使用頜骨 DNA 和先進(jìn)傳感器評估鯊魚對未來氣候和漁業(yè)威脅的反應(yīng)

鯊魚已經(jīng)存在了 4.5 億年，比恐龍更長壽，并在幾次大規(guī)模滅絕中奮勇前進(jìn)。然而，在過去的 50 年里，它們在公海中的數(shù)量已經(jīng)暴跌了 百分之七十，令人震驚，其中許多已經(jīng)瀕臨滅絕。

由于過度捕撈、棲息地喪失、污染和氣候變化，超過三分之一的鯊魚和鰩魚物種現(xiàn)在面臨滅絕的威脅。這意味著隨著環(huán)境壓力的增加，拯救世界鯊魚的時(shí)間已經(jīng)不多了。作為捕食者，鯊魚對于維持海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康至關(guān)重要。

然而，對于在世界海洋表面下廣泛游蕩的物種來說，對于環(huán)境變化所產(chǎn)生的影響仍有很多未知之處。

需要有關(guān)鯊魚種群的硬數(shù)據(jù)來為保護(hù)戰(zhàn)略提供信息并管理公海的捕撈范圍，尤其是當(dāng)這些海洋區(qū)域通常位于國家管轄范圍之外時(shí)。

因此，研究人員正在采用新方法來提高對鯊魚的了解，包括使用有助于揭示其遺傳歷史的基因組技術(shù)。丹麥技術(shù)大學(xué) (DTU) 的種群遺傳學(xué)家 Einar Eg Nielsen 教授解釋說，了解更多關(guān)于鯊魚種群如何隨時(shí)間變化的信息可以提供有關(guān)環(huán)境壓力、個(gè)體之間的密切關(guān)系以及遺傳多樣性保持多少的信息。靈比。

“你可能會(huì)看到一個(gè)物種總體上表現(xiàn)良好。但這可能掩蓋了它在某些領(lǐng)域做得很好而在其他領(lǐng)域做得很差，”他說。

“您需要有關(guān)種群的信息才能以適當(dāng)?shù)姆绞焦芾硭鼈儭５�是如果您沒有具有足夠分辨率的基因組標(biāo)記，那么您將無法解開種群結(jié)構(gòu)�！�

這就是他共同領(lǐng)導(dǎo)的DiMaS項(xiàng)目對鯊魚進(jìn)行基因研究的原因。該倡議旨在擴(kuò)展有關(guān)鯊魚近期歷史的信息，以幫助評估它們?nèi)绾螒?yīng)對未來的氣候變化和與捕魚相關(guān)的壓力。

該團(tuán)隊(duì)專注于短鰭灰鯖鯊（Isurus oxyrinchus），這種鯊魚在商業(yè)上被捕撈，但也無意中作為副漁獲物在全球海洋中捕獲。該物種在 IUCN 的紅色名錄中被列為瀕危物種，該名錄通常被認(rèn)為是世界物種保護(hù)狀況的權(quán)威清單。

研究人員從博物館、國家漁業(yè)研究所和個(gè)人收藏中收集了近 1,000 個(gè)頜骨和椎骨樣本，跨越三個(gè)世紀(jì)，其中包括來自漁業(yè)研究所的現(xiàn)代樣本。在分離出質(zhì)量較低的那些后，他們選擇了一半進(jìn)行基因組分析。

“這些野獸的問題在于它們到處都是，因此很難獲得好的樣本，”尼爾森教授說�！暗�通過與其他機(jī)構(gòu)合作，我們能夠獲得更多樣本，這樣我們就可以研究時(shí)間模式�！�

盡管它們的數(shù)量嚴(yán)重下降，但由此產(chǎn)生的分析揭示了一些可能導(dǎo)致對鯖鯊長期生存前景持謹(jǐn)慎樂觀態(tài)度的原因，因?yàn)檠芯啃〗M發(fā)現(xiàn)它們的遺傳多樣性近年來并沒有顯著減少。

Romina Henriques 博士說，不同的短鰭灰鯖鯊種群之間的高度連通性可能對此有所幫助，他曾在 DTU 工作，他是 DiMaS 的聯(lián)合負(fù)責(zé)人，現(xiàn)在是南非比勒陀利亞大學(xué)的人口遺傳學(xué)家。

她說：“這種強(qiáng)大的連通性表明了更大的彈性�！�

然而事情并不是那么簡單。Henriques 博士說，似乎連通性水平隨著時(shí)間的推移發(fā)生了變化，一些歷史人口可能更加孤立，因此可能更加脆弱。

“我發(fā)現(xiàn)非常有趣的是，這種連通性會(huì)隨著時(shí)間的推移而搖擺不定，所以你有一些短鰭灰鯖鯊種群看起來比其他種群更具差異化，”她說�！拔覀冋J(rèn)為你可能確實(shí)有一些孤立的人群，但有相當(dāng)多的流動(dòng)。”

