生活在美國加利福尼亞州的北象海豹Mirounga angustirostris體重近 2 噸，而且它們在有充足的魷魚、魚類等獵物時，體重還會迅速增加。它們在加利福尼亞海域的“黃昏區(qū)”（twilight zone，或稱“暮光區(qū)”，200~1000 米深）覓食。黃昏區(qū)的陽光較海洋上層顯著減少，卻擁有世界上大部分的魚類，但很難大規(guī)模地對那里的魚類數(shù)量進行評估。

北象海豹或許能在這一方面提供幫助。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，北象海豹在食物資源良好的時候體重會明顯上漲，當(dāng)獵物稀缺時，它們的體重則幾乎不增。

一頭雄性北象海豹Mirounga angustirostris/ Mark Lowry，NOAA Fisheries

2025 年 2 月發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇研究論文將北象海豹視為生態(tài)系統(tǒng)“哨兵”，認為它們可以高效地為捕魚船隊、漁業(yè)管理人員提供反映海洋變化及其原因的參考數(shù)據(jù)。2024 年先發(fā)表的兩篇論文已建立了尋找“哨兵物種”（在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要監(jiān)測和預(yù)警功能的物種，它們能夠及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化或生態(tài)威脅，從而為保護工作提供重要信息）的方法，為最新的研究建立了基礎(chǔ)；還研究了如何組合一系列“哨兵物種”，為美國西海岸海洋經(jīng)濟和環(huán)境決策的制定提供有效信息。

該研究為美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）漁業(yè)部追蹤和預(yù)測商業(yè)和休閑漁業(yè)帶來的海洋變化的研究項目提供支持，有助于漁業(yè)管理人員就捕撈季節(jié)和捕撈水平做出更及時和精準(zhǔn)的決策。例如，“哨兵物種”可比研究船更快、更低成本地收集數(shù)據(jù)。

由加利福尼亞大學(xué)圣克魯斯分校（University of California at Santa Cruz）的羅克珊·貝爾特蘭（Roxanne Beltran）領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊分析了 40 年來加利福尼亞州北象海豹種群迅速增長的數(shù)據(jù)。他們將這些數(shù)據(jù)與記錄到的海洋變化做了比較，發(fā)現(xiàn)即使雌性北象海豹消耗的食物量存在微小差異，它們的體重和幼崽的存活率也會出現(xiàn)很大變動。他們發(fā)現(xiàn)，這種聯(lián)系相當(dāng)之強，甚至能據(jù)此倒推出過去 50 年間這片海域黃昏區(qū)的食物量變化，并預(yù)測出之后 2 年的情況。

NOAA 漁業(yè)局西南漁業(yè)科學(xué)中心的埃利奧特·哈森（Elliott Hazen）說：“在理想的情況下，我們應(yīng)當(dāng)每天都繪制整個加利福尼亞洋流的浮游植物和浮游動物豐度圖。”在 2019 年的一篇論文中，哈森提出，海洋頂級捕食者是有效的生態(tài)系統(tǒng)“哨兵”。“這樣，我們就可以實時監(jiān)測到生態(tài)系統(tǒng)對各種變化的反應(yīng)。這實際上不可能達到。因此，我們需要像北象海豹這樣的食肉動物來告訴我們更大尺度的生態(tài)系統(tǒng)變化趨勢。它們是胖了還是瘦了？這個信息反映出它們是否有足夠的食物，這也是反映生態(tài)系統(tǒng)是否健康的一項指標(biāo)?！?/p>

美國西海岸海洋健康指標(biāo)

NOAA 漁業(yè)部的科學(xué)家長期以來一直將加利福尼亞沿海生態(tài)系統(tǒng)中豐富的物種作為海洋健康狀況的指標(biāo)。例如，“加利福尼亞海流綜合生態(tài)系統(tǒng)評估”報告了沿海不同位置的磷蝦個體大小。磷蝦是海洋生產(chǎn)力的“晴雨表”，因為當(dāng)它們的食物——微小海洋生物充足時，它們就會長大。

生態(tài)系統(tǒng)“哨兵”將這種關(guān)系向前推進了一步。它們追蹤一個物種的變化，不僅能作為海洋變化的指標(biāo)，也是重建過去和未來變化的指標(biāo)。這可以幫助 NOAA 漁業(yè)局以及州漁業(yè)管理人員估計在捕撈季節(jié)能捕撈到多少魚，也可以告訴捕魚船隊漁業(yè)物種數(shù)量變化趨勢以及在哪里捕撈能獲利更多。

哈森在 2024 年發(fā)表的一篇論文中提到自己的觀點：最好的“哨兵物種”對環(huán)境變化的反應(yīng)迅速，而且這種反應(yīng)通常很容易觀察到。這意味著人們可以對它們定期采樣或測量。借助“哨兵物種”是研究沿海經(jīng)濟變化的一種低成本的方法，當(dāng)然，應(yīng)用這種方法依賴加利福尼亞洋流的高生產(chǎn)力。

