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首次卫星追踪白翎岛的自由放养斑海豹

介绍
黄海有大量斑海豹(Phoca largha )。根据对中国渤海斑海豹冬季繁殖地进行的一项研究,20世纪40年代,该地区栖息着大约8,000只斑海豹(Dong & Shen,1991;Yan et al.,2018)。然而,由于中国境内因获取皮革、传统药物和肉类而导致的偷猎和栖息地破坏,其数量最近已下降至约 1,500 只(Dong & Shen,1991;Yan 等,2018))。在剩余的斑海豹中,自 2006 年开始调查以来,白翎岛的数量每年在 200 至 300 只左右波动,2008 年记录的峰值为 322 只(财政部,2019 年)。

填海造地、疏浚和建设等沿海开发活动,以及海上运输的增加,使海洋物种的栖息地不断恶化(Barbier等,2011; Hawkins等,2017;Wenger等,2017)。此外,持续的全球气候变化导致各种物种的种群动态发生快速生态变化,包括斑海豹物种(Anderson等,2013;Moore等,2008)。

斑海豹的寿命超过40年,是海洋生态系统中的顶级捕食者,其分布范围广泛且具有良好的活动性,可能对生态干扰和环境变化具有相对的适应能力( Boveng et al., 2009 )。然而,由于繁殖速度缓慢,每次只能出生一个后代,且后代达到生育年龄需要很长的时间,人口减少和随后的恢复变得极具挑战性。

针对这些挑战,韩国文化遗产管理局根据1982年文化遗产保护法将斑海豹指定为第331号天然纪念物。将斑海豹指定为天然纪念物不仅是从保护角度考虑的。本地物种,但具有作为海洋哺乳动物栖息在水下的独特生态特征(CHA,2003)。

随后,随着人们对生物资源价值的关注和保护需求的增加,为了保护生态系统和防止物种灭绝,“濒危物种”的概念被引入,并建立了第一个濒危物种法律保护制度。韩国环境部。环境部根据1998年《自然环境保护法》将朝鲜半岛记录的六种鳍足类动物指定为濒危物种,从而为保护鳍足类动物奠定了法律基础(NIBR,2018)。

此外,韩国海洋水产部于2006年颁布了《海洋生态系统保护和管理法》,指定了46种受保护海洋物种,以保护海洋生物多样性。对于那些种群规模不足以继续生存或需要特殊保护措施的物种,例如斑海豹,该法律为采取必要行动(包括繁殖和恢复)提供了法律依据。与《自然环境保护法》类似,它也将国内已知的六种鳍足类物种列为受保护海洋物种(MOF,2022)。

因此,斑海豹被列入韩国天然纪念物、濒危物种和受保护海洋物种的所有三类中。虽然这三项法律指定受保护物种的标准可能有所不同,但其目的是相同的:保护面临灭绝的物种。

自 2006 年以来,国家水产科学研究所 (NIFS) 一直在进行调查,以评估斑海豹的栖息地并分析威胁,重点关注白翎岛的主要栖息地。近年来,通过遗传信息分析和生理生态数据获取,加强对濒危斑海豹的保护和管理。保护斑海豹的努力包括采取实际措施,例如营救被困或搁浅的个体并成功释放它们。

了解斑海豹的季节性活动和栖息地偏好对于有效的保护管理至关重要。在其生命周期中,斑海豹有季节性迁徙,冬季在渤海完成繁殖,然后开始向南迁徙,在山东半岛和白翎岛度过夏季,然后在深秋返回渤海(王,1986) 。尽管利用卫星标签在中国水域对栖息地利用模式进行了广泛的研究(Han et al., 2013)),从夏季觅食地(例如白翎岛)的斑海豹可获得的信息有限。尽管斑海豹每天的移动距离可能超过 100 公里(Trukhin 等,2021),但它们是否利用白翎岛附近的其他地区或沿海地区进行觅食活动仍然未知。以前的研究侧重于个体识别和发生调查,仅在两个拖运地点进行,即Mulbeom Rock和Yeonbong Rock(Kim等人,2010年;Park等人,2010年))因此缺乏有关海豹如何利用该岛附近其他地点作为潜在栖息地的信息。为了解决这一知识差距,本研究尝试利用生物记录技术捕获自由活动的斑海豹,利用 ARGOS 卫星传输标签来精确跟踪斑海豹的运动。尽管之前的研究是针对韩国的获救个体进行的(An et al., 2014),尚未有研究将卫星跟踪应用于野生个体。因此,我们的研究旨在在白翎岛的捕捞点捕获斑海豹,附加卫星发射标签并进行位置跟踪,为了解斑海豹的季节性活动和栖息地偏好提供有价值的见解,从而保护斑海豹。

