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卫星能告诉我们动物在气候变化下的遭遇

  文章来源:网易 【2017-01-05 10:54:50】  

从北极圈到莫哈韦沙漠,海陆栖息地正在快速变化。这些变化影响着已适应特定生态位(ecologicalniches)的动物们,有时候迫使它们迁徙,有时候促使它们的数量减少。凭借特殊优势,卫星特别适合观察动物的迁移,并帮助科学家们预测由动物的分布、数量和迁移所带来的影响。在旧金山美国地球物理学会周一的新闻发布会上,三名研究员讨论了卫星的详细观测是如何推动随着时间而变化的生态学研究的。发言人论述到,北极海冰覆盖的变化成功地帮助科学家预测在接下来的35年里,北极熊的数量将减少30%。

卫星能告诉我们动物在气候变化下的遭遇

他们还谈到,显示北美干旱引发植物减产的卫星图像,为食草动物与其捕食者接下来的遭遇提供了线索。最后,他们也讨论到,关于植物生长的卫星数据表明俄罗斯极北地区的野生驯鹿群的密度正如之前所想一般,并未引发该地区的过度放牧。

北极熊数量的长期衰减

卫星能告诉我们动物在气候变化下的遭遇
一只年幼的北极熊坐在阿拉斯加博夫特海南岸。在北极某些地方,海冰消融导致北极熊每年夏天在岸上度过更多时间。(图片来源:美国鱼类及野生动物管理局)

北极熊生存的各方面差不多都要依赖海冰,包括捕食、出行和繁殖后代。NASA和其他一些机构的卫星从1979年到现在一直在记录海冰的变化,数据显示在1979年-2015年期间,北冰洋海冰平均以20,500平方英里(53,100平方公里)每年的速度在收缩。最近,北极熊亚种群的情形变化莫测,在北极一些地区,北极熊的数量似乎正在下降,但是在其他地方,它们的数量却趋于稳定甚至似乎有所增加。

“当我们预想到几十年后,气候模型预测北极冰层将遭受严重消融,毫无置疑这将会对整个北极熊的分布产生不利影响,因为它们严重依赖海冰,”西雅图华盛顿大学极地科学中心(UniversityofWashington'sPolarScienceCenterinSeattle)的研究员和全球北极熊种群预测研究的合著者KristinLaidre说。USFWS的研究员EricRegehr在阿拉斯加的安克雷奇领导了这项研究,报告被发表于12月7日的生物学快报(BiologyLetters)期刊上。

“在短时间内,我们能够观测到海冰消融对北极熊亚群的多种影响,”Laidre说。“例如,在北极的一些地区,比如楚科奇海域,北极熊看起来很健康、强壮而且繁殖能力良好——这有可能是因为这个地区的生态产量特别丰富,因此在对北极熊产生消极影响之前,你可以承受一些海冰的消融。但是在北极的另一些地方,像哈德逊湾西部,研究表明,由于可生存的海冰减少,北极熊的生存和繁殖均已下降。”

Regehr、Laidre以及他们的同事的结果都出自世界自然保护联盟(InternationalUnionforConservationofNatures,简称(IUCN)红色名录的北极熊种群。为了判定对物种的威胁程度,IUCN要求科学家们预测物种在三代之后数量将会有怎样的变化。使用整个北极地区11个北极熊亚种群成年母熊所收集的数据,Regehr和Laidre的团队计算出北极熊的世代间隔——成年母熊繁育时的平均年龄——为11.5岁。接着他们使用卫星记录的北极海冰面积计算冰层消融的速度,并对未来做出推测估算大致在三代北极熊,也就是35年内,有多少海冰将会消融。

最后,科学家们评估了不同情况下北极熊数量和海冰之间的关系。其中有一项评估表明北极熊数量的下降和海冰的消融成等比例关系。在其他的情况下,研究者使用现有的少量数据分析了北极熊的数量变化与海冰消融之间的关系,使用四个现有的北极熊生态区的北极熊亚种群的所有可用数据,并往后推测这些观察到的趋势。

他们总结到,从所有情况中取中间值,在接下来的三四十年里,全球北极熊的数量极有可能锐减30%,这也支持了将北极熊列为IUCN红色名录上的易危物种。

“预测物种未来的数量,尤其是预测栖息在广袤又偏远地区的动物的数量是非常困难的,”Regehr说。“但是终究北极熊需要海冰才能成为北极熊。这个研究也成为了一些逐渐增加的证据的一部分,那就是当物种栖息地连续减少时,它们的数量将面临大量减少。”

