中科院深海所研究團隊在Biological Conservation發文，提出一種在數據匱乏區域開展鯨類生態研究的整合式策略
文章來源：海洋哺乳動物研究團隊 | 發布時間：2022-08-02 | 【打印】 【關閉】
近日，中科院深海所海洋哺乳動物研究團隊（以下簡稱“深海所研究團隊”）在學術期刊Biological Conservation發表題為“An integrated strategy for monitoring cetaceans in data-poor regions”的論文。該論文提出了一種整合式鯨類生態研究新范式并展示了示范研究結果，有利于鯨類科研人員在數據缺乏的水域開展鯨類生態和保護研究工作，更好地調查鯨類的出沒、分布及棲息地利用情況，實現循序漸進、互相補充且高效可靠的調查效果。Biological Conservation《生物保護》是Society for Conservation Biology（保護生物學國際學會）的會刊，也是保護生物學這一學科的旗艦期刊，旨在出版關于保護生物學最前沿、最新穎和最受關注的研究進展。
一、沒有本底資料該怎么辦？——萬事開頭難
海南地處南海腹地，歷史擱淺信息表明海南周邊水域的鯨類等海洋哺乳動物資源豐富，多樣性非常高。但是，由于缺乏野外實地調查和長期系統的監測，海南鯨類動物的本底資料幾乎一片空白。在這種信息匱乏的研究背景下，使用一種簡易、高效、快捷、低成本的方法以達到快速掌握鯨類基本信息的目的顯得至關重要，而當地生態認知（Local Ecological Knowledge, LEK）調查正是滿足這一需求的一種技術方法。職業漁民是接觸野外鯨類動物最頻繁的特定職業人群，通過調查漁民可以快速獲得他們在海洋捕撈生產過程中與野外鯨類相關的認識、經歷和看法等，從而為后續的調查和監測提供基本方向和背景信息。因此，深海所研究團隊于2013年底開展了一項環海南島摸底調查。該項調查選擇了16個具有代表性的沿海漁港/漁村，對510位漁民進行了問卷訪問調查。得益于科學合理的問卷設計、藍絲帶海洋保護協會的志愿者支持、地方管理部門和社區的大力配合，整項調查僅20余天就順利完成，研究團隊快速高效地獲得了豐富的調查資料，并對資料開展了細致的整理和數據分析。雖然該項調查所關注的對象是可能在海南周邊水域棲息生活的所有鯨類物種，但由于中華白海豚獨特的體色和近岸棲息的習性，漁民非常容易接觸并辨認出這一物種，科研人員基于初步分析結果迅速鎖定了一處疑似有中華白海豚經常出沒的水域——海南西南近岸水域。
圖1. 環海南島漁民問卷調查（2013年底）的主要結果
二、海南真的有中華白海豚嗎？——眼見為實
中華白海豚是我國一級保護動物，具有極高的生態、保護和研究價值。漁民問卷調查結果為研究團隊提供了令人振奮的方向，但漁民目擊畢竟是間接的信息，其可靠性和真實度還需要進一步檢驗。因此，研究團隊自2014年4月開始在海南西南近岸水域進行探索式的船基目視調查（Boat-based visual surveys），以驗證該區域是否真的有中華白海豚頻繁出沒。調查隊員經歷了數月的風吹日曬，海上辛勤的船基調查工作終于開出了美麗的果實——2014年10月20日在三亞西鼓島周邊首次目擊到了中華白海豚群體，并在之后兩個月的調查里多次目擊到中華白海豚。這些實地調查結果不僅驗證了前期漁民問卷調查結果的可信度，且進一步確認了在海南西南近岸確實有中華白海豚棲息分布。此后，研究團隊繼續進行逐年累月的船基調查，并不斷將調查范圍擴大至該種群所有的潛在分布區域，截至2019年6月共計調查開展了55次船基調查，每次調查至少3至8天。通過長期的船基調查監測，調查隊員共目擊了50群鯨類動物，不僅包括47群“常客”——中華白海豚，還目擊到2群印太江豚以及一些少見的“過客”——偽虎鯨和印太瓶鼻海豚的混游群體。通過分析船基調查數據，研究團隊較好地掌握了海南西南近岸鯨類動物的組成、中華白海豚的棲息分布特征、個體識別數量、環境偏好等基本情況。
