數企鵝、拍鯨尾、采集“重口味”DNA

嗶哩嗶哩（BiliBili）獨家上線系列節(jié)目《海洋零距離》，講述科學家和環(huán)保組織在南極長達兩個多月的科學考察故事。如果你也想跟科學家一起登陸象島研究企鵝，或者體驗南極科考船上的生活，可以在《海洋零距離》節(jié)目頁面點擊互動視頻，解鎖南極科考“云”體驗。

2020年，國際環(huán)保組織和（美國）石溪大學的科學家一起開展了多項南極海洋生態(tài)環(huán)境研究。在南極的兩個多月里，他們重訪南極象島，繼1971年之后再次考察島上帽帶企鵝的種群現(xiàn)狀;個體識別座頭鯨、采集環(huán)境DNA，用科學手段了解南極的海洋生物多樣性狀況。

比北極更偏僻荒涼的南極，其實是很多生物的家園。南極海域里生存著至少1萬種海洋生物，其中許多物種僅在南大洋海域生存。

這篇文章將簡單介紹由石溪大學的科學家們帶領的企鵝研究團隊和綠色和平國際科學部的研究員們，是如何在南極開展科考，了解南極海洋生態(tài)系統(tǒng)狀況的，與本文相關的圖片和紀錄片將以更直觀的形式展現(xiàn)人類活動給這片與世隔絕的世界帶來了怎樣的影響。

企鵝怎么數？科技+辛苦

這次南極科考中一項最為重要的工作，是49年后重訪南極象島，考察島上帽帶企鵝的種群情況。

為什么研究企鵝？其實是為了了解南極生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀。南極大陸冰天雪地、寒冷干燥，大多數南極生物生活在海洋里。企鵝則在海里覓食，又回到陸地上繁殖和棲息，聯(lián)系起南極的海洋和陸地。另外，企鵝還是南極生態(tài)中的頂級捕食者之一，是地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指示物種。因此，通過研究企鵝，不僅能了解它們的種群現(xiàn)狀，還有助于了解企鵝食物鏈的“上游”一磷蝦，以及“上游的上游”一浮游植物的情況，幫助科學家評估南極生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，以及氣候變化和人類活動對南極造成的影響。

企鵝小知識

世界上一共有18種企鵝（也有說法是17種），其中只有5種能接受生活在南極的挑戰(zhàn)，分別是帝企鵝、阿德利企鵝、帽帶企鵝、長冠企鵝和巴布亞企鵝。帽帶企鵝是很容易辨認的一種，它們看起來像戴著一頂頭盔，并因此得名“帽帶企鵝”。

為什么選擇象島的帽帶企鵝？主要因為帽帶企鵝是南極半島上人類研究最少的一種企鵝。上一次對象島帽帶企鵝的研究，已經是1971年的事了。因此，49年后的重訪，不僅能加深我們對帽帶企鵝的了解，更能從時間維度上看到，近50年來這一種群發(fā)生的改變。

研究象島企鵝種群很重要的一步，就是搞清楚企鵝的數量。為了確保本次收集的數據跟49年前的數據有可比性，科學家們采用了人工計數的方法——一共計數3次，且確保每次計數的誤差不超過5%。

除了人工計數，科學家們也借用了最新科技，運用無人機、GPS技術繪制島嶼全景圖并重建了三維地形，用機器學習算法來幫助計數，可謂既復古又現(xiàn)代。

根據本次采集數據，我們得到的結果讓人難過——在過去49年中，象島帽帶企鵝的數量下降得很明顯，在所調查的多個企鵝棲息地中，有的種群數量甚至減少了70%以上。

目前科學家還無法斷定造成企鵝數量驟減的原因是什么?？赡苁且驗闅夂蜃兓部赡苁且驗榱孜r遭到人工捕撈數量減少，還可能與海冰的消失有關。但是這些企鵝的數量在如此短的時間內大幅減少的趨勢，確實令人擔憂。

“以尾識鯨”一科學家8年后與鯨老友重逢

在南極，另一種動物——鯨也是科學家們的重要研究對象。與企鵝研究更關心種群狀況相比，研究鯨的一個重要方法是個體識別。這次科學家研究的是座頭鯨。每一只座頭鯨尾葉的花紋都是獨一無二的，就像人類的指紋一樣，科學家可以通過為它們的尾葉拍照，來識別和記錄每一只座頭鯨。

在這次科考中，科學家還與一位“老朋友”——一只名叫米爾的座頭鯨在南極重逢了！2012年，這位科學家曾在巴拿馬沿岸的奇里基灣發(fā)現(xiàn)和記錄了這只鯨，而時隔8年，他們又在遙遠的南極重逢了。

