“渔业设施的缠绕深渊”：北大西洋露脊鲸的体长生长在减缓 | Cell Press青促会述评

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作为世界领先的全科学领域学术出版社，细胞出版社特与“中国科学院青年创新促进会”合作开设“青促会述评”专栏，以期增进学术互动，促进国际交流。

2021年第十七期（总第54期）专栏文章，由中国科学院动物研究所助理研究员 中国科学院青年创新促进会会员 孙宝珺，就Current Biology中的论文发表述评。

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近年来，随着捕捞禁令的效果逐渐展现，大型海洋哺乳动物譬如鲸类，得到了很大程度的保护。虽然这些捕捞禁令促进了鲸类等受威胁物种的恢复，但这些鲸类物种的种群依然远远低于其历史丰富度。虽然直接捕捞被禁止了，但是人类活动依然在影响着这些海洋里的庞然大物。譬如，海洋作业渔船的撞击和渔业设施的缠绕（渔网等缠住动物，船桨伤害动物等），成为鲸类面临的新“致命深渊”。加之，气候因素驱动的食物动态改变也正在影响着许多须鲸类的季节性觅食地点。这些因素都会直接威胁着鲸类的存活。然而，这些广泛存在并日益增多的威胁因素是如何影响鲸类的生活史特征、个体适合度和种群动态的，目前仍然未知。

北大西洋露脊鲸 (North Atlantic Right Whales，NARW) 的高亚致死伤害率以及该种群个体的年龄，体型和渔业设施缠绕情况等信息比较详实，使得NARW成为评估这些广泛外源压力对个体威胁的适宜系统。以Joshua Stewart博士为主的来自美国的联合研究团队，利用了航拍测量的技术手段，通过对NARW体长超过20年的监测和评估，发现自2011年以来露脊鲸的种群数量一直在下降，罪魁祸首是活动频繁的海洋渔业作业中使用的设施和渔船的撞击等。Stewart等研究人员发现渔具上的缠绕与NARW的体长生长在减缓有关。并且自1981年以来，NARW的种群平均体长一直在缩短。生长的受阻可能将导致其繁殖成功率下降，并且进一步加大了缠绕的致死率。此项研究结果表明，在禁止捕捞之后，这些亚致死的外源压力成为了鲸类种群恢复的新的威胁。上述工作于6月3日发表在Cell Press旗下旗舰刊Current Biology上。

研究人员采用了载人飞机拍摄和无人机航拍测量的技术手段，进行个体识别并测量和记录了下列重要信息：1、出生时间；2、被渔业设施缠绕的时间长度；3、被测个体的母亲在抚育后代时是否经历缠绕；4、母鲸对于幼鲸的哺育频次等。然后，研究人员利用模型构建等分析方式，发现近年来露脊鲸的体长生长速率在减缓（图1），低于其所处年龄对应的期望体长（expected length），与此同时近年来的渔业设施缠绕事件在增多，二者密切相关（图2）。除此之外，露脊鲸的主要食物资源“飞马哲水蚤”Calanus finmarchicus 在近40年来的丰度波动情况也显著影响了露脊鲸的种群动态。在气候变暖的驱动下，Calanus finmarchicus 的分布正向极地转移。虽然并没有直接证据表明NARW的种群下降与食物资源丰富度的减少直接相关，但是过去几十年中NARW的被遇见率在原本典型的捕食场内显著的降低。

鲸类体型的变化被作为种群动态的重要标志，现在露脊鲸所面临的威胁可能在未来对种群的恢复和延续都具有负面作用。这些结果都暗示了，未来采取措施减少缠绕事件发生的概率和其它人为的影响，在露脊鲸种群恢复中具有重要作用。

▲图1 北大西洋露脊鲸（NARW）的生长延缓：(A) 1703号鲸，拍摄于2017年，年龄30，遥控无人机拍摄; (B) 2145号鲸，拍摄于2017年，年龄10，载人飞机拍摄；(C) 3180号鲸，拍摄于2002年，年龄1.5，载人飞机拍摄；(D) 3617号鲸，拍摄于2017年，年龄11，无人机拍摄；(E) 4130号鲸，拍摄于2016年，年龄5，无人机拍摄。虚线轮廓代表中值模型估计的1981年出生的露脊鲸在自身及其母体没有任何渔业设施缠绕史的情况下，所处年龄的期望体长。(D)中尾鳍部的缠绕瘢痕仍然清晰可见。此图由Madeline Wukusick设计