材料和方法
学习地点
该研究尝试在白翎岛附近的斑海豹捕捞地点墨范岩和延峰岩进行(图1)。物范岩位于白翎岛东北部近海约 700 米处,由数块岩石组成,周围环绕着三个缓坡的礁石。涨潮时,Mulbeom Rock完全被淹没,但退潮时,它为斑海豹提供了合适的拖出地点。

岩鱼( Sebastes schlegelli)和绿鱼(Hexagrammos otakii )等猎物的存在(Park et al., 2018),使其成为白翎岛斑海豹最喜欢的栖息地。Yeonbong Rock是一座岩石小岛,位于白翎岛西南约3公里处。它由许多大大小小的岩石组成,用作斑海豹的拖出地点。莲峰的面积比物范岩大,但岩石陡峭,与物范岩相比,斑海豹的栖息空间相对狭窄。因此,该地区被拖出的动物数量较少。

捕获和标记附件
为了评估斑海豹的分布情况并应用卫星跟踪研究,国立水产研究所鲸类研究所于2021年(4月、6月、8月和11月)对白翎岛的拖运地点进行了调查。调查是在退潮期间进行的,预计该地点的海豹观测数量最多。本研究使用一艘舷外船(2.99 吨,115 马力)。

在直接统计海豹数量之前,使用无人机(Mavic 2、DJI)初步评估斑点海豹个体的数量,确保它们保持在 30 至 50 米的高度,不会对无人机噪音做出反应。随后,该船(2.99 吨,115 HP)接近距拖运地点约 100 米范围,使用肉眼或双筒望远镜(Trinovid 10×42BN,Leica,Wetzlar,德国)观察休息个体的行为线索。

我们准备了卫星传输标签 SPOT-293A(Wildlife Computers,雷德蒙德,华盛顿州,美国),专为跟踪自由活动的鳍足类动物的水平运动而设计。尺寸为长71.5毫米、宽54毫米、高24.1毫米,重110克。其外表面涂有环氧树脂,可抵抗水的损害,并可承受动物的运动。

2021 年 8 月 26 日,在第三次实地调查期间,有人试图捕获并在封条上贴上标签。在此之前,研究中使用的标签的基本设置是使用标签代理(野生动物计算机)配置的。位置信息被编程为每天传输 250 次,参考时间设置为协调世界时。

在船只接近墨繁岩之前,初步确定了岩石上栖息的海豹个体的位置和年龄。小心翼翼地不要惊动海豹进入水中,船只绕着岩石盘旋,逐渐让海豹熟悉外部刺激,例如船只的接近和噪音。我们决定捕捉一个大约两岁的少年,它正在岩石上休息。当海豹不再那么紧张时,船只很快就接近了岩石。三名研究人员立即跳下船只,冲向目标动物,然后潜入水中。不锈钢箍网一个(直径:80厘米,糊状尺寸:30毫米)被用来捕捉幼年斑海豹。为了粘贴标签,使用了瞬间粘合剂(Loctite 401,汉高,杜塞尔多夫,德国)和环氧树脂粘合剂(VT-146,Vital Technical,万挠,马来西亚)。标签贴在动物脖子后面的毛皮上。等待大约 3 分钟让粘合剂凝固后,岩石上的密封被释放(图2)。

数据处理
该标签通过 ARGOS 卫星服务提供被标记个人的实时位置信息,然后在网站上提供。ARGOS系统自20世纪80年代以来一直用于野生动物追踪研究,并广泛应用于海洋哺乳动物研究(Stewart等,1989;Vincent等,2002)。释放后,每天通过ARGOS主页( https://argos-system.cls.fr/ )检查被释放海豹的位置信息。

使用ARGOS(卡尔曼滤波算法)预先过滤的位置数据,并应用额外的手动过滤来消除在距水面100 m区域以外的陆地上检测到的位置。使用 QGIS 软件(版本 3.28.7,QGIS,苏黎世,瑞士)中的“热图”插件绘制数据,以可视化标记动物的分布模式。核密度估计 (KDE) 算法使用 50%(家庭范围)至 95%(利用范围)。考虑到海豹的水平移动性和卫星数据的误差幅度,带宽设置为 2 公里。雷切特洛等人,2016)。

结果
标签发出的信号于 8 月 28 日首次收到,即发布两天后。随后,该信号持续了107天,直至12月12日。期间共收集了1,556个位置数据。信号数据主要在8:00至16:00期间收集,此时Argos卫星经过测量区域。

