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。

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間變化的信息可以提供有關(guān)環(huán)境壓力、個體之間的密切關(guān)系以及遺傳多樣性保持多少的信息。靈比。

“你可能會看到一個物種總體上表現(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)研究所和個人收藏中收集了近 1,000 個頜骨和椎骨樣本，跨越三個世紀(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，這種連通性會隨著時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。“我們認(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�！�

另一個需要注意的是，短鰭鯖魚的潛在壽命為 30 年或更長時間，它們的壽命相對較長。鑒于捕魚的壓力在上個世紀(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�國家是否決定‘不再捕撈鯖魚’并不重要，因?yàn)樗鼈冏匀粫�離開保護(hù)區(qū)�！�

另一個重要的研究領(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，這反過來可能會將許多鯊魚、魚類和其他海洋動物可以存在的海洋區(qū)域壓縮到一個更小的空間中。

“一個假設(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�！霸谶^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、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)會增加，因?yàn)楂C物本身試圖避開低氧的缺氧水域。

“有一個自我延續(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，但漁民們也在利用每單位時間捕獲更多鯊魚的機(jī)會�！�

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 教授所描述的動物行為的“鯊魚視角”的視頻片段，使研究人員能夠在潛水時看到它們在做什么。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很棒，”他說�！拔覀兿Ｍ�這些標(biāo)簽?zāi)軌蛟谘鯕獾蛥^(qū)捕捉這些深水頭足類動物（如魷魚）的追捕�！�

他希望像他這樣的項目將有助于鯊魚和其他生活在海洋中的物種的長期管理。