《Marine Mammal Science》：Using Aerial Photogrammetry to Estimate Body Condition and Assess Sexual Dimorphism in Narwhals
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北极正在迅速变暖，影响依赖冰层的物种以及依赖这些物种获取资源的社区。身体状态指数（BCI）被广泛用于评估种群内个体的健康状况。研究人员改进了该方法，以提高利用无人机视频估算独角鲸身体状态的可及性，测量参数包括体长、体宽和颈宽。研究人员比较了不同性别和年龄类别独
北极正在迅速变暖，影响依赖冰层的物种以及依赖这些物种获取资源的社区。身体状态指数（BCI）被广泛用于评估种群内个体的健康状况。研究人员改进了该方法，以提高利用无人机视频估算独角鲸身体状态的可及性，测量参数包括体长、体宽和颈宽。研究人员比较了不同性别和年龄类别独角鲸个体的指数，并评估了不同观察者之间的测量一致性。颈宽与体长之比（BCIneck）和体宽与体长之比（BCIbody）在性别之间均无显著差异。BCIneck测量比BCIbody更难被观察者重复。然而，BCIbody被发现在评估者之间具有可重复性和可再现性。研究人员还发现尾鳍形状存在二态性，可用于区分性别。本研究表明，使用免费可用的图像处理程序和无人机视频是估算独角鲸BCI的一种有效且可及的方法，有望在未来独角鲸健康研究中得到应用。
北极正经历快速变暖，海冰减少对依赖冰层的物种及其相关社区产生深远影响。海洋哺乳动物健康状况被认为是生态系统健康的指示器，而身体状态指数（Body Condition Index, BCI，通过身体尺寸比例反映能量储备的指标）是监测鲸类健康的重要非侵入性工具。独角鲸（Monodon monoceros）是栖息于北冰洋的齿鲸，与海冰紧密相关，也是对气候变化的敏感物种，同时是因纽特社区的重要文化与经济资源。然而，目前尚无研究对独角鲸进行非侵入性身体状态评估。已有的摄影测量方法通常依赖激光测高或已知长度参照物，难以应用于本地社区机会性收集的无人机视频。为此，研究人员旨在开发一种低成本、易操作、无需绝对尺寸的BCI估算方法，并评估其可重复性和可再现性，同时利用该方法检验尾鳍形状的性别二态性。该研究发表于《Marine Mammal Science》。
研究人员于2017年8月（1、3、20、25日）和9月（3、4日）在加拿大努纳武特Tremblay Sound使用DJI Phantom 3或Phantom 4无人机拍摄独角鲸视频，这些无人机仅配备气压计高度传感器。视频素材经VLC播放器剪辑、ffmpeg提取每秒一帧图像，并用免费软件ImageJ测量体长、体宽、颈宽、尾鳍宽和牙长五个参数。体长为吻端至尾叉起始点的距离；体宽为躯干最宽处；颈宽取喷气孔与胸鳍之间50%位置。每个参数重复测量三次取均值，计算BCIbody（体宽/体长）和BCIneck（颈宽/体长）。样本来自Eclipse Sound夏季种群（属于巴芬湾种群的一部分）。为测试观察者偏差，9名志愿者（包括4名有ImageJ经验者和5名无经验者）分别对10头鲸（8头成体、1头幼体、1头新生体）进行测量，通过变异系数（CV）和组内相关系数（ICC）评估重复性和再现性。
**3.1 尾鳍性别二态性**
基于98头个体（其中83头可测量）的影像，研究发现有长牙的成年鲸（推定雄性）中94%为凹形尾鳍，无长牙的成年鲸（推定雌性）中88%为后掠形尾鳍；幼鲸中90%为后掠形，新生鲸全部为后掠形。三个有牙后掠形和两个无牙凹形个体被归为未知性别。这表明尾鳍形状可作为区分性别的辅助特征。
**3.2 身体状态指数**
排除未知性别后，雄性BCIbody均值为0.206，雌性为0.199，差异不显著（t=-1.86，df=22.3，p=0.076），但雄性离散范围更大。BCIneck均值雄性0.162，雌性0.161，差异也不显著（t=-0.25，df=19.2，p=0.803）。新生个体的身体比例高于其他年龄类别。BCIbody与BCIneck呈显著正相关（r(81)=0.79，p<0.001），提示能量储备在不同部位同步变化。
**3.3 观察者偏差**
观察者内重复性以CV衡量，体长最稳定（CV=0.40%），颈宽变异最大（CV=2.22%）。观察者间再现性以ICC衡量，BCIbody达到0.910（95% CI: 0.814-0.972），属于优秀水平；BCIneck仅为0.459（95% CI: 0.232-0.760），再现性较差。说明体宽指数比颈宽指数更适合跨观察者使用。
讨论部分指出，尾鳍形状的性别二态性与Fontanella等人（2011）的假设一致，即凹形尾鳍可能为雄性减少长牙引起的阻力，后掠形尾鳍适合低速高升力。BCIbody估算值与以往基于被捕杀个体测量的值相近（如Weaver和Walker 1988报道雄0.207、雌0.199；Hay和Mansfield 1989报道雄0.205、雌0.203），验证了方法的有效性。颈宽指数虽在观察者内可重复，但在观察者间难以复现，当图像质量评分较高（8-10）时或可改善。研究局限性包括一维指数对测量误差和身体弯曲敏感，未来可采用二维/三维方法或沿体长多点宽度测量以区分怀孕状态。
研究结论如下：利用摄影测量这种非侵入性方法来评估身体状态，是监测独角鲸个体健康的有前景的途径。以体宽与体长之比（BCIbody）为基础的方法易于重复和再现，是分析视频和图像的灵活方法。颈宽与体长之比（BCIneck）可能成为齿鲸健康的良好代理指标，但跨观察者复现较困难。无人机视频通过检查伤口、疤痕和皮肤病变以及进行形态测量，可能成为一种成本有效的独角鲸健康监测方式，还能从远处进行行为观察。本研究证明，利用无人机视频和易用方法估算身体状态，是建立参考身体比例的有效且可及的方式，有望在未来独角鲸种群健康研究中应用。
