解读座头鲸的指纹

在南极水域,冰川崩裂的声音如远方雷鸣,空气中弥漫着盐和寒冷的气息。正是在这片水域,海洋哺乳动物生态学家 Ari Friedlaender 关闭了充气艇的引擎,静静等待。这里是世界的边缘——偏远、严酷,却又生机勃勃。船体下方,漆黑的大海翻腾着无尽的奇观。一头座头鲸 (Megaptera novaeangliae) 缓缓浮出水面,动作缓慢而从容,好奇的神态中带着几分温和,在海面上荡开层层涟漪。随后,又一个影子在下方滑过。一头鲸侧翻身体向上窥探,一头进行“间谍窥探”,另一头则轻轻触碰橡皮艇,仿佛在提问。

“在那里,你感觉自己像个外来者,”Friedlaender告诉《大众科学》。“然而,鲸鱼却选择你,并把你当作一个好奇的个体来互动。它给予你关注,而那样的时刻,简直令人着迷。”

在过去的二十年里,南极水域的座头上演了一场自商业捕鲸结束以来最令人瞩目的恢复。其中之一

“我们又开始看到它们了——起初几乎没有,然后是几头,接着是很多,”鲸鱼追踪平台Happywhale的海洋生态学家兼联合创始人Ted Cheeseman告诉《大众科学》。“但我们不知道我们看到的是谁。我们想知道的不仅仅是鲸鱼在回归。我们想知道是哪些鲸鱼。”

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与像北大西洋露脊鲸(Eubalaena glacialis)或莱斯鲸(Balaenoptera ricei)这样濒临灭绝的物种不同,座头鲸在快速变化的大海中展现出了非凡的行为灵活性和适应力。但它们的未来仍然不确定:船只撞击、海水变暖以及食物网的变化仍在构成严重威胁。

由此,一场由摄影、人工智能、公众参与和实验室研究驱动的鲸鱼科学的变革性转变开始了——这一切都始于鲸鱼的尾鳍。

尾鳍诉说的故事

对于普通的观察者或 untrained 的眼睛来说,鲸鱼尾鳍的出现可能只是一个令人兴奋而短暂的黑白飞溅。但对于研究人员和全球其他鲸鱼爱好者来说,那令人振奋的飞溅蕴含着一个独特的故事,而且就像人类的指纹一样特异。尾缘的形状、色素沉着模式、虎鲸攻击留下的耙子痕迹、渔具造成的伤疤以及藤壶的聚集,都共同讲述了这头个体鲸鱼一生的故事,并成为识别这头座头鲸的方式。

“尾鳍作为主要数据,其价值是难以估量的,”Friedlaender 解释说。“它们帮助我们追踪迁徙路线,了解栖息地忠诚度,甚至追踪环境变化如何随着时间推移影响个体行为。”

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海洋哺乳动物生态学家 Ari Friedlaender。图片:Avery Schuyler Nunn 供《大众科学》拍摄

如果你足够幸运能够观察到鲸鱼尾鳍划过水面,不妨仔细观察它。边缘是光滑还是撕裂的?一侧是否有比另一侧更多的斑点、伤疤或藤壶?色素沉着模式是否与其他你见过的尾鳍不同?就像指纹一样,这些细微的不规则和微妙的标记构成了鲸鱼的身份,并能让你对其生活经历有所了解。

这种公民科学和尾鳍分析至关重要,因为研究鲸鱼非常困难。正如 Cheeseman 所说,“我们一生中只看到鲸鱼百分之一的身体,而且只有百分之一的时间。”鲸鱼的大部分活动——觅食、休息、哺乳、社交——都发生在水面之下很深的地方,远离视线。他说,这种隔阂导致了一个更大的问题:缺乏联系。

“当我们望向地平线时,”他说,“我们与海浪下的真实情况脱节了。”

鲸鱼需要你——去拍照

Happywhale 致力于通过让个体鲸鱼变得可见、可追踪,最重要的是,易于理解来改变这一状况。任何人——游客、水手、研究人员——都可以将尾鳍照片上传到该平台。人工智能已接受数千张图片的训练,它会扫描每张照片,并将其与数据库中超过 112,000 头已知鲸鱼进行比较。

“算法读取的特征可能是我们忽略的,”Cheeseman 说。“即使一条伤疤消失了,或者色素沉着随时间发生变化,尾缘也常常从出生起就保持一致。电脑能够识别这一点,并比人眼更准确地匹配个体。”

