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为探究姥鲨(Cetorhinus maximus)运动生态,应对气候变化影响,研究人员在挪威北部给姥鲨安装弹出式卫星存档标签(PSATs)。结果发现其迁移策略不同,垂直运动受环境影响。该研究为保护和管理提供依据。
在广袤的海洋世界里,大型海洋生物的生存与海洋环境紧密相连。姥鲨,作为世界上第二大的鱼类,是海洋生态系统中的重要一环。它们是滤食性动物,以浮游生物为食,其运动模式反映了海洋中次级生产力在时空尺度上的极端异质性 。然而,目前人们对大型滤食性鲨鱼的年度运动模式了解甚少,尤其是在高纬度地区,气候变化对它们的影响日益加剧,这一知识空白严重阻碍了对这些濒危物种的保护和管理。比如,在北极圈附近,姥鲨的生存面临着气候变暖、海洋环境变化等多重挑战,但由于缺乏对其运动规律的深入了解,难以制定针对性的保护策略。
为了填补这一空白,来自挪威海洋研究所(Havforskningsinstituttet)等机构的研究人员开展了一项重要研究。他们在挪威北部给三只姥鲨个体安装了弹出式卫星存档标签(PSATs),对其进行长达 365 天的追踪,研究姥鲨的水平和垂直运动规律,以及环境因素对其运动的影响。该研究成果发表在《Animal Biotelemetry》上,为深入了解姥鲨的生态习性和保护策略提供了关键依据。
在研究方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:一是利用 PSATs 进行追踪,这些标签能以 5 秒的间隔采样环境光水平、温度、压力(深度)和三轴加速度等数据;二是运用 R 语言和 MATLAB 等软件对数据进行处理和分析,如通过核密度估计绘制年度深度 - 温度包络图,使用隐马尔可夫模型(HMM)进行地理定位等;三是借助各种算法和模型对数据进行深度挖掘,如利用指数跳跃梯度(ELG)方法确定温跃层,通过连续小波分析研究垂直运动的周期性等。
研究结果主要如下:
- 栖息地利用
- 水平迁移:两只被追踪的姥鲨(均为雌性)展现出截然不同的季节性水平迁移策略。鲨鱼 1 从挪威海迁移到北大西洋的亚速尔群岛附近,而鲨鱼 2 则从挪威北部向北移动,在北极圈以北的巴伦支海度过数月后,再向南抵达北海。
- 垂直与热生态位:两只鲨鱼利用的深度范围从海面到 1434 米不等,且对温度的适应范围也很广,从 -0.6℃到 18.1℃。鲨鱼 1 主要栖息在中上层深度(200 - 1000 米),而鲨鱼 2 则更喜欢在表层的浅水区(0 - 200 米)活动。这表明它们对不同深度和温度的海洋环境具有广泛的适应性。
- 垂直运动模式
- 鲨鱼 1:在一年的追踪中,鲨鱼 1 在不同时期表现出不同的垂直运动模式。在夏季,它主要在表层活动,偶尔进行短时间的潜水;在冬季,当它处于海洋水域时,呈现出明显的昼夜垂直迁移(DVM)模式,夜间在较浅深度(100 - 500 米)活动,白天则在中上层深度(600 - 900 米)活动。在迁移过程中,其垂直运动模式也会发生变化,如在穿越格陵兰 - 苏格兰海岭时,深度利用明显改变。
- 鲨鱼 2:在进入巴伦支海之前,其垂直运动模式与鲨鱼 1 类似。进入巴伦支海后,在极夜期间,它几乎不在表层活动,垂直运动变化多样。在向南迁移过程中,其垂直行为也有所变化,进入北海后,表现出从表层向温跃层以下深度转变的趋势。
- 猎物追踪
- 陆架栖息地:在陆架和陆架边缘栖息地,姥鲨的垂直运动具有高度可塑性,与地形、水文条件和光照制度对猎物分布的影响有关。它们常追踪深度等高线,可能是为了寻找聚集在特定深度的猎物。在这些区域,没有观察到明显的 DVM 模式,可能是由于动态的水文条件和光照制度的影响。
- 海洋栖息地:在海洋水域,姥鲨持续利用中上层深度,并表现出严格的 DVM 行为,这与追踪垂直迁移的猎物有关。它们的深度利用与声学探测到的深海散射层(DSL)范围相符,频繁检测到的生物发光事件也表明猎物在其深度存在。
研究结论和讨论部分指出,该研究通过对两只姥鲨长达一年的追踪,揭示了它们在北极圈附近广泛的运动模式和对不同环境的适应性。姥鲨展现出的行为可塑性表明它们能够适应动态的海洋条件,但其具体的适应机制仍有待进一步研究。此外,研究还发现,环境调节的猎物可用性和分布是姥鲨运动模式的主要驱动因素,而非物理栖息地结构本身。这一结论对于理解姥鲨在气候变化背景下的生存策略具有重要意义,为制定更有效的保护和管理措施提供了科学依据。同时,研究人员也强调,需要在高纬度地区扩大长期追踪研究,以全面了解姥鲨的运动动态及其对加速的大西洋化和气候变化驱动的生态系统变化的响应能力,从而更好地保护这一濒危物种。