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2022-02-20 10:23

科学家如何给地球上最胖的熊称重

Bear 128 'Grazer', with medium blo<em></em>nde coat and light fluffy ears standing at the edge of the water with tall grass behind her. Bear 151 'Walker' is a dar brown bear. The bear is fishing salmon at Brooks Falls.

本周,任何能上网的人都可以帮助决定阿拉斯加卡特迈国家公园和保护区的熊中哪只最胖。自2013年以来,该公园及其合作组织举办了一场在线竞赛,公众可以投票选出他们认为最重的熊。“我想说的是,我们已经发展到可以与鲨鱼周相媲美的规模了,”萨拉·沃尔曼(Sara Wolman)说。她是卡特迈保护协会(Katmai Conservancy)的项目经理,该协会是一家支持卡特迈国家公园保护的非营利组织。

现在,生活在卡特迈(Katmai)的棕熊(它们大约有2200只)在冬天到来之前狼吞虎咽地吃下了所有能吃的鲑鱼和浆果,从而导致可获得的食物急剧减少,迫使动物进入冬眠。通过照片和位于布鲁克斯瀑布的现场摄像机,人们可以投票选出他们认为最胖的熊。布鲁克斯瀑布是这些熊捕食鲑鱼的地方。

但我们都知道,相机是会骗人的。实际上,测量熊来获得更客观的评级也很棘手。一般来说,生态学家想要准确测量熊的体重,就必须捕获它。“这些熊通常需要从直升机上注射镇静剂,或者被困在涵洞里。这是对他们生活的一种侵扰,”Mike Fitz说,他是Explore.org的自然专家,该多媒体组织为胖熊周举办了投票平台。

Bear 128 'Grazer', with medium blo<em></em>nde coat and light fluffy ears standing at the edge of the water with tall grass behind her.

但为了竞赛的非科学目的,没有必要捕捉熊并称重——这是非常不必要的。2019年,卡特迈的一组官员测试了一种计算参赛者体重的新方法。他们的想法可能成为一种新的非侵入性体重测量工具的起点。

去年,卡特迈公园(Katmai Park)的生物学家和地理信息专家使用激光扫描技术测量了5只熊,没有捕捉、麻醉或操纵它们,今年他们也这么做了。即使这个新工具仍然存在问题,它可能会改变生物学家测量体重的方式,而体重是决定人口健康的关键。

这项新技术的使用并不是计划好的。根据沃尔曼和菲茨的说法,地理信息专家乔尔·库西克和他的一些同事在布鲁克斯瀑布附近为国家公园管理局阿拉斯加地区办公室测量建筑物和其他基础设施。为了做到这一点,他们使用了Trimble SX10扫描仪,这是一种可以测量建筑物或地形等物体的工具。它发射激光束,激光束到达物体后反射回设备。随后,专门的软件处理所有数据点,并创建捕获对象的三维模型。

A digitally processed image showing a bear.

菲茨说,在库西克的带领下,他们决定去布鲁克斯瀑布的野生动物观景台,那里离河边只有几码远。在夏末秋初,游客可以在这个平台上观看棕熊捕鲑鱼的奇观,瀑布减缓了棕熊的洄游速度。库西克和他的团队不得不等待熊站着不动至少16秒。在一天的时间里,他们设法捕捉到关于五只熊的足够信息。他们的名字是32块、151块沃克、480块奥蒂斯、747和854块迪沃特。

然后,他们通过数字处理信息,从图像中去除岩石和植物,并找到了熊的身体体积(与他们的体重不同的度量标准)。菲茨说,最难的部分是计算这种动物的质量。由于扫描仪不能提供关于熊的内部成分的信息,研究小组不得不接近被扫描动物的身体脂肪、肌肉和水的百分比。小样本中的获胜者是一只名为747的熊,它的体重约为1408磅,最轻的是一只名为854迪沃特的熊,它的体重仅为676磅。

这些数字证实了熊类生物学家所知道的:生活在卡特迈地区的熊可能是地球上最大的棕熊。和其他熊类一样,这些熊类在夏末会进入一个被称为嗜食的阶段。它们的身体开始对瘦素产生抗性,瘦素是脂肪储备在动物吃饱时产生的一种激素。但与其他地方的其他熊不同的是,Katamai布鲁克斯瀑布的大熊可以获得各种各样的食物。它们可以狼吞虎咽地吃浆果和其他能给它们提供快速含糖能量的植物,以及流经布鲁克斯瀑布的大量鲑鱼。美国鱼类和野生动物管理局的熊类生物学家乔伊·埃伦巴赫(Joy Erlenbach)说:“这是一种非常非常特殊的情况,并不经常发生。”“因此,布鲁克斯瀑布的熊市更多的是一种例外,而不是常态。”

Erlenbach在卡特迈工作到2017年,他发现生活在卡特迈沿海地区的熊的饮食与布鲁克斯瀑布的熊非常不同:即使沿海熊靠近水獭和海豹,它们一年中的大部分时间都是素食者。“通过观察布鲁克斯瀑布的熊,我可以自信地说,那些熊比你在海岸上看到的任何东西都要大得多,”她补充道。

Erlenbach说,熊的体重也是决定种群健康的关键因素。她解释说:“即使你对熊的数量一无所知,但如果你能观察熊的脂肪含量,并确定它们身体脂肪的比例,你就能推断出它们可能会有多成功地生下幼崽。”(这是因为即使熊在夏天繁殖,雌性熊也只有在身体脂肪比例足够高的情况下才能成功怀孕,而且她之后产的奶也会有更高的脂肪比例,这对幼崽是有好处的。)

A brown bear stands in a waterfall in Katmai Natio<em></em>nal Park. Its name is 747, and in this photo it looks very skinny. A Brown Baer stands in Brooks Falls fishing for salmon at Katmai Natio<em></em>nal Park, in Alaska. Its name is 747 and in September 2019, it weighed an estimated 1,408 lb.

菲茨说,目前,激光扫描技术只能满足研究小组对卡特迈胖熊真实大小的好奇心。然而,他相信,在未来,他们可以每年使用它来看看是否每种动物的体重和指标之间的相关性,如鲑鱼数量或单个熊捕鱼成功。

但在这成为现实之前,还有很长的路要走。首先,他们需要在不使用新技术的情况下测量一只熊,比如圈养的动物。然后,他们必须向熊发射激光,并弄清楚如何使激光值与他们通过不同方法获得的其他指标一致,Erlenbach说。在那之后,他们将不得不调整他们的模型,以适应野生动物,因为不可能找到像卡特迈那么大的圈养动物。

厄伦巴赫说:“布鲁克斯营地的熊真的很健康,也很胖,它们上了全国的新闻,但各地的熊都不是这样。”“没有布里斯托尔湾红鲑鱼和原始生态系统的熊没有经历这些条件。这些熊绝对是幸运的。”