《Conservation Science and Practice》:Global distribution of aquatic animal telemetry effort reveals geographic biases and opportunities for more inclusive tracking studies
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自20世纪80年代声学遥测(acoustic telemetry)与卫星遥测(satellite telemetry)技术作为一种可靠工具出现并被广泛接受以来,水生动物遥测研究已在多样的全球生态系统中开展。尽管研究地点分布广泛,但重要的生物地理区域仍未得到充分
自20世纪80年代声学遥测(acoustic telemetry)与卫星遥测(satellite telemetry)技术作为一种可靠工具出现并被广泛接受以来,水生动物遥测研究已在多样的全球生态系统中开展。尽管研究地点分布广泛,但重要的生物地理区域仍未得到充分研究。为探究截至2022年12月31日影响水生动物遥测研究全球分布的因素,研究人员以各国已发表的声学和卫星遥测研究总数为因变量,以平均政治稳定性评分、平均保护资金总量、平均人口规模、可引用科学文献总数、淡水与海洋岸线总长度、已识别关键生物多样性区域(KBA)数量以及英语是否为该国第一语言等作为解释变量建立模型。与遥测研究分布相关性最高的变量为平均政治稳定性评分、保护资金、已识别KBA数量以及英语作为第一语言。在2728项水生动物遥测研究中,75%的国家政治稳定性评分处于11个类别中最高的三个等级,按每个类别中的国家数量标准化后这一比例上升至87%。仅195项研究(7.2%)位于被确定为全球渔业管理和保护重点优先区域内,而543项(19.9%)位于已识别KBA边界内。尽管在政治不稳定地区工作存在相关困难,且全球科学资金分配不平衡已是已知事实,但若不集中努力,对全球水生生态系统及其连通性的更完整理解将无法实现,进而阻碍研究人员有效应对持续生物多样性丧失的能力。通过培训、合作、增加资金可及性以及提高对声学追踪基础设施贷款计划的认识等方式在这些地区建立当地能力,是确保电子追踪工具覆盖全球所有区域的优先事项。
## 研究背景与意义
面对人类世(Anthropocene)相关的生物多样性持续丧失,有效物种保护与管理的需求前所未有地迫切。运动生态学(movement ecology)的多尺度描述与理解是制定基于生态系统的保护管理措施的关键组成部分。近四十年来,遥测标签技术(包括声学、无线电和卫星遥测标签)极大地提升了研究人员记录个体运动的能力,空间分辨率从亚米级精确定位到跨洋运动,时间分辨率从精细尺度延伸至超过10年的长期监测。其中,声学和卫星遥测是水生环境中最常用的两种模态。然而,尽管技术应用日益广泛,其全球分布存在显著的不均衡性,许多发展中国家和偏远地区(如西非、印太平洋地区和极地地区)研究覆盖不足,这可能使研究人员对水生动物及其生态系统更广泛地理格局的理解产生偏差,并可能忽视最急需空间数据的区域。为此,研究人员开展了这项研究,旨在明确全球水生动物声学和卫星遥测研究的分布格局,评估研究覆盖与全球保护优先区域的重叠程度,识别影响研究分布的关键因素,并确定未来最需要重点关注的地理区域。该研究发表于《Conservation Science and Practice》,对于推动遥测技术的公平应用、优化全球保护资源配置具有重要意义。
## 主要技术方法
研究基于Hussey等人2015年建立的全球遥测数据库进行更新扩展。文献检索分为两个阶段:2013年及以前的数据来自Hussey等人(2015)的原始搜索,涵盖ISI Web of Science?中关于声学、卫星遥测的同行评议文献;2014—2022年的数据通过TrackdAT开放源元数据库及补充检索获取。研究地点经纬度直接从文本提取,声学遥测以接收器阵列中心点为定位,卫星遥测以动物释放位置为定位。研究利用ArcGIS Pro?可视化研究地点,叠加Worm和Branch(2012)界定的五个全球渔业管理和保护重点优先区域多边形,以及BirdLife International(2025)确立的海洋和淡水关键生物多样性区域(KBA)边界。