南极假圆点大型帽带企鹅繁殖种群45年来首次全普查揭示59%的惊人衰退与群落结构变迁

本刊推荐：为解决南极半岛地区帽带企鹅（Pygoscelis antarcticus）种群长期监测数据缺失问题，研究人员采用小型无人航空系统（UAS）对南极乔治王岛假圆点（FRPT）繁殖种群开展全群落普查。研究首次发现该种群45年间巢穴数量减少59%（现19,886巢），首次记录该地金图企鹅（P. papua）314巢及王企鹅（Aptenodytes patagonicus）5只的分布，为南极海洋生态系统管理和渔业政策制定提供关键数据支撑。

　　

在南极半岛快速变暖的背景下，工业性磷虾捕捞活动的日益集中正在对南极海洋生态系统产生深远影响。作为磷虾的关键捕食者，帽带企鹅（Pygoscelis antarcticus）的种群动态成为评估南极海洋生态健康的重要指标。然而由于登陆条件险恶、遥感影像云层遮挡等多重限制，南极地区许多重要企鹅繁殖地的种群数据长期未能更新。特别是乔治王岛的假圆点（False Round Point, FRPT）和波廷杰角（Pottinger Point, POPO）这两个历史上最大的帽带企鹅繁殖地，自1980年普查以来已有45年缺乏准确数据，其种群现状成为南极生态研究的重要空白。

为填补这一数据缺口，研究团队于2025年1月4日借助私人考察船M/Y Hanse Explorer抵达FRPT，采用Autel EVO II Pro四旋翼无人机系统对繁殖地进行了全面航测。通过拍摄1802张高分辨率影像（地面分辨率5.6厘米）生成正射影像图，并利用Agisoft Metashape软件构建数字高程模型（DEM）。研究采用人工计数和空间分析双重验证方法：首先将正射影像分割为858个非重叠区块进行人工巢穴计数，随后通过QGIS划定繁殖亚群边界，结合随机抽样密度估算（10个22平方米样方）进行交叉验证。同时基于利文斯顿岛雪橇海角（Cape Shirreff）同期监测数据对巢穴 abandonment率进行校正（帽带企鹅2.86%，金图企鹅1.82%）。

研究结果通过多个维度揭示了FRPT企鹅种群的显著变化：

种群数量变化显示，手动计数获得19,886个帽带企鹅 occupied nests（占巢），经 abandonment率校正后为20,471巢，较1980年的49,410巢下降59%。空间分析法估算结果为19,911±1,399巢，与手动计数差异小于1%，达到历史普查数据N1精度等级（误差<5%）。此外首次记录到317个金图企鹅巢穴（校正后322巢）和5只王企鹅个体。

空间分布特征分析表明，108个帽带企鹅亚群集中分布于半岛北部和东部区域，总面积15,814.5平方米，平均密度1.26±0.09巢/平方米。金图企鹅的7个亚群全部位于西南象限，与帽带企鹅栖息地完全分离。通过数字高程模型分析显示，两类企鹅亚群的海拔（约30米）、坡度（约10°）和朝向（偏南）等生境特征相似。

群落结构变迁通过历史比较发现，当前108个亚群的分布格局（最小间隔2米）与1980年记录的10个"繁殖区"含14个"繁殖群"的结构存在显著差异。即使将最小间隔距离调整至50米，仍得到12个以上聚合单元，远超过历史记录。通过凸包分析推测，当前种群规模需要至少48个亚群（最小间隔15米）才能容纳历史种群数量，表明繁殖群落发生了显著破碎化。

研究结论与讨论部分指出，FRPT帽带企鹅59%的衰退幅度与南极半岛地区整体趋势一致，证实该物种在该区域持续面临的生存压力。群落结构的显著破碎化可能形成恶性循环：更高的边缘-面积比会增加贼鸥（Stercorarius antarctica）等天敌的捕食压力，降低繁殖成功率，进而加速种群衰退。这种"自私兽群"向"冻结兽群"的转变（McDowall and Lynch 2019）显示种群内部结构稳定性已被破坏。

王企鹅与金图企鹅的发现印证了南极物种分布格局的变化趋势：金图企鹅的向北扩张与种群增长（Herman et al. 2020）以及王企鹅因气候变化驱动的极地迁移（Péron et al. 2012）。研究同时强调，像FRPT这样的大型繁殖地的衰退，可能危及整个南极半岛帽带企鹅 meta-population（复合种群）的稳定性，因为源-汇网络结构需要足够大的核心种群维持区域种群持久性。

该研究发表于《Polar Biology》，不仅更新了关键生态数据，更展示了小型无人机系统（UAS）在南极野生动物监测中的卓越效能。研究团队创建的完整空间数据集（正射影像、数字高程模型、亚群边界矢量文件）已保存在NOAA国家环境信息中心，为后续研究提供宝贵基础。尽管波廷杰角等重要繁殖地仍需更新数据，但本研究无疑为南极生态系统管理和磷虾渔业政策制定提供了不可或缺的科学依据。