中科院深海所研究團(tuán)隊(duì)在Biological Conservation發(fā)文，提出一種在數(shù)據(jù)匱乏區(qū)域開展鯨類生態(tài)研究的整合式策略
文章來源：海洋哺乳動物研究團(tuán)隊(duì) | 發(fā)布時間：2022-08-02 | 【打印】 【關(guān)閉】
近日，中科院深海所海洋哺乳動物研究團(tuán)隊(duì)（以下簡稱“深海所研究團(tuán)隊(duì)”）在學(xué)術(shù)期刊Biological Conservation發(fā)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(tài)研究新范式并展示了示范研究結(jié)果，有利于鯨類科研人員在數(shù)據(jù)缺乏的水域開展鯨類生態(tài)和保護(hù)研究工作，更好地調(diào)查鯨類的出沒、分布及棲息地利用情況，實(shí)現(xiàn)循序漸進(jìn)、互相補(bǔ)充且高效可靠的調(diào)查效果。Biological Conservation《生物保護(hù)》是Society for Conservation Biology（保護(hù)生物學(xué)國際學(xué)會）的會刊，也是保護(hù)生物學(xué)這一學(xué)科的旗艦期刊，旨在出版關(guān)于保護(hù)生物學(xué)最前沿、最新穎和最受關(guān)注的研究進(jìn)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(shí)地調(diào)查和長期系統(tǒng)的監(jiān)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(dá)到快速掌握鯨類基本信息的目的顯得至關(guān)重要，而當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)認(rèn)知（Local Ecological Knowledge, LEK）調(diào)查正是滿足這一需求的一種技術(shù)方法。職業(yè)漁民是接觸野外鯨類動物最頻繁的特定職業(yè)人群，通過調(diào)查漁民可以快速獲得他們在海洋捕撈生產(chǎn)過程中與野外鯨類相關(guān)的認(rèn)識、經(jīng)歷和看法等，從而為后續(xù)的調(diào)查和監(jiān)測提供基本方向和背景信息。因此，深海所研究團(tuán)隊(duì)于2013年底開展了一項(xiàng)環(huán)海南島摸底調(diào)查。該項(xiàng)調(diào)查選擇了16個具有代表性的沿海漁港/漁村，對510位漁民進(jìn)行了問卷訪問調(diào)查。得益于科學(xué)合理的問卷設(shè)計(jì)、藍(lán)絲帶海洋保護(hù)協(xié)會的志愿者支持、地方管理部門和社區(qū)的大力配合，整項(xiàng)調(diào)查僅20余天就順利完成，研究團(tuán)隊(duì)快速高效地獲得了豐富的調(diào)查資料，并對資料開展了細(xì)致的整理和數(shù)據(jù)分析。雖然該項(xiàng)調(diào)查所關(guān)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(dú)特的體色和近岸棲息的習(xí)性，漁民非常容易接觸并辨認(rèn)出這一物種，科研人員基于初步分析結(jié)果迅速鎖定了一處疑似有中華白海豚經(jīng)常出沒的水域——海南西南近岸水域。
圖1. 環(huán)海南島漁民問卷調(diào)查（2013年底）的主要結(jié)果
二、海南真的有中華白海豚嗎？——眼見為實(shí)
中華白海豚是我國一級保護(hù)動物，具有極高的生態(tài)、保護(hù)和研究價(jià)值。漁民問卷調(diào)查結(jié)果為研究團(tuán)隊(duì)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(shí)度還需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。因此，研究團(tuán)隊(duì)自2014年4月開始在海南西南近岸水域進(jìn)行探索式的船基目視調(diào)查（Boat-based visual surveys），以驗(yàn)證該區(qū)域是否真的有中華白海豚頻繁出沒。調(diào)查隊(duì)員經(jīng)歷了數(shù)月的風(fēng)吹日曬，海上辛勤的船基調(diào)查工作終于開出了美麗的果實(shí)——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(diào)查里多次目擊到中華白海豚。這些實(shí)地調(diào)查結(jié)果不僅驗(yàn)證了前期漁民問卷調(diào)查結(jié)果的可信度，且進(jìn)一步確認(rèn)了在海南西南近岸確實(shí)有中華白海豚棲息分布。此后，研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)進(jìn)行逐年累月的船基調(diào)查，并不斷將調(diào)查范圍擴(kuò)大至該種群所有的潛在分布區(qū)域，截至2019年6月共計(jì)調(diào)查開展了55次船基調(diào)查，每次調(diào)查至少3至8天。通過長期的船基調(diào)查監(jiān)測，調(diào)查隊(duì)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(diào)查數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)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(shù)量、環(huán)境偏好等基本情況。
