使用颌骨 DNA 和先进传感器评估鲨鱼对未来气候和渔业威胁的反应

鲨鱼已经存在了 4.5 亿年，比恐龙更长寿，并在几次大规模灭绝中奋勇前进。然而，在过去的 50 年里，它们在公海中的数量已经暴跌了 百分之七十，令人震惊，其中许多已经濒临灭绝。

由于过度捕捞、栖息地丧失、污染和气候变化，超过三分之一的鲨鱼和鳐鱼物种现在面临灭绝的威胁。这意味着随着环境压力的增加，拯救世界鲨鱼的时间已经不多了。作为捕食者，鲨鱼对于维持海洋生态系统的稳定和健康至关重要。

然而，对于在世界海洋表面下广泛游荡的物种来说，对于环境变化所产生的影响仍有很多未知之处。

需要有关鲨鱼种群的硬数据来为保护战略提供信息并管理公海的捕捞范围，尤其是当这些海洋区域通常位于国家管辖范围之外时。

因此，研究人员正在采用新方法来提高对鲨鱼的了解，包括使用有助于揭示其遗传历史的基因组技术。丹麦技术大学 (DTU) 的种群遗传学家 Einar Eg Nielsen 教授解释说，了解更多关于鲨鱼种群如何随时间变化的信息可以提供有关环境压力、个体之间的密切关系以及遗传多样性保持多少的信息。灵比。

“你可能会看到一个物种总体上表现良好。但这可能掩盖了它在某些领域做得很好而在其他领域做得很差，”他说。

“您需要有关种群的信息才能以适当的方式管理它们。但是如果您没有具有足够分辨率的基因组标记，那么您将无法解开种群结构。”

这就是他共同领导的DiMaS项目对鲨鱼进行基因研究的原因。该倡议旨在扩展有关鲨鱼近期历史的信息，以帮助评估它们如何应对未来的气候变化和与捕鱼相关的压力。

该团队专注于短鳍灰鲭鲨（Isurus oxyrinchus），这种鲨鱼在商业上被捕捞，但也无意中作为副渔获物在全球海洋中捕获。该物种在 IUCN 的红色名录中被列为濒危物种，该名录通常被认为是世界物种保护状况的权威清单。

研究人员从博物馆、国家渔业研究所和个人收藏中收集了近 1,000 个颌骨和椎骨样本，跨越三个世纪，其中包括来自渔业研究所的现代样本。在分离出质量较低的那些后，他们选择了一半进行基因组分析。

“这些野兽的问题在于它们到处都是，因此很难获得好的样本，”尼尔森教授说。“但通过与其他机构合作，我们能够获得更多样本，这样我们就可以研究时间模式。”

尽管它们的数量严重下降，但由此产生的分析揭示了一些可能导致对鲭鲨长期生存前景持谨慎乐观态度的原因，因为研究小组发现它们的遗传多样性近年来并没有显着减少。

Romina Henriques 博士说，不同的短鳍灰鲭鲨种群之间的高度连通性可能对此有所帮助，他曾在 DTU 工作，他是 DiMaS 的联合负责人，现在是南非比勒陀利亚大学的人口遗传学家。

她说：“这种强大的连通性表明了更大的弹性。”

然而事情并不是那么简单。Henriques 博士说，似乎连通性水平随着时间的推移发生了变化，一些历史人口可能更加孤立，因此可能更加脆弱。

“我发现非常有趣的是，这种连通性会随着时间的推移而摇摆不定，所以你有一些短鳍灰鲭鲨种群看起来比其他种群更具差异化，”她说。“我们认为你可能确实有一些孤立的人群，但有相当多的流动。”

另一个需要注意的是，短鳍鲭鱼的潜在寿命为 30 年或更长时间，它们的寿命相对较长。鉴于捕鱼的压力在上个世纪下半叶才有所增加，可能只是因为近期的任何人口下降都没有足够的时间来过滤遗传多样性的减少。

但是，无论进一步的研究发现什么，短鳍灰鲭鲨的广泛活动以及种群之间的联系都凸显了捕捞和保护需要在区域范围内进行管理，而不仅仅是在个别地区，Henriques 博士说。

“这意味着保护不仅以国家为基础，以区域为基础，”她说。“两三个国家是否决定‘不再捕捞鲭鱼’并不重要，因为它们自然会离开保护区。”

另一个重要的研究领域是气候变化如何通过对氧气水平的影响影响鲨鱼的海洋栖息地，使动物更容易受到过度捕捞的影响。

由于较温暖的水域溶解的氧气较少，研究表明气候变化正在消耗海洋中的水平，并导致所谓的氧气低区 (OMZ) 扩大。人们认为，这反过来可能会将许多鲨鱼、鱼类和其他海洋动物可以存在的海洋区域压缩到一个更小的空间中。

“一个假设是，鲨鱼被垂直压缩到顶层，进入越来越小的水域，这有助于渔民获得更高的渔获量，”普利茅斯海洋生物协会的海洋生态学家大卫西姆斯教授解释说。和英国南安普敦大学。

基于这些影响目前尚不清楚，西姆斯教授领导的海洋脱氧鱼项目正在探索鲨鱼和金枪鱼的现象。“我们想要做的是能够预测鲨鱼在海洋脱氧世界中的分布，”他说。

可以附在鲨鱼鳍上的标记装置的发展有助于这种探索。“在过去的 20 年里，海洋遥测技术取得了进步——所谓的海洋生物记录——使用微型电子设备跟踪鲨鱼，以了解它们的运动、行为和生态，以及它们与环境的相互作用，”说西姆斯教授。

在海洋脱氧鱼的早期阶段，结果已经广泛证实了研究人员的假设。在非洲近海热带东大西洋 OMZ 的一项研究中，研究小组发现蓝鲨的栖息地被垂直压缩。与其他地区相比，它们的潜水深度似乎减少了百分之四十左右，这可能会增加它们对钓鱼的脆弱性。

然而，情况很复杂，因为鲨鱼也可能受益于在这些压缩区域觅食的机会增加，因为猎物本身试图避开低氧的缺氧水域。

“有一个自我延续的厄运循环，”西姆斯教授说。“鲨鱼看到了觅食的机会，但渔民们也在利用每单位时间捕获更多鲨鱼的机会。”

海洋脱氧鱼研究人员正在开发越来越复杂的跟踪标签，除了鲨鱼的运动和温度、压力和深度等典型测量值外，这些标签还将记录氧气水平。数据将直接上传到卫星，无需检索标签。

新标签还将捕获 Sims 教授所描述的动物行为的“鲨鱼视角”的视频片段，使研究人员能够在潜水时看到它们在做什么。他补充说，蓝鲨似乎确实有能力至少在低氧水中进行一些潜水，他认为这可能与它们以能够忍受这些水域的鱿鱼为食有关。

“捕捉到这一点并找出他们在那里做什么会很棒，”他说。“我们希望这些标签能够在氧气低区捕捉这些深水头足类动物（如鱿鱼）的追捕。”

他希望像他这样的项目将有助于鲨鱼和其他生活在海洋中的物种的长期管理。