为分析影响因素,研究人员构建了零膨胀负二项式模型(Zero-Altered Negative Binomial, ZANB),以各国声学和卫星遥测研究总数为响应变量,以平均政治稳定性评分(Fragile States Index, 2006—2022年均值)、平均保护资金(Waldron等2013, 2001—2008年美元计)、平均人口、KBA数量、可引用科学文献数、淡水与海洋岸线总长度、英语是否为第一语言为解释变量,其中海岸线长度作为门槛协变量(hurdle covariate)处理发表与否的二元问题。模型选择采用赤池信息准则(AIC),并对渔业重点类群(硬骨鱼类、板鳃鱼类、海洋哺乳动物,>350篇文献且>550个独立国家研究地点)分别建模。
## 研究结果
**全球研究分布概况**:文献检索共识别1636篇声学遥测和1092篇卫星遥测同行评议文献。综合研究数量前十的国家依次为美国、加拿大、澳大利亚、英国、挪威、法国、墨西哥、日本、南极洲和南非。分类群角度,研究数量由多到少依次为硬骨鱼类、板鳃鱼类、海洋哺乳动物、爬行动物、鸟类(无飞行能力)、甲壳类和其他类群。
**保护优先区域覆盖不足**:2728项研究中仅195项(7.2%)位于全球渔业管理和保护重点优先区域边界内,543项(19.9%)位于已识别KBA边界内。标准化按类别国家数计算后,87%的研究集中于政治稳定性最高的三个类别,95%的研究集中于保护资金最高的类别。
**关键影响因素识别**:最优模型(?AIC<2的四模型集合Akaike权重和为0.64)包含政治稳定性、保护资金、KBA数量和英语作为第一语言四个核心变量。门槛模型显示,海岸线长度增加提升研究存在概率;计数模型中,保护资金增加、KBA数量增多、英语作为第一语言对研究数量有正向效应,而政治不稳定性评分增加(即稳定性下降)则减少研究数量。
**类群特异性差异**:板鳃鱼类研究分布主要受保护资金和英语作为第一语言影响,海岸线长度无显著效应;硬骨鱼类研究分布受政治稳定性和KBA数量显著影响,保护资金和英语作为第一语言仅在综合模型中显现;海洋哺乳动物研究分布受保护资金、政治稳定性和KBA数量共同影响,人口规模亦纳入最优模型。各分类群地理分布呈现明显差异:硬骨鱼类分布最广但南大洋缺失;板鳃鱼类集中于温带到热带纬度;海洋哺乳动物海洋分布最宽、纬度跨度最大;无飞行能力鸟类局限于南半球;甲壳类研究几乎全部分布于北半球。
**两大遥测模态对比**:卫星遥测在全球分布,特别是在偏远地区和政治不稳定国家的覆盖,显著优于声学遥测。这归因于卫星遥测"发射后不管"(fire-and-forget)的特性——标签部署后数据通过卫星中继,无需研究者重返现场;而声学遥测需反复进入研究区域进行接收器维护和数据下载,更依赖当地合作伙伴。然而,卫星遥测受限于较大体型动物,且无法提供动物下潜时的精确位置数据;声学遥测则适用于更小型动物并可提供精细尺度定位,但多尺年时间特性使其在政治不稳定地区面临更大风险。
## 讨论与结论
研究人员指出,遥测研究分布偏向政治稳定、高GDP、高保护资金和英语国家,前10国即占64.5%研究量,这种偏差虽可理解但亟待纠正。研究特别强调了"降落伞科学"(parachute/helicopter science)的伦理问题,倡导通过能力建设共享(capacity sharing)建立互惠伙伴关系,包括科学技能交流、设备基础设施共享以及设立明确的短期和长期目标。对于全球保护重点优先区域,尤其是印太平洋地区(仅0.3%研究发生),亟需加大投入。英语语言优势带来的发表偏见也不容忽视,非英语国家大量高质量研究可能未被国际数据库收录。
**研究结论**:为应对全球水生动物遥测工作分布中已识别的差距,必须在科学研究和资助机构流程的各个层面采取改进措施。多项研究已证实,包括本研究在内,许多被指定为全球生物多样性、渔业管理和保护重点优先的区域,针对性科学研究明显不足。尽管在这些地区工作可能存在挑战,但持续的遥测研究需要聚焦于包容性伙伴关系、能力共享和公平的资金分配,以增进对全球水生生态系统及其连通性的理解。只有通过有效且高效地分配科学资源——包括人力资源和财务资源——研究人员才能开始在全球范围内满足当前的水生保护优先需求。