超越 GPS：野生动物追踪的下一代高科技前沿

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

多年来，研究人员一直能够使用 GPS 技术追踪狼的漫游地点——但仅此而已。在没有直接观察的情况下，科学家们一直无法确切地知道这些难以捉摸的捕食者在野外做什么，以及不同行为的代谢成本可能是多少。

然而，这种情况已经开始改变。加州大学圣克鲁兹分校的一个团队现在已经为野狼配备了一种新型的高科技项圈。这些设备使用与智能手机和健身追踪器中相同的加速度计，不仅告诉科学家动物在哪里，还告诉他们是否正在通过奔跑来消耗卡路里或在休息时节省能量，以及何时如此。基本上，狼正在写日记。

“动物的卡路里预算有点像它的生命之血，”加州大学圣克鲁兹分校的生态学教授兼该项目的共同研究员 Chris Wilmers 说。“如果动物消耗的卡路里多于摄入的卡路里，它就会死亡。”而如果卡路里太少，动物也无法繁殖。“我们能够说出动物每分钟消耗多少卡路里，因为它在景观中移动，执行它需要做的所有功能，以生存和活下去。”

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不仅仅是狼：世界各地的科学家正在部署这些加速度计来研究鱼、鲨鱼和鲸鱼，以阐明动物行为。这是一个热门的新领域，Caleb Bryce 说，他是 Terrie Williams 的博士生，也是该项目的共同研究员。但 Bryce 对犬科食肉动物特别感兴趣，这些动物的数量正在严重下降。Bryce 说，填补它们生态学上的空白可以帮助为保护工作提供信息。因此，他想了解猎物和景观特征如何影响狼的活动。“为了弄清楚它们需要吃多少才能生存，我们需要了解行为，以及这些代谢成本如何累加，”Bryce 说。

然而，在团队能够从戴项圈的狼身上收集有用的信息之前，科学家们需要在实验室中校准项圈，看看卡路里消耗量如何对应于不同的行为——每种活动的能量“特征”。问题是：你如何让一只野狼来实验室进行测试？

答案是非常困难——但你可以与狗合作，这几乎一样好。因为狗是狼的进化后代，所以从戴着“智能”项圈的狗身上收集的信息可以作为野狼的有用替代品。轮到 Kida 了，一只毛茸茸的 100 磅重的阿拉斯加雪橇犬。Bryce 从加利福尼亚州圣克鲁兹长海洋实验室的科学家和研究生那里招募了 Kida 和其他狗。

这些狗在一个封闭的房间里戴着项圈跑了大约 10 分钟。房间里的空气被虹吸到一个氧气分析仪中。在每次跑步、步行或疾驰之后，Bryce 都可以测量从房间中消耗的氧气量。这让 Bryce 可以计算出不同行为的大概卡路里消耗量。

Kida 是这项研究中运行时间最长的成员（可以这么说）。“她喜欢有一份工作，”Brandy Gale 说，她和她的丈夫 Henry Kaiser 一起拥有 Kida。Kaiser 在 Kida 只有六个月大的时候从一个 雪橇犬救援组织 收养了她，该组织为被遗弃的宠物寻找家。Kida 现在快九岁了。“她确切地知道如何去实验室，并且径直走进大楼，”她说。

Bryce 解释说，狗很可爱，但与它们合作并不容易。训练狗在嘈杂而陌生的跑步机上跑步和走路花了几个月的时间。有些甚至在设备上拉屎撒尿。“污物遍布整个传送带，而它还在旋转。真恶心！”多年以后，用于清洁跑步机的肥皂痕迹仍然存在。

尽管狗最初只是野狼的模型，但 Bryce 从实验中发现了一些意想不到的结果。事实证明，并非所有的狗都一样。他说，北方品种在跑步方面效率更高：它们可以跑更长的距离，同时消耗更少的卡路里。Bryce 和他的团队正在探索北方品种惊人效率背后的原因。

“我们假设狗的代谢率与狼的代谢率接近，因为当时还没有发布任何狼的代谢率，”Bryce 说。然而，假设在科学中是有风险的，因此下一步是与圈养狼合作。最终，该团队在印第安纳州的一个机构测试了五只圈养狼的项圈。狼甚至比狗更胆小。训练它们进行跑步机工作花了超过 16 个月的时间。

最终在去年三月，他花了一个月的时间在阿拉斯加州德纳里国家公园和保护区部署狼的项圈。“这非常令人叹为观止，”Bryce 说。“它们确实是荒野的象征。”Bryce 和他的团队选择在德纳里给狼戴项圈，因为那里是少数几个被认为是自然的、研究充分的狼种群之一，Bryce 说。这是因为与像黄石国家公园这样的地方相比，人类对狼的影响较小，例如猎人和道路。

公园也很大——占地超过 600 万英亩——东西部的猎物种类和景观特征差异很大。在西部，地势相对平坦，狼以鲑鱼作为它们饮食的一部分。在东部，狼需要翻越巨大的山脉，鲑鱼较少，而像绵羊和驼鹿这样的大型猎物更多。该团队从分布在公园各处的不同狼群中分别给五只雄性狼戴上了项圈。

“狼有不同的东西可以上下奔跑，也有不同的猎物，”Bryce 说。“我们想看看我们是否可以检测到这些差异。”这些动物佩戴项圈八个月，Bryce 将在接下来的几个月里分析数据。下一步是将这些数据与其他种群进行比较，包括那些在人类影响和栖息地退化更严重的地区发现的种群。

尽管德纳里很偏远，但即使是这些狼也面临着人类的威胁，他说。在研究过程中，其中一只雄性狼在游荡到公园边界外时被枪杀。“我感到非常沮丧，”Bryce 说。

大型食肉动物在生态上很重要，”他说。“它们实际上有助于维持健康的猎物种群，不像那些不受捕食者控制而失控爆发的种群。”以 1995 年狼被重新引入到黄石公园为例，他解释说。在狼被带回来之前，麋鹿和鹿横行霸道，啃食所有的树木。但是随着新的捕食者的潜伏，它们不得不移动更多，并分成更小的群体。白杨和柳树幼苗有机会生长。更多的树木也意味着更多的食物给海狸，它们的水坝创造了池塘和栖息地。连锁反应持续下去，很快鱼类、小型哺乳动物、鸣禽和鹰的数量也增加了。“这是一个经典的例子，说明将一个主要的顶级捕食者带回生态系统如何恢复平衡，使事物回到正确的轨道，”他说。

Wilmers 和 Williams 实验室的成员正在其他大型哺乳动物身上部署这项 SMART 技术，包括北极熊、独角鲸和美洲狮。至于 Kida，她在跑步机上跑步的日子已经结束了——但她仍然每天与 Gale 一起进行海边徒步旅行。