干旱与美洲狮

卫星能告诉我们动物在气候变化下的遭遇
犹他州奥克尔山的成年雌性美洲狮。这个带领圈的母狮子是1997年到2013年美洲狮种群数量研究的对象之一。(图片来源:犹他州立大学/DavidStoner)

美国西南部被认为是非常容易随着气候的改变而发生干旱的地方。植物减少的后果不仅将影响像长耳鹿这样的食草动物,它们的主要捕食者美洲狮可能会遭受更大的冲击。

为了估算犹他州、内华达州和亚利桑那州长耳鹿和美洲狮的数量和分布情况,位于犹他州洛根的犹他州立大学(UtahStateUniversity)的野生动物生态学家DavidStoner,使用由NASA的Terra和Aqua卫星发射的中分辨率成像光谱仪(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer,简称modis)获取植物产量的图像,并用无线电遥测技术测量动物的密度和运动,他发现植物的生产力与长耳鹿和美洲狮的密度之间有强烈的关联。

“测量美国西部数量庞大的长耳鹿从逻辑上来说是很困难的,风险太大而且耗资太多。对于美洲狮,更是没法想象。”Stoner说。“但是测量植物的变化相对而言则简单太多,而且花费也在接受之内。通过这次的研究,我们建立了一个模型,野生动物管理员能够利用它去估算鹿和美洲狮这两大有巨大经济重要性的生物群的密度。”

利用2002年美国西南部严重干旱时期的植被生产力的地图,Stoner模拟出当极端干旱成为常态时,鹿和美洲狮的分布和数量。

“2002年的降雨量比,历史记录平均值低30%,”Stoner说。“通过测量遭受干旱的植被,我们的模型预测长耳鹿的密度将下降22%。至于美洲狮,下降的幅度为43%。美洲狮的密度要远低于长耳鹿,猎物数量的任何衰减,将会对它们的生育率和种群数量造成不均衡的影响。”

长耳鹿是受欢迎的狩猎动物,吸引着大量有钱人通过狩猎娱乐或者旅游来到乡村地区,。但长耳鹿对经济也有不利的影响,它们常引发车祸、吞噬庄稼以及破坏花园。

干旱将使人类聚集地对鹿群产生更大的吸引力,因为农田和郊区会有灌溉,而且绿植长势良好,”Stoner说。“但与此同时,美洲狮将会追寻长耳鹿的足迹。因为这些动物的数量日益减少,我们将损失一些它们带来的经济效益,

野生驯鹿的长途旅行

卫星能告诉我们动物在气候变化下的遭遇
2003年,夏天,俄罗斯北部的泰米尔驯鹿(图片来源:LeonidKolpashchikov)

俄罗斯最北部地带的泰米尔驯鹿是世界上最大的野生驯鹿群,也是泰米尔半岛原住民的重要食物来源。

世界各地的驯鹿种群正在慢慢衰减,有些地方甚至是灾难性的;在泰米尔,自2000年后驯鹿的数量已经减少了40%,现在仅剩600,000只左右,”锡达福尔斯市爱荷华州北部大学(UniversityofNorthernIowa)的副教授AndreyPetrov说。

Petrov查阅了自1969年以来的历史数据,并确信由于气候变化和人类给予的压力,野生驯鹿的分布和迁移模式正在不间断地发生变化。鹿群被迫迁移到东部远离人类活动的地方。与此同时,鹿群在夏日期间迁徙到更靠北、海拔更高的地带,这可能是为了避开逐渐升高的气温和蚊群。

“泰米尔驯鹿在它们冬天至夏天的迁徙过程中不得不进行长途跋涉,而这会引发很高的幼鹿死亡率。”Petrov说。“另外一些造成高死亡率的原因来自于越来越多的蚊虫叮咬,以及动物在迁徙过程中不得不跨过提前融冰的河流。

Petrov还使用来自NASA/美国地质调查局(UnitedStatesGeologicalSurvey)陆地卫星项目的图像来判断出现在它们夏天栖息地的驯鹿是如何影响植被的。他发现,正如预料中的那样,当驯鹿开始啃食这片土地时,草本植物的面积会减少,但当动物们离开几周后,植被又恢复原样。这个发现反驳了因为过度放牧而导致2000年以后泰米尔驯鹿数量减少的理论。

“在今天的新闻发布会上所讨论的问题以多种方式证实了卫星遥感测量技术能支持我们在自然资源管理和保护野生生物的努力,”来自NASA华盛顿总部生物多样性项目(BiologicalDiversityProgram)的科学家WoodyTurner说。

Laidre和Stoner的科研项目由NASA资助。Petrov的研究由美国国家科学基金会(TheNationalScienceFoundation)资助。(编辑:RobGarner,翻译:Kaidy校对:凌尘)

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