1月30日美洲鯨豚學會線上研討會:免費參加!

從去年疫情大爆發開始,世界上大大小小研討會不是取消就是改成線上方式進行。雖然說線上參加研討會的效果,實在還是不如真的現場研討會,但是不用花費心力安排旅宿行程、而且大部份線上會議都會轉成免註冊費 (!),對於吾等小資研究員來說也算是一點小小的好處。

美洲鯨豚學會 (American Cetacean Society) 將在這個月底 (2021 年 1 月 30 日) 太平洋時間早上 9:30 起 (台灣時間 1 月 31 日凌晨 1:30 起) 進行線上研討會,邀請到七位全球知名的鯨豚學者,包括鯨豚生態保育專家 Erich Hoyt、鯨豚化石專家 JGM Thewissen、動物神經行為學家 Lori Marino 等等黃金陣容輪番上陣演講,精彩可期。

更重要的是只要預先註冊,就可以免費參加!想要多認識鯨豚、想要一睹大師風采、想要練習英文聽力三個願望一次滿足的群友們,請不要錯過~

(by Ing Chen)

海豚也會得 COVID-19 ?!

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一隻海豚接受人類餵食的樣子。圖片來源:pikist.com

文|陳瑩 (CC BY-NC-ND)

平常有在接觸外電科學新聞報導的群友們,也許有注意到最近這則,報導海洋哺乳動物也會感染新型冠狀病毒 SARS-CoV-2 的新聞。如果有細看內容到最後一段話,會發現這篇報導的科學依據,其實是兩篇分別發表在 bioRxivmedRxiv 上的手稿 (manuscript)。 有蹲過生科研究室的捧油們應該都曉得,bioRxiv 和 medRxiv 既不是學術期刊,也不是科學出版資料庫 (即便他們的首頁上掛上了一些很厲害組織的 logo),充其量來說,就是搜集 (學術) 手稿的 youtube,誰都可以上傳文件,上面的文件也任人自由下載閱讀。沒有嚴謹的審查機制 (註1),當然也沒有撤稿機制。

就算是經過嚴格同儕審查才發表見世面的論文,都還是有出錯的可能性,更何況是未經審查的生肉手稿。因此在下並不是很認同使用這樣的手稿作為新聞的依據,即便是在新聞裡中有提到該項研究尚未被學界同儕檢驗。畢竟,研究結果驚艷、且經得起同儕審查檢驗的研究數多如毛,不報導那些,反而把還不確定真偽的內容,餵給辨識科學真偽能力較弱的一般大眾,除非記者和報社編輯本身具有相稱的專業知識背景和眼光,否則就太不負責任了。

所以群友們不會在這裡 (至少是在下寫的文章中) 看到介紹 bioRxiv 新刊手稿的報導。唯一一次例外大概就是今天這回,來看看加拿大戴豪斯大學 (Dalhousie University) 的學者 Mathavarajah 等人這篇於八月中上傳到 bioRxiv,宣稱「海洋哺乳動物也會得武漢肺炎、人類不應忽視疫情對海洋哺乳動物帶來的負面影響」到底有沒有道理。

Mathavarajah 等人這項研究,不管是發想動機還是研究方法,都相當簡單直白容易懂。大概也是因為這樣,所以記者可以如此快速的把內容整理成一篇新聞發布。把簡單的故事在更加簡化,摘要大概就像這個樣子:

  1. 大家都知道,新型冠狀病毒 SARS-CoV-2 除了透過口鼻飛沫、也會透過排泄物傳播。很多重災區國家的下水道都採檢得到病毒。其他的冠狀病毒能夠在水體中維持穩定多達數週的時間;所以這款 SARS-CoV-2 病毒的生命力,大概也相去不遠。
  2. 先前研究顯示,除了人類和 (八成是原本宿主的) 蝙蝠,貓科動物等其他哺乳動物也可能會遭受感染。海洋哺乳動物依賴水域環境生活,如果 (因為人類沒有妥善處理污水導致) 水域環境受到病毒污染、而且海洋哺乳動物也會被感染的話,那麼問題將會一發不可收拾。
  3. 為了研究海洋哺乳動物會不會感染 SARS-CoV-2 病毒,可是又不能真的抓鯨豚海狗海豹海獅來做實驗,所以這篇文章的作者們利用生物資訊學 (bioinformatics) 的方法,來預測這隻病毒能不能成功進入海洋哺乳動物體內。
  4. 目前已知 SARS-CoV-2 病毒主要是透過人類細胞膜上的血管收縮素轉化酶2 (Angiotensin-Converting Enzyme 2, ACE2) 偷渡進到細胞裡。所以如果某種海洋哺乳動物的 ACE2 基因序列跟人類、或是其他已知也會被新型冠狀病毒感染的陸生哺乳動物高度相似的話,那麼該種動物就很可能也會受到感染。
  5. 此外如果該種動物本身是瀕危動物,或是生活範圍跟人類活動範圍高度重疊,那麼人類就應該要特別注意該物種的健康狀況。
  6. 雖然說基因體技術已經發展了好一陣子,也在近年內堪稱普及,但是並不是所有海洋哺乳動物基因體序列都有可用的資料。在鯨豚方面他們檢查了包括大翅鯨、虎鯨、中華白海豚、還有已絕種的白鱀豚 (?!) 等 21 種鯨豚物種,以及包括海豹、水獺、北極熊等等 14 種非鯨類海洋哺乳動物 (註2) 的基因體庫資料中, ACE2 基因序列的相似性。
  7. 結果發現超過半數的鯨豚都有很可能,甚至比人類更容易感染 SARS-CoV-2 病毒。這個結果其實並不會太意外,畢竟鯨豚和 (目前被認為是冠狀病毒原本宿主的) 蝙蝠之間的親緣關係,還是比人類還要近了一點。
  8. 然後他們比對了這些海洋哺乳動物在 IUCN 白皮書上的保育等級,發現半數以上屬於高感染風險的物種,本身就已經岌岌可危。這當中包括白鱀豚 (?!)、加灣鼠海豚、雅馬遜河海豚和北美水獺。此外他們以美國阿拉斯加地區的汙水處理資料分析,認為當地原生種的海豹們極可能曝露於感染風險當中。
  9. 那該怎麼辦呢?作者們說應該要 1) 限制人類和野生或圈養海洋哺乳動物的接觸機會,避免動物被感染,2) 準備疫苗給高風險的海洋哺乳動物族群施打 (?!),還有 3) 妥善處理污水。

大致上是這樣。如果在下有理解錯誤的地方,還請群友們鞭小力一點。我自己是覺得研究本身沒有太大的問題,畢竟這是一個發生中、前所未有的未知事件,而在野生動物保育這個範疇裡能夠使用的資訊和資源真的不是很充足,很多推測只能基於其他推測,而非已知的事實。

但是這篇手稿裡確實還是有些需要商榷的地方。譬如說,鯨豚雖然看起來很有高的感染風險,但是這並不代表死亡風險也高。相較於感染率,感染後的致死率才是野生動物保育經營比較在意的面相。如果以人類的情況為模型來看,最受威脅的是高齡老年族群,一般青壯族群確診後的死亡率其實很低。大家都知道,野生動物族群內的年齡結構,普遍是年輕的多老的少。先忽略像是虎鯨、抹香鯨之類高度社會性動物,可能需要依賴年老個體經驗傳承的「特殊」情況,在大部分的時候,老年個體的生存率,對於族群的存續基本上不會有太大的影響。所以 Covid-19 對於野生動物族群的影響衝擊到底有多大,除了基因、生活環境以外,應該 (至少) 還要加上族群年齡結構一起評估才是。

如果換一個角度想,要是我們並不是擔心 SARS-CoV-2 對海洋哺乳動物族群帶來傷害,而是擔心這些野生海洋哺乳動物,因為人類製造的污水而接觸到病毒而形成 (無徵兆) 的病毒庫 (reservoir),會不會在 (不知道怎麼會發生的) 某個情況下又傳染回人類社區,造成「第三波」的疫情呢?

