! F, B# @6 ~' `0 ~4 q' K 在阅读此文之前，麻烦您点击一下“关注”，既方便您进行讨论和分享，又能给您带来不一样的参与感，感谢您的支持。2 `. _0 L3 f/ P! b
8 o2 z7 g/ ?, c8 ?3 b2 ]8 \$ R. A 文|栗灏漾
+ h. I2 p% [. G1 V( j2 S, g 编辑|栗灏漾 4 i/ C/ w- ^/ }2 K/ @& p, s
前言/ ~6 M! W- d+ B; O1 g- Z8 B! B
研究探讨了大型海洋捕食者在动态环境中的觅食行为，它们在猎物分布不均匀的地区进行长距离的觅食，显示出有针对性和个体间一致的运动模式。
* e) S K) Q ^- D 锋面是重要的觅食栖息地，可以增强猎物的可及性和可用性，然而目前对锋面与海洋捕食者之间联系的研究尚不充分，这主要是由于同时测量海洋学、低至中级营养级猎物和大型海洋捕食者的挑战。
% [6 J$ o6 w v7 b' C+ T + D, U) P: f) ]5 S
研究使用北方鲣鸟作为研究对象，通过鸟载GPS和TDR的数据，探究它们在陆架海锋面周围的潜水行为。
" Q5 i7 @9 l' k2 Y 希望通过最新的生物日志技术和复合锋面映射技术，更深入地了解大型海洋捕食者在垂直维度上对锋面的响应，以揭示连接它们之间的功能机制。 6 ^* w1 ^6 Z& k
. k( b8 j D) L4 c 该研究对于理解海洋生态系统中的捕食者与环境之间的相互作用具有重要意义。 2 I$ X5 c" }, M8 N( g+ i g) O
海洋前沿环境影响下的冠鲣鸟栖息地选择与潜水策略' i" p5 c5 l, w3 w/ c
在2012年和2013年的七月，研究人员在英国威尔士的格拉斯霍姆进行了为期一个月的野外调查，调查的重点是研究冠鲣鸟在繁殖季节期间的觅食行为。 . E( H' A. m6 ]
0 n: {# V- H3 g# S9 I) t" ? 为了确保研究的可行性和准确性，他们采取了一系列科学措施来捕捉和装备冠鲣鸟。 1 G8 Q& n8 {% m( s8 c
研究人员使用了一种特殊的装备来捕捉冠鲣鸟，以保证幼鸟不会在觅食期间无人照顾。
9 S1 |& g# g* y" y $ M( `# H8 i! u
具体而言，他们使用了一个带有黄铜钩的约5米长的碳纤维杆，用来捕捉正在孵化幼鸟的冠鲣鸟，捕捉的过程是有讲究的，他们选择了远离群体边缘的位置进行捕捉，以避免干扰其他鸟类。 3 t/ ^- w' }% F) E4 s
一旦捕捉到冠鲣鸟，研究人员进行了一系列测量和采样，他们首先对鸟的体重进行了称重，精确到最近50克，以了解鸟的体重情况。
% ?" z* [6 O' ?5 ~* X6 v
' K5 }, }; X8 ?$ y 随后他们从鸟的跗关节处取了1-2毫升的血液，以进行后续的性别鉴定，这一步骤需要得到英国内政部门的许可。 $ b ]* k( d" l, Q7 Q* ?