當(dāng)海洋條件適宜、磷蝦資源豐富時，加利福尼亞海岸附近的藍鯨會來捕食磷蝦 / NOAA Fisheries

哈森團隊的論文寫道：“借助生態(tài)系統(tǒng)‘哨兵’使快速響應(yīng)和適應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的變化和環(huán)境變化成為可能，部分原因是它們可能更容易觀察，還有部分原因在于它們可能是系統(tǒng)崩潰的主要指標(biāo)。”他們描述了 NOAA 在西海岸采用的一套類似的指示物種，包括一些與鮭魚生存和生產(chǎn)力相關(guān)的浮游動物。作為 NOAA 綜合生態(tài)系統(tǒng)評估計劃的一部分，它們對捕魚船隊以及州、部落和聯(lián)邦漁業(yè)管理者都很有價值。

當(dāng)北象海豹在圣克魯斯以北的加利福尼亞海岸繁殖時，它們會定期前往開闊大洋的黃昏區(qū)覓食。它們進食的成果反映在身體的生長上，從而人們可以有效地衡量該海域有多少食物可用。這類似于 NOAA 對不同深度的漁業(yè)物種和生物量進行采樣的漁業(yè)調(diào)查。

海洋捕食者是優(yōu)秀的“哨兵物種”

一篇綜述強調(diào)了海洋捕食者作為“哨兵物種”的潛力，因為它們的生存取決于為它們提供食物的海洋食物網(wǎng)的健康狀況。一般來說，健康的捕食者反映了健康的生態(tài)系統(tǒng)。

科學(xué)家們使用指示物種檢查了 372 項案例研究，以找出優(yōu)秀“哨兵物種”所具備的“品質(zhì)”，例如對棲息地變化反應(yīng)迅速。研究人員可以進一步尋找這些物種與海洋變化之間的相關(guān)性，識別出即將發(fā)生的可能影響管理方案的變化。

科學(xué)家們在論文中寫道：“我們認為，由于‘哨兵物種’對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)變化的高敏感性，將其納入這些管理計劃能夠?qū)崿F(xiàn)快速靈活的管理方案調(diào)整，從而有效應(yīng)對人類活動帶來的環(huán)境變化。例如，美國舊金山灣針對太平洋鯡漁業(yè)制定的基于生態(tài)系統(tǒng)的管理計劃，就綜合分析了鯡魚的天敵‘哨兵物種’（如鮭魚、鯨類、海鳩和海獅）以及這些捕食者的替代‘哨兵’獵物（如鳳尾魚、魷魚和磷蝦）的數(shù)據(jù)，并據(jù)此建議調(diào)整捕撈配額?！?/p>

避免沖突的EcoCast

NOAA 漁業(yè)局西南漁業(yè)科學(xué)中心的科學(xué)家們也將指示物種納入了 EcoCast 系統(tǒng)等工具軟件中，為捕魚船隊提供了寶貴的情報。

EcoCast 預(yù)測 2018 年 3 月 30 日某海域相對兼捕漁獲物:目標(biāo)漁獲物概率 / coastwatch.noaa.gov

EcoCast 是一款動態(tài)海洋管理工具軟件，旨在幫助漁民更精準(zhǔn)地捕撈目標(biāo)漁獲物，同時減少兼捕漁獲物（如海龜、鯊魚、劍魚和鯨）。該軟件通過分析海洋學(xué)變量（如海面高度、溫度、葉綠素濃度等），生成動態(tài)地圖，顯示目標(biāo)物種可能聚集的區(qū)域以及捕撈活動應(yīng)避免的區(qū)域。

“EcoCast 就像天氣預(yù)報一樣，”科學(xué)家們打了個比方，“但它不是幫助人們決定什么時候應(yīng)該穿雨衣，而是幫助漁民決定在哪里捕魚?！?/p>

EcoCast 每天都會繪制棱皮龜、加利福尼亞海獅和大青鯊等物種可能出現(xiàn)位置的地圖。這些位置基于過去對單個動物的跟蹤結(jié)果，衛(wèi)星標(biāo)簽顯示它們?nèi)绾伪晃竭m合覓食的海域。這種近乎實時的信息有助于商業(yè)捕魚隊了解他們可以在哪里追捕目標(biāo)漁獲物，如旗魚，同時避開可能會誤捕海龜或海獅的區(qū)域。

生態(tài)系統(tǒng)“哨兵”可以開發(fā)成類似于 EcoCast 的工具，告訴人們預(yù)計何時何地會出現(xiàn)高密度的受保護物種，以及何時可能發(fā)生人類與野生動物的沖突。

哈森說：“當(dāng)人類與受保護物種的活動范圍重疊時，受保護物種的意外變化可能會引發(fā)人類與它們的更多沖突。我們越能提前應(yīng)對這些變化，我們的生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)就會越好。”

本文翻譯自www.fisheries.noaa.gov網(wǎng)站文章“From Krill to Elephant Seals, Sentinel Species Detect Hidden Ocean Shifts that Forecast Change”，譯者：員外。翻譯僅供研究交流之用。點擊“閱讀原文”查看相關(guān)研究。