▲图2 影响露脊鲸生长的潜在累加效应

影响露脊鲸能量收支和捕食成功的潜在压力的时间序列。(A) 每年观测到的严重缠绕情况数量（渔业设施缠绕或者严重的伤害），野外观测到的遭受伤害的个体校正后数量；(B) 每年观测到的渔船撞击导致的钝挫伤和撕裂伤数量，此撞击数据是原始计数，并非个体平均比例；（C） 三个特殊管理区域（Cape Cod Bay, Race Point, 和Great South Channel）内累加的渔船航行距离（公里），数据来自美国国家海洋渔业局露脊鲸栖息范围内渔船航行速度管理评估（NMFS Right Whale Vessel Speed Rule Assessment），2020年6月；(D)海湾内飞马哲水蚤的丰富度异常波动情况，数据来自美国国家海洋与大气局生态系统动态和评估支部生态数据库（NOAA Ecosystem Dynamics and Assessment Branch ecodata）。每个图中的实线表示利用loess 平滑曲线方式拟合的年平均数据曲线。

论文摘要

目前，鲸类已被禁止直接捕捞，致使这一几乎消失殆尽的物种得以保护和恢复。然而，鲸类大多数种群仍远低于其历史数量，而且诸如渔船撞击和渔业设施缠绕等人类相关的影响，已然成为威胁其存活的关键因素。此外，气候驱动的捕食动态变化也影响着须鲸类的季节性捕食场所。上述这些影响在诸多情况下会直接导致鲸类的死亡率。然而，广泛存在并日益增多的对鲸类生活史，个体适合度和种群动态的亚致死性的负面影响，目前尚不明确。我们利用航拍测量技术，对20年来北大西洋露脊鲸(NARW)的体长变化进行了评估。自上世纪80年代以来，我们一直保持对北大西洋的露脊鲸种群的监测。研究发现自2011年以来，其数量一直在下降。其原因主要归结于频繁的渔船撞击和渔业设施的缠绕导致个体死亡。北大西洋露脊鲸亚致死伤害的高发生率，以及其比较详实的年龄、大小和缠绕记录等详实的信息，使其成为评估这些广泛的外源刺激对个体适合度潜在影响的理想系统。本研究发现，渔业设施的缠绕与鲸类的生长减缓有关，而且自1981年以来，露脊鲸的体长增长一直在减缓。这些生长受阻可能将导致其繁殖成功率降低，并进一步增加渔业设施缠绕的致命性。这些结果表明，即使在没有直接捕捞的情况下，亚致死压力也会阻碍鲸鱼种群的恢复。

Whales are now largely protected from direct harvest, leading to partial recoveries in many previously depleted species. However, most populations remain far below their historical abundances and incidental human impacts, especially vessel strikes and entanglement in fishing gear, are increasingly recognized as key threats. In addition, climate-driven changes to prey dynamics are impacting the seasonal foraging grounds of many baleen whales.2 In many cases these impacts result directly in mortality. But it is less clear how widespread and increasing sub-lethal impacts are affecting life history, individual fitness, and population viability. We evaluated changes in body lengths of North Atlantic right whales (NARW) using aerial photogrammetry measurements collected from crewed aircraft and remotely operated drones over a 20-year period. NARW have been monitored consistently since the 1980s and have been declining in abundance since 2011 due primarily to deaths associated with entanglements in active fishing gear and vessel strikes. High rates of sub-lethal injuries and individual-level information on age, size and observed entanglements make this an ideal population to evaluate the effects that these widespread stressors may have on individual fitness. We find that entanglements in fishing gear are associated with shorter whales, and that body lengths have been decreasing since 1981. Arrested growth may lead to reduced reproductive success and increased probability of lethal gear entanglements. These results show that sub-lethal stressors threaten the recoveries of vulnerable whale populations even in the absence of direct harvest.

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述评人简介

孙宝珺

中国科学院动物研究所助理研究员

中国科学院青年创新促进会会员

[e-mail]

孙宝珺，博士，中国科学院动物研究所生态适应与保护生物学课题组助理研究员，中国动物学会动物生理生态学分会副秘书长，中国科学院青年创新促进会2019届会员。主要从事动物生态学研究，重点关注气候变化背景下爬行动物的行为、生理和生活史响应格局与机制。目前在Ecological Monographs、Current Biology、Functional Ecology 和 Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences 等生态学和生物学主流期刊上发表SCI论文30余篇。现担任Journal of Experimental Zoology-A和Frontiers in Ecology and Evolution 等杂志编委。

Baojun Sun, Ph.D., Assistant Professor in Ecological Adaptation and Conservation Biology Group, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences. Member of Youth Innovation Promotion Association CAS since 2019. His major research interests include animal ecology, with current focus on reptile response to climate change at behavioral, physiological and life-historical scales. He has published more than 30 SCI papers on Ecological Monographs, Current Biology, Functional Ecology, and Proceedings of the Royal Society B-Biological, etc. He is currently on the editorial board of Journal of Experimental Zoology-A and Frontiers in Ecology and Evolution, etc.

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相关论文信息

原文刊载于CellPress细胞出版社

旗下期刊Current Biology上，

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