通過全球照片數據庫HappyWhale.com，科學家看到，原來這只鯨2017年的時候也在南極出現(xiàn)過。從巴拿馬到南極，鯨類真是全球旅行的佼佼者。

鯨類小知識

當我們說到鯨，可能會脫口而出“鯨魚”，但實際上鯨不是魚，而是生活在海洋里的哺乳動物。鯨類可以清晰地分為齒鯨和須鯨兩大類，它們廣泛地分布在全球的海洋中。更有很多種類的鯨一生都在不斷進行長途遷徙。

生活在廣闊海洋中的鯨，還在不經意間影響著全球氣候。鯨類在其漫長的旅途中會排出大量糞便，這些糞便為各種藻類的生長提供了豐富的養(yǎng)料，而藻類雙是海洋中許多物種的食物來源，是食物鏈的基礎。此外，藻類通過光合作用，會從大氣中吸收大量的二氧化碳。據估計，全球所有藻類捕獲的碳量，其效果約等于4個亞馬孫雨林。

鯨的死亡，甚至還被賦予了一個有詩意的名字鯨落。當鯨死亡，它龐大的身體會緩慢地沉入海底。鯨的尸骨會像傳遞接力棒一樣分階段交由不同的海洋生物分解。在食物貧瘠的深海，鯨的尸骨不僅成為很多海洋生物的“大餐”，也為它們創(chuàng)造了生存和庇護的場所，成為海底生命的“綠洲”。

所以，科學家眼中迷人又可愛的鯨，其一生都在為維護整個地球的生態(tài)平衡做出貢獻。

環(huán)境DNA：“重口味”研究方法的獨特價值

除了可以實打實看到“本尊”并進行研究的企鵝和鯨，科學家們也試圖用技術手段一環(huán)境DNA（eDNA）采集，來了解更多“神龍見首不見尾”的海洋動物。

所謂“環(huán)境DNA"的采集過程，其實就是對水進行過濾，截獲那些自由漂浮在水中的各種海洋動物的DNA。

成語中說“雁過留聲”，海洋動物們在水里游過，也會留下各種痕跡，比如它們蛻下的皮、分泌的黏液和排泄的糞便，而這些物質中都含有動物的DNA。

通過對這些物質進行DNA測序，科學家就能進一步確認什么動物在采樣區(qū)出現(xiàn)過。例如從馬尾藻海的研究結果中，科學家發(fā)現(xiàn)很多斑海豚的信息出現(xiàn)在了同一地點;還很意外地發(fā)現(xiàn)了鼬鮒、燈籠魚、鮟鱇魚等深海魚的信息。

而這些信息，不僅驗證了已有的知識，也得出了一些讓科學家意外的結果，更重要的是，借助環(huán)境DNA檢測技術，科學家能夠更準確地了解海洋動物們在何時棲息于何地。

結合數企鵝、拍鯨尾、環(huán)境DNA等各種研究的結果，我們就可以建立起大型的生物數據庫，確認某些特定的海域是否對特定的物種有著重要作用，以及我們是否需要對這些地區(qū)進行特別保護。

這項整體上歷時一年的“從北極到南極”的科考已經落下帷幕。來自全球的科學家、海洋大使、記者、攝影師和環(huán)保者們，一路見證了全球海洋的脆弱：

北極升溫正在嚴重影響海洋食物鏈中最基礎的一環(huán)——冰藻;來自恐龍時代的海龜在氣候變化、過度捕撈和塑料污染等問題面前，可能撐不過幾代了;大洋深處尚不為人所了解的“生命綠洲”——海山生態(tài)系統(tǒng)正遭受到漁業(yè)捕撈的威脅;海洋魚類在破壞性的工業(yè)捕撈面前數量急劇下降，資源告急;南極象島的企鵝數量在短短50年中迅速減少，甚至還遭受著災難性的繁殖失敗。

但海洋同時也向我們展示了她的美麗、生機和巨大的自我修復潛力：

用北極浮冰制作的樂器演奏出了最清亮、自然的音樂;小棱皮龜從沙灘上破殼而出，艱難卻堅定地邁出了面向海洋的第一步;曾經因過度捕撈瀕臨滅絕的維馬海山巖龍蝦，因受到及時保護而重新“蝦丁興旺”;在光照不足、鹽度不適宜的環(huán)境下，亞馬孫河口珊瑚礁卻依然生機勃勃;即使是世界上最寒冷的海域，南極海洋依然充滿生機，充滿生命力。

守護海洋，不僅因為她正在面臨危機，更是為了所有這些美好與生機，為了地球的自然生態(tài)能夠恢復健康的可能性。