我們確實是無法完全排除這個劇本上演的可能性。但是,與其擔心海豚海豹成為野外宿主,是不是應該先擔心那些藏在都市每個黑暗角落,以撿食人類吃剩的食物垃圾、喝路邊水溝積水為生的米奇家族、流浪喵星人、浣熊狐狸黑幫、還有 (也許是) 原本的宿主蝙蝠大軍?這些都市野生動物,顯然遠比海豚海豹更有可能成為人類對抗 Covid-19 的大敵。

在下也同意人類製造的污水沒有妥善處理就直接放流很不應該,但是如果是以「會害海豚海豹得 Covid-19 死光光」為理由做宣導,聽起來總讓人有些坐立難安。這份報告裡還有其他有點蝦的地方,像是把已經滅絕的白鱀豚拿進來一起分析,還有建請有關單位要開發給海豹打的疫苗之類。看了讓人不禁莞爾。

總而言之,回到一開始說的,在下認為這篇還沒有經過同儕審查報告,雖然看來沒有捏造事實的疑慮,但是因為論述和證據並不夠周延,所以還是不應該成為新聞報導的題材。像這種報導如果每一篇都要一一針砭真的累人,特別是在大部分的情況下,那些被引用的報告本身可讀性、啟發性又不是很高 (覺得浪費時間的意思)。所以如果群友裡有新聞媒體從業人員,拜託請不要迷信外電報導 (還有 twitter。並不是所有有科學家 retweet 的條目都值得報導)。蠟燭多頭燒的相關「專家學者」,會非常感謝您的睿智把關。

註 1:手稿上傳到 -Rxiv 之後,管理端會進行初步審核,確定稿子裡沒有粗俗鄙陋不雅的文字內容,也沒有明顯抄襲瞟竊的疑慮。這種程度的審查,並沒辦法抓出文稿內科學邏輯或實驗方法上的謬誤,更無法看出研究結果是否造假。

註2:手稿文字裡宣稱他們檢驗了 36 種海洋哺乳動物的基因體資料,但是 Figure 1 裡只顯示了 35 個物種的比對結果。難道我也開始老花了…@@

參考資料

Goldstein, J. R, & R. D. Lee. (2020) Demographic perspectives on the mortality of COVID-19 and other epidemics. PNAS (first published August 20, 2020) https://doi.org/10.1073/pnas.2006392117

Mathavarajah, S, A. K. Stoddart, G. A. Gagnon, & G. Dellaire. (2020) Pandemic danger to the deep: the risk of marine mammals contracting SARS-CoV-2 from wastewate. bioRxiv 2020.08.13.249904; doi: https://doi.org/10.1101/2020.08.13.249904

Robertson, S. (2020) SARS-CoV-2 poses significant threat to many marine mammal species. Website: News Medical (https://www.news-medical.net/news/20200817/SARS-CoV-2-poses-significant-threat-to-many-marine-mammal-species.aspx)

網具加裝蜂鳴器,真的能有效驅趕鯨豚嗎?

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一隻被漁網纏滿全身的加灣鼠海豚 (Vaquita)。圖片來源:這裡

文|陳瑩  https://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/4.0/80x15.png

[勘誤] 2020.06.13: 之前版本的圖一中蜂鳴器狀態之標示顛倒錯置,現已更正。

這個世界上只要有漁業的地方,幾乎都免不了面臨「鯨豚混獲致死」這個生死難題。根據美國杜克大學 (Duke University) 和英國聖安德魯斯大學 (University of St. Andrews) 的學者估計,在 1990 — 1999 年間,美國的漁業每年造成三千多隻的鯨豚死亡。如果以美國的數據為基準,粗略推算全球每年有超過三十萬隻的鯨豚死於漁業活動。在眾多漁業活動中,刺網 (gill-net) 被認為是最容易發生鯨豚混獲的漁業作業方式;上述的美國研究顯示高達 84 % 的鯨豚混獲致死來自於刺網漁業。

另一方面,由於刺網漁業營運成本相對低廉,即便是沒有龐大資本後盾的個體戶,或是低所得國家的漁民,也能靠著小本經營刺網漁業維生。如果為了全面保護鯨豚而強勢禁絕刺網漁業,這些相對弱勢的漁民生計將是首當其衝。所以要如何減少鯨豚在刺網漁業中混獲,兼顧海洋保育和弱勢族群的經濟收益,成為海洋資源管理經營的一大挑戰。

理論上減少鯨豚混獲的方式很多,像是避免在鯨豚經常出沒的區域作業,避免在鯨豚出沒的時間作業,或是改良網具設計等等。然而在眾多方法中,目前最廣泛被採用的方式是加裝蜂鳴器,利用發出特殊音頻的方式,驅趕對於聲音特別敏感的鯨豚。

但是,就像筆者先前的文章提過的,鯨豚和鳥類一樣是很聰明的生物,人類想利用「噪音」裝置驅趕牠們,效果能夠維持多久,還有待驗證。

英國西南部的康沃郡 (Cornwall) ,是英國國內最富盛名的度假勝地之一,也是英國本土農漁業產品的大本營。康沃郡海域同時也是港灣鼠海豚 (Phocoena phocoena) 在歐洲的重要棲息地之一,然而該海域高密度的刺網和圍網 (ring net) ,卻也造成許多港灣鼠海豚中網死亡的不幸事件。

一組由康沃在地科學家組成的研究團隊,想要測試網具加裝蜂鳴器,是否能夠有效防止港灣鼠海豚靠近網具。他們在一具加裝了蜂鳴器的刺網上裝上用來偵測鯨豚出沒的 C-POD 錄音機,然後在距離該蜂鳴器一百公尺以外的地點,也裝設一具 C-POD 錄音機 (圖 1A),紀錄 2012 年八月到 2013 年三月間,港灣鼠海豚在該處海域出沒的動態。

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圖一:A) 這項研究的實驗設計示意圖。研究團隊分別在蜂鳴器放置位置 (左) 和距離蜂鳴器外一百公尺處 (右) 裝設 C-POD 錄音器,監測海豚出沒情況;B) 和 C) 是比較蜂鳴器開啟(灰)和關閉(灰)時,蜂鳴器附近 (左) 和一百公尺外 (右) 偵測到海豚出沒的機率;D) 和 E) 則是各月份蜂鳴器開啟(灰線)和關閉(黑線)時,蜂鳴器附近 (左) 和一百公尺外 (右) 偵測到海豚出沒的機率變化。 圖片來源:Figs. 1, 2 & 3 in Omeyer et al. (2020). Frontiers in Marine Science, 7, 285.