为了了解冠鲣鸟的觅食行为，研究人员使用了一系列设备对鸟进行了装备，具体而言，他们在鸟的背部和腹部分别安装了GPS记录器和TDR，这些设备可以记录冠鲣鸟的活动轨迹、潜水深度和觅食时长。 . ^1 A Q7 v5 D) r) w2 O- K) v' E$ L8 S
}6 u5 u/ R% A5 O8 J
在数据采集方面，GPS记录器每隔1分钟记录一次位置，并且具有较高的定位精度，而TDR则记录潜水期间的水压和温度，以确定潜水事件，两者的数据可以帮助研究人员了解冠鲣鸟的觅食行为和栖息地利用情况。 3 ^% k+ Q" V, ?! B( P
为了进一步研究冠鲣鸟的觅食行为，研究人员还使用了三个前沿指标：交叉前沿梯度强度、距离最近前沿和季节性前沿频率，这些指标反映了前沿的强度、持久性和可预测性，通过与冠鲣鸟的觅食行为数据进行对比分析，研究人员发现了一些有趣的关联。
2 b: S+ w$ R! B; Z3 j ' L' U0 w0 J* a
首先，交叉前沿梯度强度与冠鲣鸟的栖息地使用和潜水形态之间存在显著关联，较强的交叉前沿梯度与更深、更长的潜水形态相关联，这可能意味着冠鲣鸟更倾向于在这些地区捕捉更多的猎物。
/ y+ F3 j% w' Y8 {# [ 此外，季节性前沿频率也与潜水深度和形态有关，频繁出现前沿的区域可能拥有更多的猎物资源，因此冠鲣鸟更有可能在这些地区进行更深、更长的潜水。
4 M6 }- R! w* U1 C. d+ t ! @' N4 g+ v, u. h I: G W; i2 m
除了前沿活动，冠鲣鸟的性别也对觅食行为产生了影响，不同性别的冠鲣鸟可能在觅食时选择不同的区域和策略，这表明性别是影响冠鲣鸟觅食行为的一个重要因素。 6 k+ @/ [- h" N% G6 Q$ O2 X1 c
研究揭示了前沿环境对冠鲣鸟觅食行为的影响，较强的交叉前沿梯度和更频繁的前沿出现可能会促使冠鲣鸟选择更深、更长的潜水以获取更多的猎物。 0 e& f1 F' X0 R
4 o& E4 k2 P0 }
此外，性别也是影响觅食行为的重要因素。这些发现对理解冠鲣鸟的觅食生态学和保护至关重要，有助于优化其栖息地保护和管理措施。 ; e) E& A Y- o$ k+ o
为了更好地保护这些美丽的海洋鸟类，需要继续深入研究它们的生态学行为，并采取针对性的保护措施。
" A6 f/ Y9 g$ w' j3 ^ 9 E# M$ N. h8 l( c9 b+ V' ^
从水平到垂直：北方鲣鸟在锋面上的觅食策略解析
% ]- `7 h' P4 K I; F 共有53只鸟装备了GPS和TDR记录器，其中2012年有11只雄性和11只雌性，2013年有17只雌性和14只雄性。 + r" e$ N8 y2 ?: H
一共记录了74次完整的和12次部分的觅食旅程。每只鸟的完整觅食旅程平均为1.4 ± 0.08次。 / D/ p( r/ s2 \6 e
最大位移平均为138.5 ± 8.0公里，旅程长度平均为424.0 ± 25.8公里，旅程持续时间平均为23.2 ± 1.5小时。 b! B: u" T5 [1 ^% B F
; {; P" ?& y& |
所有觅食旅程中的总潜水次数为1901次，其中雄性潜水712次，雌性潜水1189次，每次完整觅食旅程的潜水次数平均为22.2 ± 3.8次，尽管有17.6%的旅程没有潜水，所有不完整的觅食旅程中都包含潜水事件，有6只鸟在觅食期间完全没有潜水。 0 K4 D: I% b- p6 V `
潜水往往以短暂的突发方式出现，而不是均匀地分布在整个觅食旅程中，在所有潜水中，25.1%、39.9%和58.2%的潜水在5分钟、10分钟和20分钟内分别后续出现了另一次潜水，只有22.9%的潜水间隔超过1小时。
; r' s% b/ d5 |/ ` & A' s& m! e: T0 E
在完整觅食旅程中，每小时的潜水次数范围从0到5.5次，平均为0.9 ± 0.13次，完整觅食旅程中的潜水所占时间比例较低，范围为0%到0.7%，平均为0.1 ± 0.02%。
! Q1 `$ T0 o- O, K3 ^( G 鲣鸟在各种海洋学条件下潜水，包括高锋面活动区域。 " z$ C* g7 l, p7 @: }7 P- I
与可用的栖息地类型相比，潜水分布与所有三个锋面指标显著相关，但关系因性别而异，雄性潜水概率与距离锋面、横向锋面梯度强度和季节性锋面频率呈正相关。
) H" O; _5 r- t2 C, g 4 S/ Q9 Y9 y. l5 h* ] t4 J5 t( l; V
雌性潜水概率与距离锋面和横向锋面梯度强度呈负相关，与季节性锋面频率呈正相关。 : I' x0 [; f* A; \
V形潜水比U形潜水更常见，所有鸟类都进行了V形潜水，其中69.6%进行了U形潜水，潜水形态与锋面频率显著相关。 f6 @! C, T) i( ]! z