另一個(gè)需要注意的是，短鰭鯖魚的潛在壽命為 30 年或更長時(shí)間，它們的壽命相對較長。鑒于捕魚的壓力在上個(gè)世紀(jì)下半葉才有所增加，可能只是因?yàn)榻�期的任何人口下降都沒有足夠的時(shí)間來過濾遺傳多樣性的減少。

但是，無論進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)什么，短鰭灰鯖鯊的廣泛活動(dòng)以及種群之間的聯(lián)系都凸顯了捕撈和保護(hù)需要在區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行管理，而不僅僅是在個(gè)別地區(qū)，Henriques 博士說。

“這意味著保護(hù)不僅以國家為基礎(chǔ)，以區(qū)域?yàn)榛�礎(chǔ)，”她說�！皟扇齻�(gè)國家是否決定‘不再捕撈鯖魚’并不重要，因?yàn)樗鼈冏匀粫?huì)離開保護(hù)區(qū)。”

另一個(gè)重要的研究領(lǐng)域是氣候變化如何通過對氧氣水平的影響影響鯊魚的海洋棲息地，使動(dòng)物更容易受到過度捕撈的影響。

由于較溫暖的水域溶解的氧氣較少，研究表明氣候變化正在消耗海洋中的水平，并導(dǎo)致所謂的氧氣低區(qū) (OMZ) 擴(kuò)大。人們認(rèn)為，這反過來可能會(huì)將許多鯊魚、魚類和其他海洋動(dòng)物可以存在的海洋區(qū)域壓縮到一個(gè)更小的空間中。

“一個(gè)假設(shè)是，鯊魚被垂直壓縮到頂層，進(jìn)入越來越小的水域，這有助于漁民獲得更高的漁獲量，”普利茅斯海洋生物協(xié)會(huì)的海洋生態(tài)學(xué)家大衛(wèi)西姆斯教授解釋說。和英國南安普敦大學(xué)。

基于這些影響目前尚不清楚，西姆斯教授領(lǐng)導(dǎo)的海洋脫氧魚項(xiàng)目正在探索鯊魚和金槍魚的現(xiàn)象�！拔覀兿胍�做的是能夠預(yù)測鯊魚在海洋脫氧世界中的分布，”他說。

可以附在鯊魚鰭上的標(biāo)記裝置的發(fā)展有助于這種探索。“在過去的 20 年里，海洋遙測技術(shù)取得了進(jìn)步——所謂的海洋生物記錄——使用微型電子設(shè)備跟蹤鯊魚，以了解它們的運(yùn)動(dòng)、行為和生態(tài)，以及它們與環(huán)境的相互作用，”說西姆斯教授。

在海洋脫氧魚的早期階段，結(jié)果已經(jīng)廣泛證實(shí)了研究人員的假設(shè)。在非洲近海熱帶東大西洋 OMZ 的一項(xiàng)研究中，研究小組發(fā)現(xiàn)藍(lán)鯊的棲息地被垂直壓縮。與其他地區(qū)相比，它們的潛水深度似乎減少了百分之四十左右，這可能會(huì)增加它們對釣魚的脆弱性。

然而，情況很復(fù)雜，因?yàn)轷忯~也可能受益于在這些壓縮區(qū)域覓食的機(jī)會(huì)增加，因?yàn)楂C物本身試圖避開低氧的缺氧水域。

“有一個(gè)自我延續(xù)的厄運(yùn)循環(huán)，”西姆斯教授說�！磅忯~看到了覓食的機(jī)會(huì)，但漁民們也在利用每單位時(shí)間捕獲更多鯊魚的機(jī)會(huì)�！�

海洋脫氧魚研究人員正在開發(fā)越來越復(fù)雜的跟蹤標(biāo)簽，除了鯊魚的運(yùn)動(dòng)和溫度、壓力和深度等典型測量值外，這些標(biāo)簽還將記錄氧氣水平。數(shù)據(jù)將直接上傳到衛(wèi)星，無需檢索標(biāo)簽。

新標(biāo)簽還將捕獲 Sims 教授所描述的動(dòng)物行為的“鯊魚視角”的視頻片段，使研究人員能夠在潛水時(shí)看到它們在做什么。他補(bǔ)充說，藍(lán)鯊似乎確實(shí)有能力至少在低氧水中進(jìn)行一些潛水，他認(rèn)為這可能與它們以能夠忍受這些水域的魷魚為食有關(guān)。

“捕捉到這一點(diǎn)并找出他們在那里做什么會(huì)很棒，”他說。“我們希望這些標(biāo)簽?zāi)軌蛟谘鯕獾蛥^(qū)捕捉這些深水頭足類動(dòng)物（如魷魚）的追捕�！�

他希望像他這樣的項(xiàng)目將有助于鯊魚和其他生活在海洋中的物種的長期管理。