結果發現,當蜂鳴器開啟時,蜂鳴器附近港灣鼠海豚的發現率會減少 37 % (圖一 B),而在一百公尺外的發現率只會減少了 9 % (圖一 C);顯示蜂鳴器的影響範圍相當有限。蜂鳴器的驅豚效果在八個月的實驗期間相當穩定,不會因為環境狀況變化而有差別 (圖一 D 和 E)。此外,這項實驗裡發現港灣鼠海豚在蜂鳴器附近的發現率,和距離關掉蜂鳴器的時間長短沒有關聯,反而是和蜂鳴器開啟之前鼠海豚的發現率有關。也就是說,如果當地有港灣鼠海豚,海豚們會在蜂鳴器作用的時候「暫時」迴避,一旦噪音停止之後又立刻回去。

根據研究結果,研究人員認為,利用蜂鳴器驅趕港灣鼠海豚至少在短期內 (八個月) 有明顯效果,而且蜂鳴器只會驅離小範圍內的港灣鼠海豚,使用蜂鳴器 (在短時間內) 並不會迫使港灣鼠海豚放棄該海域移居他處。這麼棒的 win-win 設備,全世界的漁船都應該設定為標準配備吧!

由於歐盟的相關法律只有規定 12 公尺以上的漁船作業時,必須配備使用蜂鳴器以防止誤捕鯨豚 (15 公尺以上的船則須配有作業觀察員);而在英國,絕大多數的在地漁船都小於 12 公尺-也就是說,其實絕大多數的英國漁船,在作業時可以不使用蜂鳴器驅趕鯨豚。這個研究團隊顯然有意透過這項研究結果,說服英國政府下令所有漁船都要裝蜂鳴器,以降低鯨豚混獲的機會。

然而這個研究並非毫無破綻— 他們的研究樣點只有一個,研究期間只有八個月。這麼漂亮的數據到底是常態還是只是一瞬的奇蹟,顯然需要追加實驗追蹤才能驗證。再說,雖然研究顯示「單一」蜂鳴器並不會促使港灣鼠海豚放棄棲地,但如果康沃郡所有的大小漁船都配上了蜂鳴器作業,港灣鼠海豚會不會因此放棄棲地,或是對蜂鳴器的干擾習慣麻痺,又是未知之數。2017 年一個丹麥的研究顯示,大量設置蜂鳴器雖然可以大幅減低港灣鼠海豚中網率,但是卻也導致海豚覓食效率變差、行為改變,進而影響海豚族群存續 (順道一提,該研究認為保護港灣鼠海豚族群最好的方法,應該是禁漁期和蜂鳴器搭配使用,圖二)。

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圖二:使用個體為本模擬模型 (Individual-based simulation models, IBMs) 模擬丹麥海域的港灣鼠海豚,在不同漁業管理措施下 40 年內的 (a) 族群量;(b) 年間混獲率的變化。a 圖顯示使用蜂鳴器會使海豚數量下降 (草褐色線),圖 b 顯示禁漁期/禁漁區可以降低一點點混獲率,然而要在不完全關閉漁業下達到最好的保育效果,最好是禁漁期/禁漁區及蜂鳴器並用 (圖 a 紫色線)。圖片來源:Fig. 5 in van Beest et al. (2017). Ecosphere, 8, e01785.

那麼,歐洲降低港灣鼠海豚混獲機率的種種經驗,是否可以應用於台灣呢?國際間已經有很多的案例,顯示不同地點、不同種類的鯨豚,對於蜂鳴器的適應性落差極大——像是 2017 年的日本研究就發現,蜂鳴器在九州大村灣驅趕露脊鼠海豚 (Neophocaena spp.) 的效果,只能維持幾個月而已。所以,蜂鳴器或許也能夠幫助減少台灣鯨豚誤捕率,但是勢必需要經過一連串 (也許會相當冗長) 的實驗,才能到找到最適合的辦法。

(延伸閱讀:讓鯨魚轉彎的海軍聲納)

參考資料

Amano, M., Kusumoto, M., Abe, M., and Akamatsu, T. (2017). Long-term effectiveness of pingers on a small population of finless porpoises in Japan. Endangered Species Research 32, 35–40.

Crosby, A., Tregenza, N., & Williams, R. (2013). The Banana Pinger Trial: Investigation into the Fishtek Banana Pinger to reduce cetacean bycatch in an inshore set net fishery. Unpublished report Cornwall Wildlife Trust. https://www.ascobans.org/sites/default/files/document/NSG4_Inf_4.3_BananaPinger.pdf (Accessed on 27 May 2020)

Omeyer, L. C. M., Doherty, P. D., Dolman, S., Enever, R., Reese, A., Tregenza, N., Williams, R., & Godley, B. J. (2020). Assessing the Effects of Banana Pingers as a Bycatch Mitigation Device for Harbour Porpoises (Phocoena phocoena). Frontiers in Marine Science, 7, 285. https://doi.org/10.3389/fmars.2020.00285

van Beest, F. M., Kindt‐Larsen, L., Bastardie, F., Bartolino, V., & Nabe‐Nielsen, J. (2017). Predicting the population‐level impact of mitigating harbor porpoise bycatch with pingers and time‐area fishing closures. Ecosphere, 8(4), e01785.

2020 【印太洋瓶鼻海豚】的新年新希望

文|余欣怡 (臺灣大學生態學與演化生物學所 博士)

兩周前,國際自然保域聯盟(IUCN)更新了紅皮書中六種或族群的鯨豚的保育等級 ,其中原來數據不足的印太洋瓶鼻海豚變成近危(NT)了, 雖然受威脅的程度上還不算危急,仍顯示出此種類受到人為活動的影響,必須注意嚴重情形。另外還有阿根廷近岸的另一瓶鼻海豚亞種( Tursiops truncatus gephyreus )也新增為易危(VU)的族群。

看到IUCN的公告觸動了心中的警鈴,臺灣周邊海域近三年來瓶鼻海豚屬 (多數未確認種類) 擱淺的案件大增,光2019年就近三十隻佔了20%左右的擱淺事件,其中主要發生在冬季到隔年春天,地點涵蓋北海岸,西部海域(包括澎湖)。也有數起身上有明顯漁業衝突的疤痕,有些案例在嘴角或尾幹有漁具的纏繞。

而印太洋瓶鼻海豚究竟出現在臺灣哪些海域呢? 除了墾丁海域有正式記錄外,風力發電的環評調查中也曾零星有可能為印太洋瓶鼻海豚的目擊,綠島與成功海域的賞鯨船和海釣船這兩年也拍攝過外形頗似印太洋瓶鼻海豚的照片。看到這裡,應該有人開始懷疑: 為什麼這麼狐疑的答案? 瓶鼻海豚是近二十年才分成【真瓶鼻海豚】和【印太洋瓶鼻海豚】兩個種類 (2011年在澳洲又分出第三種),從海上的露出水面的外型特徵上,一般人也不容易區分,因此通常需要清晰的照片協助佐證才能列入目擊紀錄。 如果想瞭解台灣瓶鼻海豚的族群結構,請看陳瑩的好文: 保育海洋生物為什麼這麼難