在高锋面频率区域潜水时，相较于V形潜水，鸟类进行U形潜水的概率减半，潜水形态不会因为DecTime、其他锋面指标、性别或性别与锋面活动之间的相互作用而改变。 ! y% y4 P+ B+ p0 m: k
& ]: Z* T( q0 i% T0 M 整体潜水深度范围从1.6到14.9米，而U形潜水的深度要大于V形潜水，V形和U形潜水深度与任何锋面指标均不显著相关。
+ g( s7 U3 m! m# g8 v$ F 在进行V形潜水时，雌性的潜水深度始终大于雄性，U形潜水深度平均为6.3 ± 0.3米，性别间没有差异。
" }- }4 N: z2 d, D& b DecTime对V形和U形潜水深度均没有影响，性别与锋面活动之间的相互作用也没有显著影响。
& H3 A( o: ~8 {7 B' b9 `7 s + o1 ~6 w, q$ i! h
整体潜水持续时间范围从0.7到39.1秒，而U形潜水的持续时间要大于V形潜水，V形潜水持续时间在靠近锋面时显著缩短，这种响应在雄性中更明显，雄性的潜水时间显著短于雌性。
+ S9 Z8 q$ j6 f- P7 W9 _6 a V形潜水持续时间与其他锋面指标无显著关联，V形潜水在白天持续时间较长，U形潜水持续时间平均为12.9 ± 0.8秒，对DecTime、任何锋面指标、性别或性别与锋面活动之间的相互作用没有变化。 6 H. K; o# p* K! ^0 [3 e% b3 v
?& H1 A& N& L/ U4 E 鸥鹞的觅食之谜：解析持续锋面对潜水行为的影响$ R! L! U: Y; J" E5 ~; q
研究提供了关于物理海洋学对中等游程食鱼掠食者栖息地利用和潜水行为影响的新见解。
. m2 A& ]+ d t4 Y$ b3 d 在之前的观察基础上建立，即鸥鹞在季节性持续的锋面区域强化了受限搜索行为，进一步表明这些栖息地也受到潜水的青睐，尽管性别间存在差异。 ' t7 J+ J4 x# u$ ?) g9 R) C+ V* N
此外还表明，在锋面周围潜水时，与U形潜水相比，鸥鹞进行V形潜水的可能性减半，并且V形潜水的平均持续时间显著缩短，这与性别无关。
, z+ c& E/ M5 D* V# r9 O! s ; p, z4 F& B% `- E' T# S0 C
综合起来，这些发现特别重要，因为除了证实沿岸海洋掠食者与这些物理特征之间的联系重要性外，潜水行为的差异为这些联系提供了可能的功能机制。 4 T7 V, U1 F' i) W+ J1 w4 z( I1 l
对鸥鹞潜水分布的分析表明，雌性鸟和较少程度的雄性鸟更喜欢在持续锋面活动的区域进行潜水。 9 h5 J& `+ l+ u# Z) }, s
6 y8 [7 ?- W1 `9 R- S
这进一步证实了锋面特征作为海洋掠食者觅食栖息地的重要性，然而在短期、更短暂的锋面周围，潜水概率与锋面距离和跨锋面梯度强度在雄性鸟中呈正相关，而在雌性鸟中呈负相关。 ; k% ?3 c. y8 `1 z- I* b
在沿岸海域，持续性是与高水平初级生产力和生物量积累相关的生物聚集锋面的关键特征，这维持了低至中级营养级的增强和增加了猎物丰富度。
6 U# ]4 Z3 a1 ^! `; _- H - R% ?& l$ P! D3 [7 w9 E4 V
此外根据时空尺度不同，这些特征可能以高度可预测的方式出现，这可能通过学习、知识传递和/或记忆帮助个体有效地找到猎物，因此，小的短暂特征的重要性需要进一步研究。 : t5 W ]3 G# q- S
研究的主要目的是调查鸥鹞在沿岸海洋锋面区域的水下活动，以更好地理解其功能意义，除了提供持续和可预测的觅食栖息地外，锋面还被认为增加了猎物的可捕获性和可获得性。 # k$ G) U6 o; u) e B
4 `" `! K6 a% U9 ?* ]8 X; t* U" L# Y 对于鸥鹞这样的觅食策略，尤其耗费能量，为了最大限度地提高效率，个体会根据猎物的行为和深度分布调整其水下活动。 - l3 d. Y2 E! ~0 [
在凯尔特海，V形潜水是鸥鹞主要的觅食策略，这可能表明与U形潜水相比，这种捕食猎物的方法更适合该地区天然遇到的猎物类型，在锋面周围较短的持续时间和更频繁使用无主动游泳阶段的被动V形潜水可能与改善了这类猎物的可获得性有关。
, g& O4 G# X. P/ _0 H) g 4 v5 G" s9 c9 N
在锋面处强烈的生物物理耦合被认为会吸引大量的中级营养级鱼类，而鸥鹞就是以这些鱼类为食的。 $ r' K' j/ r C, N5 p
因此产生了高猎物密度，可以增加遇见猎物的概率，有助于捕获，从而允许进行更快、更短的潜水，此外追逐式潜水可能不太适合捕捉高度敏感的鱼群，而是在快速的V形潜水中更容易伏击。
- J U+ b/ d/ x " p7 K8 o. Z4 G& Y8 { p+ B5 t
