觅食海豹使科学家能够测量广阔太平洋的鱼类丰度

在过去的60年里，加州大学圣克鲁斯分校的海洋生物学家一直在监测前往附近Año Nuevo自然保护区的北方象海豹的行为。随着成千上万的海豹聚集在海滩上繁殖和蜕皮，几代研究人员已经对5万多只海豹进行了超过35万次的观察

借助强大的技术和足够近的勇气，仔细标记、称重和观察这些吵闹笨重的海洋哺乳动物，这项长期研究项目拥有关于它们的健康、觅食成功、海上行为和种群动态的广泛历史和实时数据

Roxanne Beltran是下一个领导该项目的人，她的研究于2月14日作为《科学》杂志的封面故事发表，报告称海豹基本上可以充当“智能传感器”，用于监测海洋昏暗得令人毛骨悚然的“黄昏区”中的鱼类种群。这是海平面以下200至1000米之间的水层，阳光的穿透几乎停止，而今天的海洋监测工具无法轻松到达

船只和浮动浮标只能测量海洋的一小部分，而卫星无法测量鱼类出现的水面以下

重要的是，这个区域拥有地球上大部分的鱼类生物量。因为这也是海豹觅食的地方，追踪其觅食成功的海豹可以提供一种以前不可能的方法来衡量广阔海洋中鱼类种群的可用性

Beltran说，这是一个重大发现，因为人类正在考虑捕捞这些鱼类种群，以满足人类对富含蛋白质的食物日益增长的需求

生态学和进化生物学助理教授Beltran说：“鉴于海洋对碳封存、气候调节、氧气生产和数十亿人的食物的重要性，迫切需要测量海洋生态系统的变化。”

“我们的研究表明，象海豹广泛的觅食范围和数百万次的觅食尝试使它们成为公海鱼类种群和顶级捕食者的绝佳生态系统哨兵。”

就背景而言，每只海豹在穿越太平洋的七个月约6000英里的旅程中平均进行约75000次觅食尝试。这意味着，每年仅追踪14只海豹，就可以估计440万立方公里海洋中的鱼类可用性

除此之外，对海豹进行称重还可以让研究人员测量猎物丰度的长期波动。随着商业船队增加捕捞深度和广度以满足需求，可持续渔业管理需要评估鱼类种群的规模以及它们如何应对环境变化

通过出版物赋予学生权力

除了承诺提供对海洋神秘中上层区域的可见性外，这项研究还有另一个原因：这篇论文由14名本科生共同撰写，他们参加了Beltran和Año Reserve主任Patrick Robinson教授的沉浸式、探究式的实地课程，在该课程中，学生们进行了分析海豹研究项目60年数据的项目

在加州大学圣克鲁斯分校继续提供的课程中，学生参与实地考察，学习生成科学问题，进行探索性数据分析，并通过指导实践展示他们的结果

Beltran实验室的研究生Allison Payne曾担任该课程的助教，她说：“我们希望学生们感觉自己是科学家社区的一员。”。“对于学生和教师来说，这是一个在现实世界科学上进行合作的绝佳机会，它建立了学生在科学过程中的信心。”佩恩最近与来自不同野外课程的学生合著者一起发表了另一篇研究文章，在这种情况下，研究了象海豹在达到壮年后繁殖成功的情况

在2022年课程开始时，学生们集思广益，选择研究海豹群体在不同年份的表现。每对学生都处理了项目的一个子集。一名本科生Madi Reed下载了海洋学数据，以测试关于海洋条件与海豹幼崽存活足够长时间以繁殖自己幼崽的可能性之间联系的假设

Reed（Rachel Carson'22，海洋生物学）发现，在过去的四十年里，象海豹的生存和繁殖成功发生了巨大的波动，这与它们觅食的海洋条件密切相关。她说：“直接体验我们在课堂上学到的概念如何应用于实际研究，真的很令人兴奋。”

“这一发现极大地激发了我目前从事生物海洋学研究的动力，我希望在那里继续建立有用的数据联系。”

Beltran实验室成员最近还在《生态学快报》上发表了一篇相关的观点文章，探讨了长期研究为培养生态学家提供这些包容性机会的潜力

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Beltran说，维持黄昏区的鱼类是经济上重要物种的重要生态猎物，并补充说，它们栖息的领域可能很快就会成为渔业。但人们对暗区鱼类知之甚少：科学家对其丰度的最佳估计存在10倍的不确定性

这些鱼类种群的减少可能会对生态系统中的许多其他物种产生巨大影响，包括人类赖以生存和牲畜饲料的物种

这项研究整合并应用了过去60年来获得的研究数据，包括Beltran之前的两位项目负责人Burney LeBoeuf和Dan Costa的研究数据

“这项研究记录了象海豹在海上数千英里的行为与它们在海滩上的繁殖成功之间的联系，”著名生态学和进化生物学教授科斯塔说

“这只能通过长期的系列研究以及包括海洋学家、人口学家、建模师和海豹生物学家在内的多学科团队来实现。”

这项正在进行的研究之前的发现包括象海豹的长途觅食迁徙、象海豹对小鱼的频繁觅食尝试，以及海豹幼崽质量可能通过母体觅食成功与海洋健康有关

这项新研究表明，象海豹的觅食成功与轨道卫星可以测量的大规模海洋学指数密切相关

Beltran说：“这种联系使我们能够测量海洋的脉搏，并估计过去五十年和未来几年鱼类供应的波动。”。因此，本研究的见解和工具为可持续捕捞提供了关键的生态基线，并评估了人为环境变化对整个海洋流域鱼类种群的影响 More information: Roxanne S. Beltran et al, Elephant seals as ecosystem sentinels for the northeast Pacific Ocean twilight zone, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp2244. www.science.org/doi/10.1126/science.adp2244

Allison R. Payne et al, Reproductive success and offspring survival decline for female elephant seals past prime age, Journal of Animal Ecology (2024). DOI: 10.1111/1365-2656.14226

Max F. Czapanskiy et al, Long‐term studies should provide structure for inclusive education and professional development, Ecology Letters (2024). DOI: 10.1111/ele.14482

Journal information: Journal of Animal Ecology , Science , Ecology Letters