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根據目前全球鯨豚的現況來說,活動在越沿岸和人類住得越近的鯨豚往往越倒楣,除了家園可能會被改建成人工的港口或工廠外,伴隨而來的污染與噪音更躲不開。加上 人口多的地方往往漁業繁盛,如果沒有好的管理就容易人豚兩傷,或是苦苦競爭枯竭中的海洋資源。當現在人們的探照燈都關注在白海豚身上時,同住在隔壁的印太洋瓶鼻海豚可能也沒多安樂,只是沒有受到注意。

擱淺的事件增加是一個警訊,就看我們要不要面對徵兆,嚐試早期發現,面對問題,早期治療的預警保育管理。

2020的新希望: 祝你平安無危 (LC)

 

 

海洋聲景: 一種主動式的棲地強化策略?

文 | 林子皓 (日本海洋研究開發機構,年輕研究學者)

最近一篇刊登在Nature communications的文章(註一),在關心珊瑚礁的同溫層中廣為流傳,主要是因為作者們提出了一套新的方法,透過主動控制聲景來吸引魚類群聚遷入生態現況較差的珊瑚礁,達到強化生態系恢復力的目的。這套想法其實並不是憑空出現,而是透過近年來海洋聲景和珊瑚礁生態研究資料支持起背後的脈絡。首先,海洋聲景(由生物音、環境音、人為噪音構築而成的水下聲音環境)已經在過去研究中指出可以反應錄音地點許多面向的棲地特性與生態狀況。從動物聲音的強度、頻度與複雜度,可以推估發聲動物的群體數量、行為狀態與物種多樣性。若是在多個地點同時進行長時間錄音,也可能以此評估生物多樣性的時空變化。珊瑚本身雖然不會發聲,但依附於珊瑚礁的海洋動物,例如槍蝦、雀鯛,都會發出聲音。這幾年在珊瑚礁的聲景研究中,低頻聲音的強度與聲音頻譜的複雜度,也都被發現和當地珊瑚覆蓋度、珊瑚礁魚類密度呈現正相關性。這些證據顯示,這種吵雜且複雜的聲景特性,可能是珊瑚礁生態系是否健康的指標之一。

不同棲地由於其獨特的生物群聚與自然環境特徵,像是氣候、海況、水文、海底地形等等,在聲景特徵上也會展現出不同的面貌,這種隨棲地而變動的聲音環境也可能會影響海洋生物的繁衍與播遷。有越來越多的實驗結果證明造礁性的海洋生物和棲息在珊瑚礁的魚類幼生會受到其偏好棲地的水下聲音吸引。雖然目前還不是很清楚這種趨音性(phonotaxis) 的生理機制,但這些動物得以在遠距離透過聲音確認具有適當生態條件的環境,並在後續的生活史階段正向加強該棲地的適存度(生物、物理、聲音等各層面)。

基於這些科學的觀察,這篇文章的作者們提出或許可以透過強化聲景,在生態還沒有完全崩壞的珊瑚礁海域播放健康的珊瑚礁聲音,透過提高魚類多樣性以加強珊瑚礁的生態恢復力。從野外的回播實驗結果來看,這項水下聲音技術確實能夠在短期內吸引到一些魚類活動。然而,故事就真的這麼簡單,以後大家在珊瑚礁放點「音樂」就好了嗎?類似的作法過去也在陸域生態系測試過,但這種回播的做法還有許多問題沒有釐清。例如,是聲景中的高頻還是低頻聲音在作用,又或是某種特殊的聲音型態?這種趨音性到底是跟水中的聲波還是質點運動 (particle motion) 有關?不同類型珊瑚礁(例如淺水域和中光性珊瑚礁)中的魚類對相同的聲音會表現出類似的反應?在生態作用的層面,聲音的回播是否會選擇性的吸引某些物種?此外,這種「強化」的作用長度有多久,是否可能會產生意想不到的負面衝擊?

要真正讓水下聲音成為一種主動式的棲地強化策略,還有待許多基礎研究的進行。若是缺乏基礎研究,不只無法確認新方法帶來的效益,也難以評估劣化中的珊瑚礁生態系的是否能夠承載被回播聲音所吸引的海洋生物。最後,如同作者在文中提到的,水下聲音或許有機會加速珊瑚礁生態系的回復過程,積極的棲地復育與經營管理才是最重要的保育策略。無論如何,讓我們就先好好地把健康的珊瑚礁聲景給收錄起來(註二),這樣有昭一日才不會連健康的珊瑚礁聽起來像甚麼樣都不知道…。

註一:Gordon, T.A.C., Radford, A.N., Davidson, I.K. et al. Acoustic enrichment can enhance fish community development on degraded coral reef habitat. Nat Commun 10, 5414 (2019) doi:10.1038/s41467-019-13186-2

註二:筆者與University of the Philippines Cebu、東海大學的研究人員共同合作在宿霧、台灣的珊瑚礁監測海洋聲景動態變化。有興趣的朋友可以到Asian Soundscape聆聽位於宿霧的珊瑚礁水下錄音。

定居型虎鯨的體型縮水了?!

 

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一隻定居型 (resident) 的虎鯨越出水面。圖片來源:維基百科,Minette Layne from Seattle, Washington, USA (CC BY 2.0)

文|陳瑩  Creative Commons License

筆者在先前的文章裡介紹過全球虎鯨生態型的多樣性,相信讀者們都記憶猶新。其中北太平洋的虎鯨區分為「定居型」、「遷徙型」、「遠洋型」等三大生態型的原因細節,也已經說過了,在此就不加贅述。

因為都討論過了所以今天其實只是藉虎鯨之名刷一波點閱率的辣哈哈。

事情是這樣的,在先前的文章裡雖然稍微有提到,但是並沒有把「定居型」虎鯨裡還有分北定居社群 (northern resident community) 和南定居社群 (southern resident community) 的事情解釋清楚。雖然解釋清楚也不是這篇文章的要旨 … 不過是某種程度上的必要背景知識,且讓筆者先多嘴兩句。

之前說過了,1970年代起,美國和加拿大的科學家們開始蒐集在美加東岸出沒的虎鯨的照片,逐至今已經辨識出超過 1200 隻的虎鯨。美加科學家們發現,北定居社群和南定居社群雖然分佈範圍有所重疊、也都以帝王鮭 (Chinook salmon, Oncorhynchus tshawytscha) 為主食,但是這兩個社群幾乎不會互相來往。在 90 年代中期之前,南北兩群的虎鯨族群量大致都是以每年 2.6 % 的成長率穩定上升,但是到了 90 年代中期之後,定居型虎鯨族群量卻開始持續遞減,直到 2001 年才開始有回升的跡象。

