行为,革新数据收集和分析方式,更好地将行为数据整合到保护工作中。例如,机器学习可应用于海洋观测站的大数据,为渔业管理提供参考;还能分析动物携带的视频和多传感器数据,检测动物行为,甚至预测动物行为,为保护工作提供重要工具。

然而,技术发展也带来了潜在的伦理问题。使用生物记录和生物遥测标签时,不仅要考虑标签重量,还要考虑其对游泳动物造成的阻力对动物福利的影响;无人机对海洋动物的影响也有待进一步研究,虽然在一定高度飞行时影响较小,但仍可能干扰动物行为。

此外,获取行为数据支持海洋保护工作还面临成本高、政策制定过程复杂漫长、利益集团冲突以及海洋保护行动实施困难等障碍。尽管如此,新技术和数据分析工具的整合为海洋保护提供了新视角,有助于改善保护方法,应对海洋生物多样性丧失的问题。

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