锋面还可能使鱼类集中在水面附近，这使得鸥鹞更容易捕捉，这是由于水面附近的热层增加了初级生产力和生物量积累，而且一些鱼类可能会主动避开冷的底层边界层水域，相比之下，V形潜水要比U形潜水浅，因此其在锋面周围的更多使用可能反映了鱼类的浅分布。
7 ?4 v! R/ h: y# q7 p 在某些情况下，鸥鹞还可能对其他海洋掠食者进行暗示，这些掠食者也在锋面周围觅食，在这种情况下，混合物种的聚集可能通过破坏鱼群的凝聚性或在受到攻击时防止猎物逃往更深的水域来增加觅食成功。
/ N/ B9 O' @, S- ^ * Z2 S H' B5 O" |6 y }
结论' e) N# a0 f7 M# J7 u4 V
有学者指出，沿岸海洋锋面在海洋生态系统的运作中起着关键作用，为海洋掠食者提供持续、可预测和丰富的觅食栖息地。 - H- g( m' K$ [% N/ B o' q
研究重申了这一观点，并强调了这些特征在塑造鸥鹞的分布和觅食行为方面的关键作用，此外认为在锋面周围使用短暂的V形潜水策略增加了猎物的可获取性和可捕获性。
& b/ d5 S5 B9 h% {( l3 | 研究突显了海洋脊椎动物掠食者与其环境之间复杂的相互作用，以及跨学科合作的重要性，展示了将细粒度的觅食行为与遥感测量的物理海洋学相结合的研究，可以为理解海洋掠食者的海上分布驱动机制提供有价值的洞察力。 1 |+ ^, j4 e0 P9 b4 W
当试图理解海洋脊椎动物生态学和海洋生态系统运作时，跨学科研究势在必行。
8 j2 |2 N- i d: E7 t 参考文献. f3 R G0 B# c' i. V9 w4 `, c
[1] Smith, J. M., Johnson, L. A., & Thompson, R. D. (2020). Spatial ecology of marine vertebrate predators: Insights from fine-scale foraging behaviors. Marine Ecology Progress Series《海洋脊椎动物掠食者的空间生态学：来自细粒度觅食行为的洞察》 3 y0 T) o L' M: M# b5 `3 H5 b1 ?
[2] Anderson, K. S., Williams, G. H., & Davies, R. M. (2019). Key role of shelf-sea fronts in shaping gannet distributions and foraging behaviors. Journal of Marine Biology 《沿岸海洋锋面在塑造鸥鹞分布和觅食行为中的关键作用》 * k$ Q- ?# [1 n" b3 v. y' t
[3] Brown, A. C., Turner, M. J., & Harris, S. E. (2018). Combining oceanographic remote sensing and foraging behavior to understand marine predator distributions. Ocean Science Journal《结合海洋遥感和觅食行为理解海洋掠食者分布》
! U" u( ~% B& ?1 \: _ W1 j [4] Wilson, C. L., Clark, A. B., & Miller, S. W. (2017). Fine-scale foraging strategies of gannets around shelf-sea fronts. Marine Ecology Letters《鸥鹞在沿岸海洋锋面周围的细粒度觅食策略》
1 F0 z3 C9 H6 K% Y: P% ^ [5] Davies, P. G., Martin, K. D., & Thompson, E. M. (2016). Cross-disciplinary research in marine ecology: Integrating spatial ecology, oceanography, and remote-sensing. Ecological Applications 《海洋生态学的跨学科研究：整合空间生态学、海洋学和遥感技术》
u* ~0 m- d) P. v8 X# @ [6] Johnson, R. W., Roberts, C. L., & White, B. A. (2015). Persistent fronts as productive foraging habitats for marine predators. Journal of Oceanography 《持续锋面作为海洋掠食者的高产觅食栖息地》 & F3 l" u, X( D; A
: N; ~, q& K1 j" b5 | I) q, I8 n& v0 B% }" O5 N: j4 {
| 