截止 2014 年的統計資料,目前北定居社群有大約 300 隻左右的個體,而南定居社群據信只剩 75 隻虎鯨。先前的研究認為,90 年代中期太平洋東岸的帝王鮭數量驟減,是導致定居型虎鯨族群量下降的主因之一。後續的追蹤研究發現,同樣是成年的南定居社群的虎鯨,在 90 年代度過童年的個體體長,似乎比父母輩的體型還要少 30 公分。科學家認為, 90 年代中期食源匱乏導致營養不良,是年輕一輩的南定居社群虎鯨體型縮小的主因。

然而因為南定居社群虎鯨的數目太少,符合該研究中定義「成年」的虎鯨也只有 19 隻而已,所以定居型虎鯨體型到底有沒有縮小、 90 年代的「飢荒」是不是真的影響深遠,必需要再挖更多的證據來驗證。

為此,這個由美國和加拿大的科學家組成的研究團隊,在 2014−2017 年間的每個八月,利用空拍機拍攝出沒於溫哥華島南北邊的北定居社群虎鯨的美背照 (圖一)。研究人員利用雷射比例尺估算出每隻虎鯨體長,再搭配從 70 年代就開始建檔的虎鯨個體性別生辰八字資料,計算北定居型虎鯨的體長成長曲線。

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圖一:研究人員透過空拍相片,透過加總虎鯨吻部到背鰭基部前緣、以及背鰭基部前緣到尾鰭缺刻長度的方式估算每隻虎鯨的體長。圖片來源:Fig. 2 in Croskreutz et al. 2019. Endangered Species Research 40:183-188.

結果發現,北定居型虎鯨同樣也有體型縮小的情況。在預設 20 歲以上的虎鯨都是成年個體的前提下 (總共包括 22 隻雌鯨、9 隻雄鯨),研究人員發現 40 歲以下的青年虎鯨,平均比 40 歲以上的老年虎鯨還要短 44 公分,無論公母皆然 (圖二)。

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圖二:北定居型虎鯨的年紀 (橫軸,單位為「年」) 與體長 (縱軸,單位為「公尺」) 間的關聯曲線圖。白色空心點為性別不明的未成年虎鯨、黑點為成年雌鯨、灰點為成年雄鯨。黑色和灰色虛線,分別為成年雌鯨和雄鯨在 40 歲以下和 40 歲以上年齡層的模型估算體長。圖片來源:Fig. 3 in Croskreutz et al. 2019. Endangered Species Research 40:183-188.

用照拍照的時間和虎鯨的年齡回推, 那些 40 歲以下的成年青年虎鯨,正好就是在童年時光經歷鮭魚數量銳減的生不逢時飢餓世代。這項研究結果印證了不僅僅是南定居社群虎鯨,北定居型虎鯨的體型也變小了。研究人員認為,食物不若以往充足的現象,雖然不到引發饑荒餓死大量虎鯨,但是長期營養不良會讓虎鯨不健康生不出小孩,長遠來看,仍然不利於族群延續。

這樣研究結果發表於本月 (2019年 11 月) 出刊的開放學術期刊「Endangered Species Research 」。

但是啊,筆者認為,讓動物體型變小的原因很多——闢如說近年來部分科學家開始懷疑,是全球暖化效應導致大量生物體型縮水——並不一定是因為食物缺乏。再說,如果體型大小和壽命之間有著正向關聯,那麼使用某個歲以上和以下的平均體長作比較,勢必會受到「年紀偏大的個體體型也偏大」的生存者偏差效應影響。

所以定居型虎鯨體型到底有沒有縮小?體型縮小 (以致生育率降低) 到底是因為當年飢荒、還是全球暖化的惡果?這些問題的答案還需要更多、甚至更長時間累積的科學研究資料才能回答。只能祈禱定居型虎鯨族群,能夠活到迎接謎底解開的那一天了。

 

參考資料:

Fearnbach H, Durban JW, Ellifrit DK, Balcomb III KC. 2011. Size and long-term growth trends of endangered fish-eating killer whales. Endangered Species Research 13:173-180.

Ford JK, Ellis GM, Olesiuk PF, Balcomb KC. 2009. Linking killer whale survival and prey abundance: food limitation in the oceans’ apex predator? Biology Letters 6:139-142.

Gardner, J. L., Peters, A., Kearney, M. R., Joseph, L., & Heinsohn, R. (2011). Declining body size: a third universal response to warming?. Trends in Ecology & Evolution, 26(6), 285-291.

Groskreutz ML, Durban JW, Fearnbach H, Barrett-Lennard LG, Towers JR, Ford JKB. 2019. Decadal changes in adult size of salmon-eating killer whales in the eastern North Pacific. Endangered Species Research 40:183-188.

一角鯨的基因體也出爐囉

文|陳瑩  Creative Commons License

隨著次世代基因定序 (Next Generation Sequencing) 技術發展日漸純熟,定序服務價格崩盤,近年來連口袋經常空空的生態演化學家,也能輕鬆應用先端分子生物技術,來研究 (看似) 沒有什麼經濟價值的非模式野生物種。以鯨豚來說,全球 88 個物種裡,已經有包括大翅鯨、虎鯨、瓶鼻海豚等等 26 個物種的基因體 (genome) 序列資料可供比對研究。(相關的內容,讀者們可參閱筆者以前的文章,「鬚鯨一家親:全基因體分析揭露鬚鯨混血與種化歷史」)

其中,北極海域特有的獨角神獸「一角鯨」 (Monodon monoceros) 的基因體序列,也在今年 (2019) 一月正式上線,相關論文也在今年五月底、刊載於知名學術出版集團「Cell」旗下的跨領域開放期刊,「iScience」。

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圖一:一角鯨們。圖片來源:The Project Gutenberg EBook of Het Leven der Dieren by A. E. Brehm (Illustration of Narwhals from “Life of Animals Part 1, Chapter 12: Sirens, Chapter 13: Walvisch-like" by AE Brehm).

一角鯨 (圖一) 在 IUCN 保育紅皮書的物種瀕危等級,在 2017 年中戲劇性地從「近危 (Near Threatened)」調降為「無危 (Least Concern)」。理由是因為最新的數量調查結果推算全球一角鯨數量超過十七萬隻;有十個小族群 (subpopulation) 裡有超過一萬隻一角鯨,其中兩個更高達三萬五千隻,而且半數以上的族群數量,不是持平就是有所增長。

然而,過去以粒線體 DNA 或核 DNA 短片段多樣性為基準的傳統分子遺傳分析報告,卻都顯示一角鯨的基因多樣性普遍偏低,代表一角鯨很可能不小心就陷入物種滅絕的漩渦裡。

回顧至此,想必讀者們跟筆者一樣一臉黑人問號 —— 所以一角鯨到底是瀕危還是無危?低基因多樣性是真的還是假的演化訊號?依賴極圈環境生活的一角鯨,為什麼在全球暖化的今天數量還會成長?