对核心活动范围和利用范围的分析表明,该人主要在莲峰岩和物范岩的运输地点之间移动。然而,核心栖息地集中在延峰岩周围,动物大多停留在那里休息。使用范围主要覆盖卸料场附近。从未有记录显示它访问过该岛的西北部(图3)。

fas-26-11-669-g3图3. 白翎岛放归斑海豹的分布模式,从核心栖息地范围(50%,深红色)到利用范围(95%,浅红色)。KDE,核密度估计。下载原图
释放后的头两天,没有检测到来自海豹的信号。8月28日收到第一个信号,但信号质量较差,无法确定位置。8 月 29 日,位置信号得到确认,表明该人已转移到距离释放点约 12 公里的另一个拖运地点 Yeonbong Rock。海豹在延峰岩附近停留了四天。9月2日,海豹回到了墨范岩的放生地,并在该地区停留至9月5日。9月6日,转移到物范岩和莲峰岩之间、物范岩西南约5公里处,直至9月12日,积极在白翎岛东部和北部海域进行活动。9月13日在物范岩附近停留,14日晚返回莲峰岩。其移动模式记录相对准确,19时57分至23时20分期间,它沿着大海缓慢移动了8.7公里的距离,距离海岸线约1至1.5公里。

海豹在莲峰岩短暂停留后,于9月18日至9月21日返回墨范岩。9月22日至10月3日再次返回莲峰岩,10月4日至10月5日短暂停留在墨范岩。从动作模式可以看出,该动物在莲峰岩和物范岩之间来回移动。

10月6日至12月12日信号丢失期间,该人主要停留在莲峰岩周围7公里半径范围内。调查期间,白翎岛西北部未检测到定位信号。

预计海豹将于12月初从白翎岛向北迁徙至中国渤海湾,但由于信号丢失,无法确认迁徙路线。信号中断与海豹向北迁徙的运动变化之间的相关性尚不清楚。然而,在信号丢失之前,封条的运动模式是正常的,标签的电池电压保持在3.4V,接近满电池电压。当电池电压降至 3.0 V 左右时,标签就会失效,因此无法发挥其最大性能(Hart et al., 2021)。据此,推测跟踪设备自然与动物分离,而不是由于电池电量下降而没有发送信号。

讨论
捕获和标记附件
在韩国,还没有以科学目的捕获海豹的经验。已有多次放生附有卫星标签的获救斑海豹的经验(An et al., 2014)。这是首次尝试活捉野生斑海豹。俄罗斯、日本和中国正在尝试各种方法来捕获斑海豹(Han et al., 2013; Kobayashi et al., 2009;Solov'eva et al., 2016;Trukhin et al., 2021)),白翎岛的具体环境和生态条件与其他地区的栖息地不同。因此,将其他国家使用的相同捕获方法直接应用于韩国是有局限性的。

白翎岛位于非军事区(DMZ)内,因此很难在现场安装特定的装备来捕获海豹。因此,最实用的捕获方法被认为是快速接近动物并直接捕获它们。然而,在捕获过程中,如果在拖出地点休息的其他个体反复受到惊吓和打扰,可能会降低该地点的偏好度。因此,如果每年都尝试进行定期捕捉,那么也有必要探索水下捕捉它们的方法。

Lehtonen & Suuronen (2010)改造了鲑鱼陷阱,成功捕获灰海豹。白翎岛的渔民虽然不使用鲑鱼捕捉器等渔具,但安装了许多张网,每年都会在该地区捕获斑海豹(财政部,2019年)。然而,与鲑鱼陷阱不同的是,装载网是完全浸没的渔具。因此,斑海豹一旦进入齿轮,就无法浮出水面呼吸,从而导致窒息死亡。需要开发合适的装备来有效地量化和实时捕捉斑点海豹。

捕获动物后,在大多数情况下,会使用环氧树脂粘合剂来粘贴标签(Jeffries 等人,1993 年; Stewart 等人,1989 年))。然而,由于附着固定耗时,因此使用氰基丙烯酸酯瞬干胶进行临时固定,然后在标签边缘周围涂上环氧粘合剂以牢固附着。通过这项研究,已经证实瞬干胶可以快速凝固并快速释放。然而,使用瞬间粘合剂可能会导致粘合持续时间短。然而,当在有限的情况下需要快速释放时,使用瞬间粘合剂是可行的选择。

卫星追踪
海豹的栖息地范围非常有限,以白翎岛为中心。即使在从春季到秋季访问白翎岛的斑海豹中,也有一些个体一直坚持到北迁繁殖,而另一些则没有。Zhuang等人对同一黄海种群进行了卫星跟踪研究。(2023),一些人记录的活动覆盖面积为 12,060 km 2在 6 个月的跟踪期内。另一方面,有些个体全年都留在渤海的繁殖地。因此,虽然斑海豹表现出一定的迁徙模式,但并非所有个体都表现出相同的迁徙特征。有人建议,照片识别方法可以揭示白翎岛的居民和暂住个体的存在(Kim 等,2010)。

