海獭的非凡回归到冰川湾阿拉斯加

人类长期以来一直在迫害诸如狼,老虎和豹等顶级掠食者。 这些捕食者 - 食物链顶端的动物 - 的丧失导致了生态,经济和社会 影响全球。 掠食者很少能完全从人类的压迫中恢复过来,而且当他们这样做时,我们往往缺乏评估其恢复的数据或工具。 谈话

阿拉斯加冰河湾的海獭是个例外。 在 最近的一项研究,我们的团队记录了海獭令人难以置信的回报,他们至少缺少250年。

我们的方法 - 融合数学,统计学和生态学 - 可以帮助我们更好地理解海獭在海洋生态系统中的作用,以及先天掠食者在缺失后返回生态系统的能力。 它甚至可以帮助我们了解气候变化对许多其他物种意味着什么。

回到冰川湾

尽管不像狼,老虎和豹一样的观点,海獭是近岸海洋生态系统的顶级捕食者 - 陆地和海洋栖息地之间的窄带。

在18th和19th世纪的海上​​皮草贸易中,北海太平洋上的海獭几乎被捕杀到其范围内灭绝。 通过1911,只剩下一小撮孤立的人口。


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海獭的非凡回归到冰川湾阿拉斯加历史的范围(灰色阴影)和1911残余种群(红色图标)的海獭。 夏洛特皇后群岛和圣贝尼托群岛的人口已经由1920灭绝。 CC BY

但由于一些变化,海獭种群在许多地区已经恢复。 该 国际海豹条约 在1911保护海獭从大多数人类收获。 野生动物机构​​也努力帮助海獭重新定殖。

最后,海獭的数量和分布开始增加,然后前往阿拉斯加东南部的潮水冰川峡湾和国家公园冰川湾。 冰川湾是功能最大的海洋之一 保护区 在北半球。

冰川湾完全被冰川覆盖,直到大约1750 - 大约在同一时间海獭由于过度收获而从周边地区消失。 然后在历史上忍受了最迅速和最广泛的潮水冰川退缩。 冰川退缩后,出现了丰富的环境。 这个新的环境支持高浓度的野生动物,包括海獭捕食物种 - 如螃蟹,软体动物和海胆 - 在没有海獭的情况下能够增加大小和丰度。

海獭第一次出现在1988的冰川湾口处。 在这里他们遇到了广阔的栖息地,丰富的猎物种群和保护所有人类的收获。

我们的方法

由于它们的动态性,估计人口如何增长和扩散是非常具有挑战性的。 每年,动物搬到新的地区,增加了找到它们所需的面积和努力量。 搜寻海獭的飞机必须覆盖更多地面,通常时间和金钱相同。 此外,由于种种原因,包括海獭的社会行为及其对环境的反应,个人可能会在一段时间内从一个地区迁入另一个地区。 由于这些挑战会干扰准确的人口估计,因此了解并解决这些挑战很重要。

海獭抵达冰河湾后不久,美国地质调查局的科学家开始收集数据,记录他们的返回情况。 虽然数据清楚地表明海獭在增加,但我们需要新的统计方法来揭示这种增加的程度。

首先,我们利用偏微分方程建立了数学模型来描述海獭的生长和扩散。 偏微分方程常用来描述流体动力学和量子力学等现象。 因此,他们是一个自然的选择,来描述一个群体(在我们的例子中是海獭种群)是如何在时空中传播的。

这种新方法使我们能够将目前对海獭生态学和行为的理解,包括栖息地偏好,最大生长速率以及在冰川湾首次观测海獭的地点。

其次,我们将我们的方程式纳入分层统计模型。 分层模型被用来从复杂的过程中产生的数据得出结论。 它们提供灵活性来描述和区分各种不确定性来源,如数据收集和生态过程的不确定性。

偏微分方程对生态学领域并不陌生,可以追溯到 至少1951。 然而,通过将这些方程与形式统计模型相融合,我们可以可靠地推断动态生态过程,同时恰当地量化与我们的发现相关的不确定性。 它提供了一个数据驱动的方式来分析过去25年的海獭丰度调查。

这给了我们对殖民化动态的严格和诚实的估计,这种估计结合了我们对生态系统的理解。

创纪录的复苏

使用我们的新方法,我们发现冰川湾海獭种群在21和1993之间每年增长超过2012。

相比之下,阿拉斯加其他人口的海獭估计的恢复增长率也只限于17到20百分比。 此外,最大的生物繁殖率 - 海獭能够繁殖的最快速度 - 在每年19到23之间。 这意味着冰川湾海獭的生长速度接近或最大,比历史上任何记录的海獭种群都要多。

在冰川退缩之后,海獭在几十年的时间里从几乎所有的冰川湾殖民。 今天,它们是冰川湾中最丰富的海洋哺乳动物之一。 最近的观测记录显示,在冰川湾下部的一些地区,有大量的20海獭,这表明猎物资源丰富。

第一次描述了最先进的统计和数学方法的融合,这个人口的增长和扩散是多么的非凡。

在冰川湾潮水退缩之后,海獭取得了巨大的成功。 虽然气候导致的海冰损失可能对一些广泛的顶点食肉动物(如北极熊或海象)产生负面影响,但其他物种也可能受益于新出现的栖息地和猎物资源的出现。

人类已经造成了顶级食肉动物的全球衰退,而这些下降往往难以扭转。 然而,我们的研究结果表明,当人类干扰最小时,顶点捕食者可以广泛地成功地重新定殖适宜的栖息地。

关于作者

佩里威廉斯,统计学和鱼类,野生动植物和保护生物学博士后, 科罗拉多州立大学 科罗拉多州鱼类和野生动物研究所美国地质调查局助理部门负责人Mevin Hooten; 鱼类,野生动物和保护生物学与统计学副教授, 科罗拉多州立大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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