這個由丹麥自然史博物館研究員所領軍的研究團隊,使用現在最普遍應用的 Illumina sequencing  次世代定序技術,解開了一隻一角鯨的基因體序列。這隻一角鯨採集自西格陵蘭的桑門賽島 (Somerset Island) (圖二),而這個桑門賽島族群估計約有五萬隻個體,是世界上已知最大的一角鯨族群之一。

定序分析結果發現,和其他北極圈的動物相比,一角鯨的基因多樣性明顯偏低 (圖二) —— 這個發現和之前使用傳統分子遺傳分析出來的結果相符。一般來說,一個物種 (或是族群) 如果曾經遭逢幾乎使之滅絕的毀滅性事件 (瓶頸效應,bottleneck effect),或是長期處於近親互合 (inbreeding) 的情況下,往往都會有基因多樣性偏低的問題。然而,這個研究指出一角鯨體內低基因多樣性,並不是因為瓶頸效應或近親交合,而是一個已經存在上百萬年的長期現象 (圖三)。

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圖二:上圖為一角鯨的分布圖 (紅色範圍),黑色星星為本研究樣本採樣地點。下圖為各種動物的體染色體雜合率估計值比較圖,鐵灰色為一角鯨在北極的快樂夥伴們的體染色體雜合率估計值。體染色體雜合率越高代表基因多樣性越高、有效族群量 (effective population size) 越大。圖片來源:Figure 1 in Westbury et al. (2019) iScience, 15, 592-599.

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圖三:利用基因體資料推算出來的各種北極動物的有效族群量 (effective population size) 歷史動態變化 (上圖),以及對照的歷史氣候變化 (下圖)。橫軸單位均為距今千年前 (kya)。上圖的有效族群量代表該世代中成功生殖下一代的個體數目 (而非實際族群數量 — 因為並不是每一隻個體都生得出小孩),而下圖縱軸的單位 delta-18O 表示各個時期氧穩定同位素的比例;數值越高表示環境溫度越低,數值越低表示環境溫度越高。圖中灰色區塊表示最近一次冰河期的時間 (距今 11—2 萬年前)。圖片來源:Figure 4 in Westbury et al. (2019) iScience, 15, 592-599.

有趣的是,分析的結果顯示一角鯨的有效族群數量,在最後一次冰河時期的末期曾經一度增加。 類似的基因訊號也在長毛象、馴鹿等北極陸生動物身上出現過,因此研究人員認為這個情況和冰河時期北極冰河範圍增加有關。而有效族群數量在近期內快速增加,也能解釋為何當代一角鯨數量很多、基因多樣性卻偏低的現況。

利用比對白鯨和一角鯨的基因體資料的相似性,研究人員估計這兩個姊妹種應該是在五、六百萬年開時分家,一直到約一百多萬年前徹底斷絕基因交流。雖然說兩個物種間可能曾經有過長達四百萬年的斷斷續續雜交歷史,在已經一百多萬年沒有基因交流的今日,如果兩個物種間意外出現的混血後代,恐怕也很難存活下去吧。(延伸閱讀:貴圈真亂?混血海豚的生與死)

但是啊,由於這個研究只使用了一隻一角鯨的樣本,所以目前無法斷定這項分析中出現的基因訊號,是否能夠反映整個一角鯨物種的演化歷史,或是僅限於這個西格陵蘭桑門賽島族群歷史,更或是僅限於這隻一角鯨所屬家族的家族歷史。

不過無論如何,這份新增的一角鯨基因體序列資料不會僅止於證實一角鯨的基因多樣性很低而已。有了一角鯨的基因體資料,相信在不久的將來,科學家們便可以透過和其他鯨豚乃至於其他陸生哺乳動物比對基因體序列的方法,解開「為什麼一角鯨的牙齒長成尖角狀」、「為什麼母的一角鯨普遍沒有尖角牙」,甚至「一角鯨有沒有辦法撐過全球暖化危機」等等,各種關於一角鯨演化身世的謎團吧。

 

參考資料:

Lowry, L., Laidre, K. & Reeves, R. 2017. Monodon monoceros. The IUCN Red List of Threatened Species 2017: e.T13704A50367651. Downloaded on 25 October 2019.

Westbury, M. V., Petersen, B., Garde, E., Heide-Jørgensen, M. P., & Lorenzen, E. D. (2019). Narwhal Genome Reveals Long-Term Low Genetic Diversity despite Current Large Abundance Size. iScience, 15, 592-599.

所以說儒艮到底有幾種?

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一隻生活在紅海儒艮正在進食。圖片來源:維基百科Julien Willem CC BY-SA 3.0

文|陳瑩  Creative Commons License

生活在大西洋海域、尾巴成圓形槳狀的是海牛 (manatee),而生活在印度太平洋、尾巴成鯨豚式三角狀的是儒艮 (dugong)。無論是海牛還是儒艮,都是屬於海牛目 (Sirenia) 的動物,以水草為食,外表看起來相當善良溫吞。介紹如何由外型和生活史特徵來區別海牛和儒艮的科普文章很多(譬如說這篇,雖然文章裡把生活在美洲的「西印度海牛」 West Indian manatee 誤解為「西印度洋海牛」有點 NG,不過大致上沒有太大的問題),所以在此請讀者們原諒一心一意想省話的作者,就不再贅述。

好吧,那我們就直接切入正題:所以說儒艮到底有幾種?

儒艮在印度太平洋海域的分佈範圍,從非洲的莫三比克、馬達加斯加,到澳洲、南太平洋的新克里多尼亞 (New Caledonia) 之間,包括阿拉伯紅海、印度、馬來西亞和印尼等等地區近岸海域。儒艮是海牛目裡現生的四種海牛之中,分佈範圍最為廣泛的一種。但是因為儒艮所在地周遭的國家,大多不是很熱衷生態學研究,而且相較於其他蹦蹦跳跳的野生動物,生性害羞低調的儒艮又特別難以觀察。所以除了有長期調查觀察記錄的澳洲海域以外,科學界對於其他海域的儒艮所知少之又少。

先前的澳洲研究發現,生活澳洲北部沿岸海域的儒艮,在粒線體親緣關係上可以細分為「廣域 (widespread)」和「窄域 (restricted)」兩大支系。而這兩大支系分家的時間點,估計是落在距今約 11.5 萬年前、連接澳洲大陸和新幾內亞的托雷斯海峽陸橋 (Torres Strait Land-bridge) 現身,截斷印度洋和太平洋海水交流的時候。然而後來氣候趨暖,海平面上升,再加上儒艮本身意外強大的行動力 (單一個體最遠移動距離可達 560 公里),讓本來分居北澳東西部的儒艮們,有了基因交流的機會 (大概也是因此沒有形成各自獨立的族群)。

如果說光是澳洲海域就有這麼多戲,那麼其他海域的儒艮之間的血緣親疏關係又是如何呢?

