英国爱丁堡龙比亚大学对水下动物追踪技术助力濒危物种保护

一个国际研究团队近日提出，一种能够追踪水下动物活动轨迹的新方法，有望为保护濒危物种提供关键支持。

2025年11月26日（星期三），发表于《科学进展》期刊上的一篇研究论文，展示了一种基于先进统计学的动物移动轨迹重建技术。该方法受军事与航空航天领域技术启发，通过整合多源观测数据，实现对水生动物行为的精细刻画。该研究由爱丁堡龙比亚大学和瑞士联邦水科学与技术研究所的爱德华·拉文德尔博士领衔，团队认为这一成果可为科学划定海洋保护区、提升保护效率提供重要依据。

目前在全球范围内，卫星标记等电子技术已广泛应用于陆地动物追踪，但在水下环境中却受到很大限制。水生动物追踪主要依赖被动声学遥测技术，即通过布设水下声学接收器网络，持续监测佩戴声学发射器的动物个体所发出的信号。此外，动物携带的数据存储标签也能记录其随时间变化的深度信息。然而，如何将这些不同来源的数据有效融合，以准确重建动物的三维移动路径，一直是一项技术难题。

本研究提出的新方法，将动物个体视为可移动、增殖或消亡的“粒子”，通过粒子滤波算法结合观测数据，动态模拟其可能的位置分布。存活粒子的空间分布最终构成一幅反映标记动物活动概率的地图。

研究团队将此方法应用于全球最大的鳐形目鱼类——极危物种扇贝鳐。这种身长可超两米的神秘鱼类栖息于苏格兰崎岖多岩的黑暗海底。为保护该物种，苏格兰于2016年设立了“洛赫桑纳特至朱拉海峡海洋保护区”。通过重建其活动轨迹，研究发现扇贝鳐在该保护区内表现出高度的栖息依赖性，这意味着当前的渔业限制措施对其保护具有积极意义。

此外，研究还识别出保护区内的重要栖息地热点，这些区域应作为优先保护区域。目前，相关工作仍在继续，旨在进一步优化分析方法，确定包括潜在产卵场在内的关键生境。

本研究由瑞士联邦水科学与技术研究所主导，基于“扇贝鳐运动生态学”项目所收集的数据。项目汇聚了来自生物学、统计学、物理学、数学、海洋建模、保护科学及政策制定等多个领域的专家，参与机构包括爱丁堡龙比亚大学、圣安德鲁斯大学、格拉斯哥大学、苏格兰海洋科学协会、苏格兰皇家动物学会、萨里大学、NatureScot（苏格兰自然遗产署）以及苏格兰政府海洋事务部等。

研究由瑞士联邦水科学与技术研究所资助，并使用了由苏格兰政府海洋事务部、NatureScot和苏格兰海洋科学与技术联盟支持的项目所提供的数据。

论文第一作者、爱丁堡龙比亚大学保护与恢复科学中心及瑞士联邦水科学与技术研究所的爱德华·拉文德尔博士表示：“这对保护科学来说是一个令人振奋的进展。通过融合不同技术获取的信息，我们能够更精确地绘制动物空间利用图谱，识别关键栖息地及其移动模式，这不仅推动了保护科学的方法进步，也为全球海洋保护区的规划提供了可借鉴的框架。”

他补充道：“整合多类数据集使我们能够更准确地模拟动物在接收器范围外的活动，并量化其在特定区域的停留时间。这项工作凸显了动物追踪数据在保护实践中的价值，推动我们向基于实证的保护区设计迈出坚实一步。”

共同作者、瑞士联邦水科学与技术研究所数学建模组的卡洛·阿尔伯特博士从方法学角度评价道：“这是一个非常有趣的数学问题。显然，生活在复杂海底地形的鳐类其深度数据必然包含宝贵的位置信息，但要从中提取有效信息却非易事。通过采用恰当的贝叶斯推断技术与高效算法实现，最终能得到如此准确而精细的结果，令人满意。”

NatureScot的鲨鱼与软骨鱼类专家简·多德博士指出：“这项工作将帮助我们识别扇贝鳐等受保护物种的关键栖息地，例如可能的产卵场。在此基础上，我们可以对这些区域实施更有力的保护措施，从而提升物种保护的整体成效。”

爱丁堡龙比亚大学保护科学中心联合高级作者、苏格兰鲨鱼研究小组负责人詹姆斯·托伯恩教授总结道：“这项成果充分体现了跨学科协作与跨部门合作的价值。通过凝聚来自科研机构与政府部门的专业智慧，我们能够更深入地理解极度濒危物种如何利用海洋环境，从而为制定科学的保护策略奠定基础。”