圖2. 研究團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)）
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(diào)查）
三、它們留下了聲音痕跡——被動聲學(xué)監(jiān)測
船基調(diào)查的整體目擊率較低，且該技術(shù)方法有諸多限制和不足，例如只能在白天及海況優(yōu)良時開展、開支較大且費(fèi)時費(fèi)力。為了更好地掌握該種群的出沒分布規(guī)律，研究團(tuán)隊(duì)開始嘗試使用水下被動聲學(xué)監(jiān)測（Passive Acoustic Monitoring, PAM）的技術(shù)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(jìn)行了為期近一年的探索式試驗(yàn)。通過監(jiān)測中華白海豚所發(fā)出的一種典型高頻窄帶信號（clicks嘀嗒聲），證實(shí)了中華白海豚會經(jīng)常在監(jiān)測位點(diǎn)周圍出沒。因此，研究團(tuán)隊(duì)于2018年進(jìn)一步開展了一項(xiàng)長時間且大范圍的水下被動聲學(xué)監(jiān)測計(jì)劃。科研人員沿著三亞-昌江近岸選擇了11個合適的位點(diǎn)，進(jìn)行水下聲學(xué)監(jiān)測平臺和聲學(xué)記錄儀的布放，并在之后按照每2至3月一次循環(huán)進(jìn)行儀器回收、數(shù)據(jù)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(jiān)測周期里，科研人員共獲得了10個位點(diǎn)（2號平臺及聲學(xué)設(shè)備遺失）的聲學(xué)數(shù)據(jù)，較好地實(shí)現(xiàn)了對覆蓋區(qū)域所出現(xiàn)的鯨類動物及水下各種其它聲源進(jìn)行長時間、大范圍、近似連續(xù)、不分晝夜、不受惡劣海況影響的監(jiān)測。科研人員利用部分?jǐn)?shù)據(jù)集開發(fā)了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的clicks信號自動識別器，并不斷優(yōu)化將識別器對海豚clicks信號的識別準(zhǔn)確性提升至96%以上，之后使用該識別器對整個水下聲學(xué)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的clicks信號進(jìn)行了檢測和分析。通過被動聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)手段，研究團(tuán)隊(duì)較好地掌握了海南西南海域中華白海豚的棲息分布規(guī)律和時空變化模式，并證實(shí)聲學(xué)監(jiān)測結(jié)果是船基調(diào)查結(jié)果的重要補(bǔ)充。
圖4. 海南西南近岸水域海豚clicks信號的被動聲學(xué)監(jiān)測情況（2018.2-2019.6被動聲學(xué)監(jiān)測結(jié)果）
四、一種整合式鯨類生態(tài)研究新范式
經(jīng)過全世界范圍內(nèi)的鯨類科研人員幾十年的不斷發(fā)展和完善，漁民問卷調(diào)查、船基目視調(diào)查和被動聲學(xué)監(jiān)測都已逐漸成為非常重要的鯨類調(diào)查技術(shù)手段，而且被廣泛運(yùn)用于各種類型的鯨類生態(tài)和保護(hù)研究項(xiàng)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(dǎo)致單一方法所獲得的調(diào)查結(jié)果往往難以驗(yàn)證其可靠程度。尤其應(yīng)當(dāng)注意的是，全球還有很多類似中國這樣的許多欠發(fā)達(dá)的國家/地區(qū)，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(fā)達(dá)國家/地區(qū)的鯨類科研人員和保護(hù)工作者難以直接開展有針對性、大范圍、長期、系統(tǒng)的野外實(shí)地調(diào)查和監(jiān)測。深海所研究團(tuán)隊(duì)首次將漁民問卷調(diào)查、船基目視調(diào)查和被動聲學(xué)監(jiān)測這三種技術(shù)方法組合，以海南中華白海豚的發(fā)現(xiàn)、驗(yàn)證和長期監(jiān)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(guān)的研究結(jié)果不僅為保護(hù)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(tài)和珍稀動物保護(hù)的重要科學(xué)支撐，而且形成了一套循序漸進(jìn)的、相互印證的、互相補(bǔ)充的整合式鯨類生態(tài)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(shù)據(jù)缺乏的水域更高效地開展鯨類生態(tài)和保護(hù)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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