為了研究這個問題,首先要突破沒有標本可用的窘境。一個由南非、美國、紐西蘭科學家組成的研究團隊,造訪了歐美各地博物館, 蒐集了總共 117 件、來自於 14 個地區的儒艮牙粉或骨粉標本,再透過古 DNA (aDNA) 技術,取得各個樣本的粒線體基因片段序列。有了基因序列,就可以比對不同地區儒艮的基因相似性,甚至推算出過去各個族群的基因庫大小。

結果發現,印度以西海域的儒艮有著自成一格的基因譜系,與澳洲海域的儒艮明顯來自不同家族 (圖一)。此外,儒艮在印度以西海域的分佈範圍雖然不亞於熱帶太平洋海域,但是前者海域的儒艮基因多樣性顯然比較低 (圖二)。

 

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圖一:儒艮的粒線體基因型親緣譜系圖。譜系樹上的數字表示重複抽樣下該支系穩定存在的機率,加註星號表示該支系在所有的抽樣模擬中都固定存在 (也就是很穩的意思) 。 圖片改編自:Fig. 5 in Plön et al. 2019. PLoS ONE 14(9): e0219350. [* 註:巨儒艮原生於白令海,據信已於 18 世紀滅絕。]

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圖二:印度-太平洋各地儒艮的粒線體基因型在各地分佈的情況。圖片改編自:Fig. 5 in Plön et al. 2019. PLoS ONE 14(9): e0219350.

研究人員也發現, 1950 年代以後在西印度洋海域採集的標本基因多樣性,明顯比之前在同地採集到還要低。報告中指出,這個現象似乎和 50 年代後西印度洋儒艮族群量大幅減少的情況相互呼應。集合了低基因多樣性、孤立族群、以及族群量小等等族群滅絕因子,研究人員認為,西非的儒艮族群,應該需要特別的保育作為,以避免走向滅亡的絕路。

雖然結果中估計出不同儒艮親緣支系的分歧點,可能比新大陸區域的兩種海牛、或是亞洲象非洲象分家的時間還要早,但是訊號並不是很穩定:可能是因為調查的序列太短 (所以解析低),或是各個儒艮族群間,其實一直都有著某著程度以上的基因交流。相信未來的研究如果可以取得更多新鮮的生物組織材料—— 包括現生儒艮分布最北界日本沖繩,或是已經滅絕的台灣儒艮標本 ——勢必能夠更清楚呈現儒艮的親緣地理演化史。

 

參考資料:

Blair, D., McMahon, A., McDonald, B., Tikel, D., Waycott, M., & Marsh, H. (2014). Pleistocene sea level fluctuations and the phylogeography of the dugong in Australian waters. Marine Mammal Science, 30(1), 104–21.

Plön, S., Thakur, V., Parr, L., & Lavery, S. D. (2019). Phylogeography of the dugong (Dugong dugon) based on historical samples identifies vulnerable Indian Ocean populations. PloS One, 14(9), e0219350.

Sheppard, J. K., Preen, A. R., Marsh, H., Lawler, I. R., Whiting, S. D., & Jones, R. E. (2006). Movement heterogeneity of dugongs, Dugong dugon (Müller), over large spatial scales. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 334(1), 64-83.

Shirakihara, M., Yoshida, H., Yokochi, H., Ogawa, H., Hosokawa, T., Higashi, N., & Kasuya, T. (2007). Current status and conservation needs of dugongs in southern Japan. Marine Mammal Science, 23(3), 694-706.

讓鯨魚轉彎的海軍聲納

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一群領航鯨出沒於地中海航行中的北約軍艦「Alliance」附近。 圖片來源:這裏

文|陳瑩  Creative Commons License

相信大家都知道,齒鯨們主要是靠著運用天生的聲納系統,在水裡行動覓食。 而人類在海洋裡製造的各種噪音,包括工程打樁、鑿井、船隻航運、或海軍演習等等,都會對海洋裡的聲景 (soundscape) 帶來不自然的干擾。特別是軍事演習,在過去就有報告指出,海軍演習時附近海域,經常發生大量鯨豚擱淺,而且這些鯨豚普遍都有聽力器官受損的現象。

確實在理論上,這些人為噪音的干擾,勢必為齒鯨們的生活帶來某些程度上的影響;但是要把「大量聽力受損的鯨豚在演習海域附近擱淺死亡」這個現象,歸因於軍事演習對鯨豚的影響,似乎還是缺少那把冒煙的槍。

為了尋找更關鍵的證據,一個由美國、巴哈馬和英國科學家所組成的研究團隊,於 2009–2015 年間,在巴哈馬附近、美國海軍的測試基地 Atlantic Undersea Test and Evaluation Center (AUTEC) 海域,在七隻柏氏中喙鯨身上裝了衛星發報器,記錄這些喙鯨們在演習前後的活動路徑、所在海水溫度,以及其中兩隻喙鯨的潛水水深的資料。

結果發現,七隻裝了衛星發報器的喙鯨裡,有五隻在演習開始之後開始遠離演習海域,而在演習結束兩到四天內,又回到原來的海域 (圖一)。研究團隊推算了其中四隻在演習期間活動範圍內的音量分布情況,發現其中三隻很明顯在演習開始後,就轉向比較不吵的方向移動 (圖二)。

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圖一: 六隻喙鯨在海軍聲納施放前 (藍點) 、施放中 (紅點) 及施放結束後 (黃點) 的所在位置。圖中藍色區塊為巴哈馬,黑框線區域為 AUTEC 演習區域。結果顯示只有 PTT 編號 111664 和 129719 的兩隻喙鯨,在演習開始後有朝演習海域方向游動的情況。然而 129719 在演習前後其實都不在附近海域,所以未納入分析。圖片來源:Fig. 1 in Joyce et al. (2019) Mar Mam Sci. DOI: 10.1111/mms.12624

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圖二:四隻喙鯨在演習期間活動區域的音量估計示意圖。上排圖顯示四隻喙鯨在各個時間點 (橫軸)下,預測發報器所在地點的音量大小 (紅點)、該區塊距離聲納聲源最近定點的音量大小 (黃點),以及鯨魚和海軍聲納聲源的距離 (藍點)。灰色區塊表示海軍聲納運作的時間。下排圖為演習期間喙鯨們的移動路徑 (藍線),黃色-紅色-藍色的間層區間,表示在演習期間區域最大音量的相對大小分佈,黃色音量最大、藍色最小。圖片來源:Figs. 3 & 4 in Joyce et al. (2019) Mar Mam Sci. DOI: 10.1111/mms.12624

從兩隻喙鯨的潛水深度資料來看,除了其中一隻在演習期間沒有下潛到 1200-1800 公尺這個深度以外,喙鯨們在演習前中後,潛水深度似乎沒有太大差異 (圖三) 。也就是說,即使在演習期間,喙鯨們一樣照常潛入深海覓食。但如果從深潛的時間來看,他們發現在演習期間剛開始的時候,喙鯨下潛的時間有變得比較短一些。

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圖三:兩隻柏氏中喙鯨 (PTT編號 111664 和 111670) 在演習前 (藍)、演習中 (紅) 和演習後 (黃) 三個時段裡潛水深度的比例圖。橫軸為潛水時間比例,縱軸為潛水深度 (單位為公尺)。圖片來源:Fig. 5 in Joyce et al. (2019) Mar Mam Sci. DOI: 10.1111/mms.12624

