科学家如何给地球上一些最胖的熊称体重

阿拉斯加“肥熊周”的熊确实非常肥。激光扫描可以帮助测量它们的体型。
Bear 128 'Grazer', with medium blonde coat and light fluffy ears standing at the edge of the water with tall grass behind her.
128号熊,或称“食草熊”。美国国家公园管理局供图
Bear 151 'Walker' is a dar brown bear. The bear is fishing salmon at Brooks Falls.
151号熊,“行者”,是今年的参赛者之一。图为在布鲁克斯瀑布捕鱼鲑鱼。N. Boak / 美国国家公园管理局

本周,任何有互联网接入的人都可以帮助确定一项奇特比赛的获胜者:卡特迈国家公园和保护区里哪只熊最肥。自2013年以来,该公园及其合作伙伴组织举办了一场在线比赛,公众可以在其中投票选出他们认为最重的熊。“我喜欢说我们已经大到可以与鲨鱼周相媲美了,”卡特迈保护协会项目经理Sara Wolman说道,该协会是一个支持卡特迈国家公园保护的非营利组织。

现在,生活在卡特迈的棕熊(它们数量约为2200只)正在吞食它们能吃到的所有鲑鱼和浆果,以应对即将到来的冬季,届时食物将急剧减少,迫使动物们进入冬眠。通过照片和位于布鲁克斯瀑布的一个直播摄像头,人们可以为他们认为最胖的熊投票。

但正如我们都知道的,相机可能会骗人。而且实际测量熊来获得更客观的评级也会很棘手。通常情况下,想要精确测量熊的体重的生态学家必须捕捉到它才能做到。“熊经常需要从直升机上用麻醉剂射击,或者必须被困在涵洞里。这在某种程度上是对它们生活的侵扰,”Explore.org(举办肥熊周投票平台的多元化媒体组织)的自然专家Mike Fitz说。

但是,对于这项比赛的非科学目的来说,没有必要捕捉和称量熊——这完全没有必要。2019年,一群卡特迈官员测试了一种新的方法来确定参赛熊的肥胖程度。他们的想法可能为一种新的无创体重测量工具奠定基础。

去年,卡特迈公园的生物学家和地理信息专家利用激光扫描技术,在没有捕捉、麻醉或操作的情况下测量了五只熊,今年他们也做了同样的事情。即使对这种新工具还有疑问,它也可能改变生物学家测量熊体重的方式,而熊体重对于确定种群健康至关重要。

这项新技术的应用并非计划之中。据Wolman和Fitz介绍,地理信息专家Joel Cusick和他的几位同事当时正在布鲁克斯瀑布附近,为美国国家公园管理局阿拉斯加地区办事处测量建筑物和其他基础设施。为此,他们使用了一台Trimble SX10扫描仪,这是一种测量建筑物或地貌等物体的工具。它发出激光束,在到达物体后反射回设备。之后,特殊的软件会处理所有数据点,并创建一个捕获对象的3D模型。

A digitally processed image showing a bear.
该团队通过数字方式从图像中移除岩石和植物来处理信息,并找到了熊身体的体积。J. Cusick / NPS。

据Fitz介绍,在Cusick的带领下,他们决定前往布鲁克斯瀑布的野生动物观测平台,该平台距离河边只有几十码。该平台允许在夏末秋初参观公园的任何人目睹棕熊捕鱼鲑鱼的壮观景象,此时鲑鱼的迁徙因瀑布而减缓。Cusick和团队不得不等待熊保持静止至少16秒。一天之内,他们设法收集到了五只熊的足够信息。根据Fitz写的一篇关于该过程的博文,它们的编号分别是32 Chunk、151 Walker、480 Otis、747和854 Divot。

然后,他们通过数字方式从图像中移除岩石和植物来处理信息,并找到了熊身体的体积(这与它们的体重是不同的指标)。Fitz说,最困难的部分是计算动物的质量。由于扫描仪不提供熊的内部成分信息,该团队必须估算所扫描动物的身体脂肪、肌肉和水分的百分比。在这个小样本中获胜的是一只名叫747的熊:估计体重为1408磅。最轻的是一只名叫854 Divot的熊,体重仅为676磅。

这些数字证实了熊类生物学家所知的一点:生活在卡特迈地区的熊可能是地球上最大的棕熊。像其他熊一样,这些动物在夏末会进入一个叫做“强食期”的阶段。它们的身体对瘦素产生抵抗,瘦素是一种脂肪储备在动物胃部饱满时产生的激素。但与其它地区的熊不同的是,卡特迈布鲁克斯瀑布的巨型熊可以获得各种各样的食物。它们可以大吃特吃能提供快速糖分的浆果和其他植物,以及穿过布鲁克斯瀑布的大量鲑鱼。“这是一个非常、非常特殊的情况,并不经常发生,”美国鱼类及野生动物管理局的熊类生物学家Joy Erlenbach说。“所以布鲁克斯瀑布的熊是例外,而不是常态。”

Erlenbach曾在卡特迈工作至2017年,她发现生活在卡特迈沿海地区的熊与布鲁克斯瀑布的熊饮食截然不同:即使沿海熊靠近水獭和海豹,它们一年中的大部分时间都是素食者。“通过观察布鲁克斯瀑布的熊,我可以肯定地说,那些熊比你在海岸上看到的任何熊都要大得多,”她补充道。

Erlenbach说,熊的体重对于确定种群的健康也至关重要。“即使你对种群一无所知,如果你能观察熊有多肥胖并确定它们的身体脂肪百分比,你就能推断出它们繁殖后代的成功率,”她解释道。(这是因为即使熊在夏天繁殖,如果雌性熊的身体脂肪百分比足够高,它也只能成功怀孕,并且它之后产生的母乳脂肪百分比也会更高,这对幼崽有益。)

A brown bear stands in a waterfall in Katmai National Park. Its name is 747, and in this photo it looks very skinny.
2019年7月,在卡特迈鲑鱼季开始时,747号熊。美国国家公园管理局供图
A Brown Baer stands in Brooks Falls fishing for salmon at Katmai National Park, in Alaska. Its name is 747 and in September 2019, it weighed an estimated 1,408 lb.
2019年9月,747号熊估计体重为1408磅。美国国家公园管理局供图

Fitz表示,目前,激光扫描技术仅用于满足团队对卡特迈肥熊真实体型的好奇心。然而,他相信未来他们可以每年使用它来查看每只动物的体重与鲑鱼数量或个体熊捕鱼成功率等指标之间是否存在相关性。

但要实现这一目标还有很长的路要走。Erlenbach说,首先,他们需要在一种能够无需新技术就能测量熊的情况下使用它,例如在圈养动物身上。然后,他们必须将激光射向熊,并找出如何使激光值与其他通过不同方法获得的指标对齐。在此之后,他们必须将模型调整到野生动物身上,因为不可能找到像卡特迈那样大的圈养动物。

Erlenbach说:“布鲁克斯营地的熊非常健康,非常肥胖,并且成为了全国新闻,但并非所有地方的熊都是如此。”“那些没有布里斯托尔湾红鲑鱼洄游和原始生态系统的熊,就没有经历过这样的条件。这些熊绝对是幸运的。”

 

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