巴西南部南露脊鲸（Eubalaena australis）母与幼崽的呼吸模式

《Marine Mammal Science》：Respiration Patterns of Southern Right Whale (Eubalaena australis) Mothers and Calves in Southern Brazil

　　

呼吸作用是鲸类的一个关键生理过程，与能量消耗、行为和生理状态密切相关。研究人员利用无人机调查，量化了巴西南部两个繁殖季（2020–2021年）南露脊鲸（Eubalaena australis）母幼对的呼吸模式。基于对43个识别个体的100多小时观察，研究人员发现不同类别之间存在显著差异：幼崽的呼吸率比其母亲高2.6倍，中位呼吸率分别为每分钟1.8次和0.7次。呼吸率受行为状态、水面持续时间和个体身份显著影响，在休息行为和较长的水面间隔期间降低。未检测到呼吸率的统计学显著季节变化。比较分析显示，巴西和阿根廷的哺乳雌性表现出相似的升高的呼吸率，均超过澳大利亚雌性的报道值，提示存在不能仅由当地环境条件解释的种群水平差异。相比之下，阿根廷的幼崽呼吸率最高，可能反映了海带鸥骚扰和较低水温的综合效应。研究结果证明了呼吸对行为、生理和环境驱动因素的敏感性，并强调了无人机观测在推进须鲸生理和保护监测方面的价值。

论文解读：巴西南部南露脊鲸母幼的呼吸模式

研究背景：呼吸作用是鲸类关键的生理过程，紧密关联能量消耗、行为状态和生理条件。由于氧摄取限制潜水能力和活动预算，呼吸率（respiration rate, RR）常被作为海洋哺乳动物能量消耗和应激的替代指标。在母幼对（mother-calf pair）中，幼崽具有较高的质量特异性代谢率，并经历快速生长和生理发育，呼吸需求应与母体显著不同。已有研究在澳大利亚和阿根廷的繁殖场对南露脊鲸呼吸模式进行了观测，但巴西南部作为西南大西洋种群最北端的繁殖场，相关数据稀缺。传统岸基和船基观测难以精确记录呼吸事件和行为状态，且可能漏掉不可见喷气。因此，本研究旨在利用无人机高分辨率观测填补这一空白，并通过跨繁殖场比较探讨环境压力和种群差异的影响。

研究内容与意义：研究人员于2020-2021年两个繁殖季在巴西南部南里奥格兰德州和圣卡塔琳娜州沿海，利用无人机对43对南露脊鲸母幼进行焦点追踪，量化呼吸模式。研究发现幼崽呼吸率中位数为1.8次/分，母亲为0.7次/分，幼崽是母亲的2.6倍；呼吸率受行为状态、水面持续时间和个体身份显著影响，休息时降低，但季节变化不显著。不可见呼吸在幼崽中占21%，母亲中占10%，表明传统方法可能低估实际呼吸率。跨区域比较显示，巴西和阿根廷哺乳雌性呼吸率相似且高于澳大利亚，而阿根廷幼崽呼吸率最高，可能与海带鸥骚扰和冷水温度有关。这些发现证明了呼吸指标对行为、生理和环境因素的敏感性，并强调了无人机观测在须鲸生理和保护监测中的价值。论文发表于《Marine Mammal Science》。

关键技术方法：本研究使用Phantom 4和Mavic Pro Platinum两种垂直起降四旋翼无人机，在距海面20–50米高度垂直向下录制4K视频，对母幼对进行焦点追踪。视频使用BORIS软件转录，依据可见喷气或喷气孔开放识别呼吸事件，并按行为状态分类（旅行T、母幼社交SMC、种内社交IS、休息R）。只分析时长超过5分钟的水面相位。统计上采用Wilcoxon-Mann–Whitney检验比较母幼呼吸率，并拟合广义线性混合模型（GLMM）评估行为状态、水面持续时间、间隔天数、日期及个体身份的影响。样本来自巴西南里奥格兰德州（Xangrilá至Torres）和圣卡塔琳娜州（Imbituba至Paulo Lopes）浅海繁殖场，共43对母幼，总观测时间母45.4小时、幼55.4小时。

研究结果：
观测概况：在44天监测中，共记录109次母体遭遇和115次幼崽遭遇，平均遭遇时长母体为25.0±14.3分钟，幼崽为28.9±16.5分钟。共识别43对母幼。
呼吸率差异：母亲中位呼吸率为0.7次/分（范围0.4–1.3），幼崽为1.8次/分（范围1.3–3.4），差异极显著（Wilcoxon检验V=946，p<0.001）。母亲共记录1891次呼吸，其中90%可见喷气，10%仅喷气孔开放；幼崽共记录6634次，其中79%可见，21%不可见。
影响呼吸率的因素：GLMM分析（n=17母、20幼）选择模型4（AIC=402.97）。结果显示水面持续时间（Dsur）与呼吸率呈显著负相关（估计= -0.0175，p<0.001）；休息行为比旅行行为的呼吸率更低（p=0.03），但母亲与幼崽的反应不同，母亲在休息和母幼社交时呼吸率增加幅度更小（交互项显著）。母亲总体呼吸率显著低于幼崽（p<0.001）。个体身份（ID）解释了显著变异，天数间隔有负趋势但不显著（p=0.11），季节变化不显著。

讨论总结：研究发现传统观测会漏掉相当比例的不可见呼吸，这可能导致能量消耗和人为干扰影响的低估。哺乳雌性在繁殖季呼吸率可能随能量储备消耗而下降，但未在本研究中显著检测到。地理比较表明，巴西和阿根廷母亲呼吸率高于澳大利亚，提示可能为西南大西洋种群的共同特征，而非仅由当地环境所致；阿根廷幼崽呼吸率最高，很可能与海带鸥骚扰和较低水温导致的额外代谢需求有关。未来研究需整合体况和形态测量，以进一步解析生理、行为和环境因素的作用。

研究结论：总体而言，关于环境条件、人为压力源和种群特异性特征对南露脊鲸呼吸模式影响的假说，应通过更广泛的比较研究进行更严格的评估。未来的研究应继续细化呼吸指标，并将其与补充的生理指标相结合，从而加强其在面临快速环境变化的南露脊鲸种群保护策略中的应用。