需要进一步考虑密封件的安装位置。拖运地点附近的接收率较高,而当动物在公海时,接收率则不那么高。如果像Trukhin 等人之前的研究一样。(2021),标签贴在动物的头顶上,可能有更多的机会暴露在水面上,从而导致更高的接收率。今后如果情况允许,可以考虑将标签贴在动物的头顶上方,以提高接收率。

这项研究展示了韩国野生斑海豹卫星追踪的第一个结果。然而,这项研究有明显的局限性,因为它只关注一只年轻的斑海豹。由于每个个体对栖息地适宜性的偏好可能不同,因此有必要为更多不同年龄段的个体贴上标签,以了解他们在白翎岛附近海域的栖息地偏好模式。众所周知,随着初冬繁殖季节的临近,斑海豹会在 11 月至 12 月期间向北迁徙并抵达渤海(Wang,1986))。然而,以往的研究大多涉及在春季从渤海放生动物,这是它们南迁的季节(韩等,2013;庄等,2023 )。因此,为了准确了解它们北上的迁徙路线,有必要在10月至11月期间给海豹贴上标签并放生。未来,通过对更多数量的海豹进行进一步的卫星跟踪研究,可以更好地了解斑海豹秋冬向北迁徙的时间和路线。

利用生物测井技术的保护措施
未来,海洋哺乳动物的保护将变得越来越重要。这个问题影响全球渔业经济。美国海洋哺乳动物保护法 (MMPA) 101(a)(2) 禁止进口导致海洋哺乳动物死亡或受伤的渔业生产的海鲜及其产品。美国要求出口国提供衡量特定渔业中海洋哺乳动物兼捕率的科学数据,并要求制定海洋哺乳动物保护计划。通过特定渔业的可比性发现,这些渔业的海产品只有在被认可执行相当于美国兼捕减少计划的保护计划时才有资格出口到美国。研究海洋哺乳动物的分布模式有助于建立海洋保护区和制定旨在减少这些动物兼捕的渔业政策。通过生物测井技术了解它们的分布和栖息地偏好,可以采取更有效的保护措施来保护海洋哺乳动物种群及其生态系统。研究海洋哺乳动物的分布模式有助于建立海洋保护区和制定旨在减少这些动物兼捕的渔业政策。通过生物测井技术了解它们的分布和栖息地偏好,可以采取更有效的保护措施来保护海洋哺乳动物种群及其生态系统。研究海洋哺乳动物的分布模式有助于建立海洋保护区和制定旨在减少这些动物兼捕的渔业政策。通过生物测井技术了解它们的分布和栖息地偏好,可以采取更有效的保护措施来保护海洋哺乳动物种群及其生态系统。

由于数量众多,国际自然保护联盟 (IUCN) 将斑海豹列为“最不受关注”的物种(Boveng,2016 )。然而,黄海的斑海豹数量已经减少,需要采取保护措施。斑海豹是唯一经常栖息在韩国水域的鳍足类物种。白翎岛是斑海豹的重要栖息地。斑海豹的保护价值为限制或推迟其栖息地附近的开发项目以及确定其管理和保护所需的投资提供了政策指导(Kwon 等人,2013)。如果实施有效的海豹保护政策,白翎岛沿岸的海豹数量可能会增加。然而,这可能会与捕鱼活动产生冲突,因此有必要评估海豹栖息地的分布模式,以做好准备。

过去几十年来,生物记录技术利用计算机、数据存储、电池容量以及标签和传感器小型化方面的技术发展取得了巨大进步。预计生物测井在生物和环境科学领域的重要性将继续增加(Holton et al., 2021)。这些方法正在彻底改变渔业科学,揭示动物的行为以及它们在看不见的情况下遇到的环境。使用生物测井技术跟踪数据可以帮助为保护政策和管理提供信息,包括减少渔业兼捕,以及海洋保护区和重要栖息地的设计和管理(Hays等人,2019)。

NIFS的研究人员通过生物记录收集各种海洋动物的运动模式和环境数据,例如太平洋鳕鱼(Gadus macrocephalus)、巨型章鱼(Enteroctopus dofleini)和雪蟹(Chionoecetes opilio)以及斑海豹(An等人) ., 2014 ; NIFS, 2022 , 2023 )。每当研究人员处理动物时,他们都应该严格评估所获得的数据是否证明对个体的潜在风险是合理的,并确保采取所有必要的预防措施以尽量减少该风险(威尔默斯等人,2015)。通过仔细考虑这些要点,生物测井将成为一项尖端研究技术,能够持续监测气候变化和人为污染等因素造成的渔业资源和海洋生物的波动。有望克服传统实地调查的局限性。生物测井研究将有助于为渔业资源和海洋哺乳动物种群的恢复建立科学基础。

发布日期:2024-01-16