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在过去的60年里，加州大学圣克鲁兹分校的海洋生物学家从未发现过监测前往附近Año新自然保护区的北方象海豹的行为。随着成千上万的海豹聚集在海滩上繁殖和蜕皮，几代研究人员已经能够对5万只海豹进行超过35万次的观察。

借助强大的技术和足够近的距离仔细标记、称重和观察这些吵闹而笨重的海洋哺乳动物的勇气，这项长期研究项目拥有大量关于它们的健康、觅食成功、海上行为和种群动态的历史和实时数据。

罗克珊·贝尔特兰（Roxanne Beltran）是下一个领导该项目的人，她的新研究将于2月14日作为《科学》杂志的封面故事发表，该研究报告称，海豹本质上可以充当“智能传感器”，监测海洋中昏暗得令人恐惧的“朦胧地带”的鱼类数量。这是海平面以下200到1000米之间的水层，在这里，阳光的穿透几乎停止了，今天的海洋监测工具无法轻松到达。船只和漂浮的浮标只能测量海洋的一小部分，而卫星无法测量鱼类出没的水面以下。

重要的是，这个区域拥有地球上大部分的鱼类生物量。因为这也是海豹觅食的地方，海豹的觅食成功被跟踪可以提供一种以前不可能的方法来测量广阔海洋中鱼群的数量。贝尔特兰说，这是一个重大的发现，因为人类正在考虑捕捞这些鱼类，以满足人类对富含蛋白质的食物日益增长的需求。

“考虑到海洋对碳封存、气候调节、氧气生产和数十亿人的食物的重要性，我们迫切需要测量海洋生态系统的变化，”生态学和进化生物学助理教授贝尔特兰说。“我们的研究表明，海象广阔的觅食范围和数百万次的喂食尝试使它们成为一个奇妙的生态系统哨兵，无论是对鱼类种群还是公海中的顶级捕食者来说。”

作为背景，每只海豹在七个月，大约6000英里的太平洋之旅中平均会进行大约75000次觅食尝试。这意味着每年追踪14只海豹就可以提供440万立方公里海洋中鱼类可用性的估计。

除此之外，给海豹称重还可以让研究人员测量猎物数量的长期波动。随着商业船队增加捕捞深度和广度以满足需求，可持续渔业管理需要评估鱼类种群的规模以及它们如何应对环境变化。

透过刊物赋权学生

除了提供海洋神秘的中远洋区域的视野之外，这项研究还有另一个原因：这篇论文是由14名本科生共同撰写的，他们参加了由贝尔特兰和Año保护区主任帕特里克·罗宾逊教授的沉浸式、探究式的实地课程，在课程中，学生们承担了分析海豹研究项目60年来数据的项目。在加州大学圣克鲁斯分校继续开设的这门课程中，学生们参与实地考察，学习提出科学问题，进行探索性数据分析，并通过指导实践展示他们的结果。

“我们希望学生们觉得他们是科学家群体的一部分，”贝尔特兰实验室的研究生、该课程的助教艾莉森·佩恩（Allison Payne）说。“对于学生和教师来说，这是一个不可思议的机会，可以在现实世界的科学领域进行合作，并建立学生在科学过程中的信心。”

佩恩最近领导了另一篇研究论文的发表，论文的合著者是来自另一门实地课程的学生，在这种情况下，研究海象的繁殖成功率在海豹达到黄金年龄后是如何下降的。

在2022年的课程开始时，学生们对研究主题进行了头脑风暴，并选择研究海豹群体在不同年份的表现。每对学生都处理了项目的一个子集。本科生马迪·里德（Madi Reed）下载了海洋学数据，以验证有关海洋条件与海豹幼崽寿命足够长、能够自己繁殖幼崽的可能性之间存在联系的假设。

里德（雷切尔·卡森22届海洋生物学专业）发现，在过去40年里，海象存活率和繁殖成功率的急剧波动与它们觅食的海洋环境密切相关。她说：“直接体验我们在课堂上学到的概念如何应用于实际研究，这真的很令人兴奋。”“这一发现极大地激发了我目前从事生物海洋学研究的动力，我希望在那里继续建立有用的数据联系。”

贝尔特兰实验室的成员最近还在《生态学快报》上发表了一篇相关的观点文章，探讨长期研究的潜力，为培养生态学家提供这些包容性的机会。

维持模糊地带

贝尔特兰说，在这个边缘地带的鱼类是具有重要生态价值的经济物种的猎物，它们栖息的区域可能很快就会变成渔场。但人们对“边缘地带”鱼类知之甚少：科学家对它们数量的最佳估计跨越了10倍的不确定性范围。这些鱼类数量的减少可能会对生态系统中的许多其他物种产生巨大影响，包括人类赖以生存和牲畜饲料的物种。

这项研究整合并应用了过去六十年来获得的研究数据，包括贝尔特兰之前的两位项目负责人、共同作者伯尼·勒博夫和丹·科斯塔的研究数据。杰出的生态学和进化生物学教授科斯塔说：“这项工作记录了海象在数千英里外的行为与它们在海滩上的繁殖成功之间的耦合。”“这只能通过长期的系列研究以及包括海洋学家、人口学家、建模师和海豹生物学家在内的多学科团队来完成。”

从这项正在进行的研究中产生的先前发现包括海象的长途觅食迁徙，海象对小鱼的高频率觅食，以及海豹幼崽的质量可能与海洋健康有关，因为母海豹觅食成功。

这项新的研究表明，海象的觅食成功与一个可以通过轨道卫星测量的大范围海洋学指数密切相关。贝尔特兰说：“这种联系使我们能够测量海洋的脉搏，并估计过去50年和未来几年鱼类供应的波动。”因此，本研究的见解和工具为可持续捕捞和评估整个海洋盆地尺度上人为环境变化对鱼类种群的影响提供了重要的生态基线。