然而,每一次匹配都经过人工验证——这既维护了数据的完整性,也保留了过程的亲密感。“目标是让人们始终处于科学的核心,”Cheeseman 说。“我们希望人们与之产生亲近感。”

事实也是如此。当有人上传照片,后来收到通知说“他们的鲸鱼”在数千英里外被发现时,一些东西就改变了。“这会点燃人们内心的某种东西,”他说。“他们从旁观者变成了故事的一部分。”

这个故事往往是关于在快速变化的大海中顽强生存的。许多鲸鱼身上带有明显的生存迹象——船只撞击留下的伤疤,或缠绕在尾巴上像旧绳索一样的缠绕伤。2016年,美国西海岸记录了 71 起鲸鱼缠绕事件,但 Cheeseman 估计这仅占实际发生事件的 10%。

“想象一下开车经过一条路,看到一只鹿被缠在铁丝网里,”他说。“大多数人会停下来,叫人,甚至冒着危险去解救它。但对于鲸鱼,眼不见,心不烦,因为我们不知道,所以我们不在乎,我们也不采取行动。”

Friedlaender 和 Cheeseman 正在进行的工作——以及日益壮大的公民科学家社区——旨在帮助缩小这一差距。在这个气候变化、噪音污染和工业捕捞持续侵蚀海洋健康的时代,距离很重要。

“我们已经把海洋都市化了,”Cheeseman 说。“我们在海洋里修建道路——航运航道——以及港口和海上平台等基础设施。我们对它提出了太多要求。但我们并没有将其视为我们共享空间的一部分。”

这种情况正在开始改变,部分原因在于鲸鱼。不仅仅是鲸鱼作为一个物种,而是作为个体的鲸鱼。

Friedlander 指出,早期的鲸鱼研究着眼于整个物种,但尾鳍匹配改变了这种方法,使科学家能够更详细地研究个体鲸鱼。这种方法为研究特定因素——例如食物供应、噪音污染或环境变化——如何不同地影响特定鲸鱼和各种人口群体提供了机会。

“真正有价值的是能够说‘这是头有长期目击记录的个体鲸鱼的尾鳍——其中一个记录长达 41 年’。当你想研究一个动物一生中发生的现象时,这种背景细节就变得至关重要。”这种丰富、个体层面的视角为从行为研究到毒理学研究的一切提供了信息,促进了对这些海洋巨头前所未有的深入理解。

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一只嬉戏的幼鲸跃出水面。图片Avery Schuyler Nunn 供《大众科学》拍摄

‘这种个人联系会带来保护的愿望’

Friedlaender 的研究侧重于使用吸盘标签来捕捉个体鲸鱼的详细快照,这些标签收集了极其精细分辨率的数据。这些标签揭示了鲸鱼如何移动、潜水和进食的亲密细节——例如,它们如何一口吞下相当于一个游泳池水量的水来满足其巨大的能量需求。

Cheeseman 强调,公民科学和传统科学方法的这种互补融合,使得研究从“遥远”变得更加贴近和易于获取。

“通过将吸盘标签的精细数据与 Happywhale 上普通人收集的长期目击记录相结合,我们能够更全面地了解座头鲸——将详细的个体行为与更广泛的终生模式和种群趋势联系起来。”

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这一切都能唤醒更深层的东西。“我们天生就比关心抽象概念更关心个体,”Cheeseman 继续说道。“而这种个人联系,正是产生保护愿望的根源。”

Friedlaender 和 Cheeseman 将很快返回南极,继续在地球上最生态重要且最难以到达的地区之一进行研究。他们的工作得到了加州大学圣克鲁斯分校 Friedlaender 实验室与 Quark Expeditions(后者致力于南大洋的科学考察)之间的合作支持。在这些曾经的捕鲸地,团队将深化关于座头鲸行为和迁徙的数据——将人工智能、照片识别和公众参与带入这片最后的真正狂野的边疆。

一只鲸鱼接一只鲸鱼,海洋不再那么匿名。随着每一道伤疤和每一次飞溅的记录,研究人员看到,这个隐秘世界的清晰图景开始显现,不仅出现在科学家的脑海中,也出现在岸上观察和参与的人们的内心深处。

 

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Avery Schuyler Nunn是一位自由环境科学记者,居住在加利福尼亚州中部海岸的一个农场,她经常在花园里寻找青蛙,并用她的相机探索海洋表面之下。


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