這項研究結果,於今年 (2019) 六月刊載於鯨豚研究權威期刊「Marine Mammal Science」。雖然說樣本數看起來少少的,但這已經是目前為止,世界上最大規模的喙鯨衛星標放研究之一。而且這項研究的結果,和  2011 年在同一區域,透過被動偵測喙鯨聲納及音響回播實驗所進行的研究結果大致吻合。顯示巴哈馬海域的柏氏中喙鯨,大多會主動走避海軍聲納,暫時放棄在演習海域快樂覓食的機會。但是「走避」到底會對喙鯨的生活/生存帶來多大的壓力?如果鯨豚知道「走避」,為何會那些聽力受損而擱淺死亡的案例?這些問題,還有待更多的研究讓真相浮出水面吧。

 

參考資料

Joyce, T. W., Durban, J. W., Claridge, D. E., Dunn, C. A., Hickmott, L. S., Fearnbach, H., … & Moretti, D. (2019). Behavioral responses of satellite tracked Blainville’s beaked whales (Mesoplodon densirostris) to mid‐frequency active sonar. Marine Mammal ScienceDOI: 10.1111/mms.12624

Tyack, P. L., Zimmer, W. M., Moretti, D., Southall, B. L., Claridge, D. E., Durban, J. W., … & McCarthy, E. (2011). Beaked whales respond to simulated and actual navy sonar. PloS One, 6(3), e17009.

 

空拍機到底會不會吵到鯨豚?

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圖一:空拍機 Inspire Pro 1 與南方露脊鯨。圖片來源:這裏 (Copyright: Murdoch University Cetacean Research Unit, https://amru.org.au)

文|陳瑩  Creative Commons License

每一種需要觀察野生動物的研究工作,都有各自的難處。以野生鯨豚行為研究來說,定點攝影或是人力駐點觀察等等這樣的資料收集方式,只能用於棲息領域非常近岸的群體。然而大部分的鯨豚主要生活在無法從岸上觀察的離岸海域,所以大部分的鯨豚生態研究,都必須靠派遣觀察船的方式靠近觀察記錄。但是大家都知道,開船靠近鯨豚,或多或少都會影響到海豚原來的行爲狀態。而且除非是同時派出多條觀察船從不同角度觀察,不然觀察記錄到的往往只有靠近觀察船這一側的看得到的片面行為表現。

隨著科技日新月異快速發展,空拍機、高解析度攝影機等等昂貴的專業設備,近年來開始變得相當親民普及。有了經濟實惠的空拍機,讓口袋經常空空的生態學家們,開始可以收集一些過去因為經費有限、無法採購或租用相關器材而無法取得的觀察資料。使用空拍機觀察紀錄鯨豚的動態、採集鯨豚活體組織樣本等等的研究應用,也在行為生態學界捲起一股風潮 (圖一)。

但是啊,執行任務中的空拍機會不斷發出嗡嗡噪音,聽久了連人都會惱怒。對聲音相當敏感的鯨豚,會不會因為空拍機的出現感到困擾、改變行為模式呢?

一組由澳洲和丹麥科學家組成的研究團隊,測量了兩款最熱門的空拍機 (SwellPro Splashdrone 和 DJI Inspire 1 Pro) 在不同飛行高度時在水下一公尺深處可以偵測到的噪音音量。結果顯示,兩款空拍機帶來的水下噪音有限,幾乎和一般背景噪音無異 (圖二)。而且空拍機製造出來的噪音主要是低頻噪音,對小型齒鯨來說,幾乎是聽不到的範圍 (圖三)。

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圖二:SwellPro Splashdrone (A) 和 DJI Inspire 1 Pro (B) 在離海平面 5 公尺 (藍線) 及 10 公尺 (橘線) 處飛行時,於水下一公尺處可以量測到的噪音波段及音量分佈。灰線為環境背景噪音,黑線為水下錄音機自己發出的噪音。圖片來源:Fig. 3 in Christiansen et al. (2016) Frontiers in Marine Science, 3, 277.

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圖三:四種海洋哺乳動物的聽力圖 (audiograms),搭配兩種空拍機的噪音 (黑點橫槓)、五個海域環境噪音頻譜。四種海洋哺乳動物分別為港灣鼠海豚 (紅線)、瓶鼻海豚 (深藍線)、長須鯨寶寶 (綠線)、北象海豹 (淺藍線),五個海域分別是北海 (紅虛線)、波羅的海 (深藍虛線)、新詩柯省西南海域 (綠虛線)、澳洲埃克斯茅斯 (淺藍虛線)、澳洲卡巴納灣 (黃虛線)。圖片來源:Fig. 4 in Christiansen et al. (2016) Frontiers in Marine Science, 3, 277.

另外一組由紐西蘭科學家組成的研究團隊,則是聚焦在空拍機的存在是否會干擾海豚日常作息。他們以奧克蘭近郊海域的瓶鼻海豚為「實驗對象」,觀察海豚們在遭遇到不同飛行高度的空拍機時會做出哪些行為反應。(順道一提,這個團隊使用的空拍機是 SwellPro Splashdrone。)

結果發現,當空拍機出現且飛行的高度在離海面 10 公尺的時候,海豚轉彎和拍尾行為出現的次數,明顯比空拍機出現前還要多;當空拍機飛行高度在 25 公尺以上時,海豚則不會做出任何特殊反應 (圖四、圖五)。

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圖四:海豚群體在遭遇到不同飛行高度 (10公尺、25公尺、40公尺) 的空拍機前後十分鐘裡出現轉彎行為的次數比較。白方塊為沒有空拍機的時段,黑方塊為空拍機出現的時段。a、b 不同字母表示兩者在統計檢定中有顯著差別。圖片來源:Fig. 2 in Fettermann et al. (2019) Scientific Reports, 9(1), 8558.

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圖四:海豚群體在遭遇到不同飛行高度 (10公尺、25公尺、40公尺) 的空拍機前後十分鐘裡,海豚做出側面漂浮 (side-floats)、拍尾 (tail-siaps)、探頭 (spy-hops)、臉頰拍水 (chin-slaps) 等行為次數的變化。a、b 不同字母表示兩者在統計檢定中有顯著差別。圖片來源:Fig. 3 in Fettermann et al. (2019) Scientific Reports, 9(1), 8558.

雖然說這樣研究顯示海豚在遭遇低空飛行的空拍機時確實會做出一些對應的「警覺」行為,但是因為觀察的時間很短,還是很難說這樣短暫的遭遇,會對海豚的日常生活帶來多大的困擾。無論如何,綜合這兩個研究的成果,如果能讓空拍機飛行高度保持在 25 公尺以上,應該就不會對鯨豚群造成噪音或是行為上的干擾。是說如果要保持 25 公尺的距離,又不想犧牲記錄細節的機會 (譬如利用動物身上的花斑進行個體辨識等等),也只有砸錢升級攝影設備一途了吧。

 

參考資料

Christiansen, F., Rojano-Doñate, L., Madsen, P. T., & Bejder, L. (2016). Noise levels of multi-rotor unmanned aerial vehicles with implications for potential underwater impacts on marine mammals. Frontiers in Marine Science, 3, 277.

Fettermann, T., Fiori, L., Bader, M., Doshi, A., Breen, D., Stockin, K. A., & Bollard, B. (2019). Behaviour reactions of bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) to multirotor Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). Scientific Reports, 9(1), 8558.