圖2. 研究團隊在海南西南近岸水域目擊的四種鯨類物種：中華白海豚、印太江豚、印太瓶鼻海豚和偽虎鯨（圖片來源：深海所研究團隊）
圖3. 海南西南近岸水域中華白海豚的棲息分布情況（2014.4-2019.6船基調查）
三、它們留下了聲音痕跡——被動聲學監測
船基調查的整體目擊率較低，且該技術方法有諸多限制和不足，例如只能在白天及海況優良時開展、開支較大且費時費力。為了更好地掌握該種群的出沒分布規律，研究團隊開始嘗試使用水下被動聲學監測（Passive Acoustic Monitoring, PAM）的技術手段。科研人員于2016年在三亞西鼓島選擇了一個中華白海豚目擊最頻繁的位置，進行了為期近一年的探索式試驗。通過監測中華白海豚所發出的一種典型高頻窄帶信號（clicks嘀嗒聲），證實了中華白海豚會經常在監測位點周圍出沒。因此，研究團隊于2018年進一步開展了一項長時間且大范圍的水下被動聲學監測計劃。科研人員沿著三亞-昌江近岸選擇了11個合適的位點，進行水下聲學監測平臺和聲學記錄儀的布放，并在之后按照每2至3月一次循環進行儀器回收、數據下載、儀器充電和再布放工作。在至今為止的4年多時間的監測周期里，科研人員共獲得了10個位點（2號平臺及聲學設備遺失）的聲學數據，較好地實現了對覆蓋區域所出現的鯨類動物及水下各種其它聲源進行長時間、大范圍、近似連續、不分晝夜、不受惡劣海況影響的監測。科研人員利用部分數據集開發了一種基于機器學習算法的clicks信號自動識別器，并不斷優化將識別器對海豚clicks信號的識別準確性提升至96%以上，之后使用該識別器對整個水下聲學監測數據庫的clicks信號進行了檢測和分析。通過被動聲學監測技術手段，研究團隊較好地掌握了海南西南海域中華白海豚的棲息分布規律和時空變化模式，并證實聲學監測結果是船基調查結果的重要補充。
圖4. 海南西南近岸水域海豚clicks信號的被動聲學監測情況（2018.2-2019.6被動聲學監測結果）
四、一種整合式鯨類生態研究新范式
經過全世界范圍內的鯨類科研人員幾十年的不斷發展和完善，漁民問卷調查、船基目視調查和被動聲學監測都已逐漸成為非常重要的鯨類調查技術手段，而且被廣泛運用于各種類型的鯨類生態和保護研究項目。盡管如此，這些方法都有各自的使用條件、范圍、要求和局限性，這就導致單一方法所獲得的調查結果往往難以驗證其可靠程度。尤其應當注意的是，全球還有很多類似中國這樣的許多欠發達的國家/地區，其共性是鯨類本底資料通常十分匱乏。此外，由于研究和保育資金支持非常有限，欠發達國家/地區的鯨類科研人員和保護工作者難以直接開展有針對性、大范圍、長期、系統的野外實地調查和監測。深海所研究團隊首次將漁民問卷調查、船基目視調查和被動聲學監測這三種技術方法組合，以海南中華白海豚的發現、驗證和長期監測為示范，展示了中華白海豚在海南西南部的出沒分布及棲息地利用情況。相關的研究結果不僅為保護海南中華白海豚提供了基本的信息和資料，成為海南近海生態和珍稀動物保護的重要科學支撐，而且形成了一套循序漸進的、相互印證的、互相補充的整合式鯨類生態研究新范式，為全世界的鯨類科研人員提供了重要的示范參考，以便于在數據缺乏的水域更高效地開展鯨類生態和保護研究工作。
原文鏈接：
Liu, M., Lin, M., Dong, L., Caruso, F., & Li, S.* (2022). An integrated strategy for monitoring cetaceans in data-poor regions. Biological Conservation, 272, 109648. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2022.109648
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