研究人員藉助動物追蹤設備的重大生物學發現

生物記錄儀讓我們能夠以前所未有的精度知曉動物在野外的活動及行爲方式。

但據一位因利用生物記錄數據講述在不斷變化的世界中海洋哺乳動物生活的更深刻故事而聞名的加州大學聖克魯茲分校的生態學家所說，這只是一部分而已。

在 10 月 30 日發表於《生態與進化趨勢》的一篇新的評論文章裡，研究人員提出了一個框架，目的是強調生物記錄數據在測試自然界重要問題方面的價值。

“我們強調理論驅動研究的力量和前景，”該研究的主要作者、生態學和進化生物學助理教授羅克珊·貝爾特蘭（Roxanne Beltran）說道。

比如說，如果我們假設動物在更餓的時候會承擔更多風險，那我們能不能使用生物記錄工具，通過測量野生動物的飢餓程度和冒險行爲來檢驗並完善這一理論呢？

換句話說，研究人員現在不用把描述數據當作研究的結論，而是能夠從對於自然界如何運作的一般想法入手，然後利用附着在動物身上的生物記錄儀，有策略地測試這個想法是否得到了數據的支持。

在他們的綜述中，該團隊以象海豹、美洲鶴和騾鹿的案例研究，展示了生物記錄器如何成爲檢驗假設和完善理論的有力工具。這些案例研究表明，從生物記錄器獲得的觀察結果能夠帶來新的見解，爲假設提供依據並完善生態理論。該文章指出，利用生態理論將動物的生理、社會性和人口統計學與其環境背景聯繫起來，可以更好地理解這些系統。

例如，安裝在北象海豹身上用於測量深度的生物記錄器顯示，在某些時候，這些動物停止游泳，開始被動漂流。此前的這項研究提出了一個假設：海豹可能因睡着而漂流，這或許是由於生理上的差異。

藉助生物記錄器，研究人員能夠證實，身體狀況較好（體脂更多）的海豹會在夜間停止覓食，於黑暗中安然入睡。相比之下，身體狀況較差（體脂較少）的海豹會在夜間覓食，因爲此時效率更高，但隨後在白天冒着被鯊魚和虎鯨捕食的風險睡覺。這爲有生物記錄數據支持的狀態依賴風險承擔理論提供了支撐，即野生動物在身體狀況較差時更傾向於冒險。

“我們已經將這些案例研究作爲例子，展現出在比以往更精細的時間尺度和更廣泛的空間尺度上獲得新見解的許多令人興奮的機會，”貝爾特蘭說。“我們希望我們的框架能讓其他人對我們在未來幾十年應用這些生物記錄工具和產生生態見解的巨大潛力感到興奮並充滿動力。”

除了她的海洋生態學研究，貝爾特蘭還通過制定關於反種族主義、社區建設和包容性研究經驗的切實可行的實地指南，大力倡導 STEM 領域的多樣性、公平性和包容性。在這篇新文章中，她籲請生物記錄器數據的開放獲取，以便沒有資源獲取昂貴技術的科學家仍然能夠爲該領域做出貢獻。

這篇文章的 18 位作者是早期職業研究人員，包括研究生、博士後和像康納·黑爾這樣的研究技術人員，他們通過將案例研究轉化爲概念並製作成論文中的圖表做出了貢獻。她三年前作爲本科生實地助手開始在貝爾特蘭的實驗室工作，現在全職與貝爾特蘭一起工作。

“我從一開始就參與了[研究論文的]圖 2 的創建。通過從事這項工作，我提高了科學交流技能，獲得了將文本簡化爲圖像的經驗，還與團隊進行了合作，”黑爾說。“我當下正在進行那種我期望在研究生院繼續開展的研究，如今獲取的這種經驗正在爲我的成功鋪就道路。”

貝爾特蘭表示，與本地以及國際的同事合作，對於向科學界展現生物記錄器在未來幾年能夠用於開展更全面的研究，這一點至關重要。“‘我知道，如果我召集一大羣對該領域的未來有着獨特但互補願景的年輕研究人員，我就能主導一篇更具影響力的論文。’她解釋道。

研究人員所確定的一個令人興奮的下一步舉措是擴大調查規模。例如，研究人員能夠利用有關物種相互作用的理論，推動在同一生態系統中對捕食者和獵物同時進行標記。然後能夠運用數學模型創建在氣候變化情景下種羣、羣落和生態系統的模擬，最終爲基於證據的保護解決方案提供相關信息。

“當新學科出現時，”貝爾特蘭說。“必然從模式的發現起步，我們相信，向基於過程的見解轉變將讓生物記錄科學持續對我們對於自然世界的理解產生重大影響。”