海豹这么可爱，你们居然给它烙印子

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喵鱼酱，海洋生物科研学徒

海洋哺乳动物指的是生活史过程中长期依赖海洋生境的哺乳动物，例如我们常介绍的鲸豚，但也包括海獭、海牛类、鳍足类，此外北极熊在一定程度上也属于海洋哺乳动物。其中，顾名思义，鳍足类动物（Pinnipedia）长着像鳍一样的脚，这里面包括海豹、海狮（包括海狗）和海象。

海洋哺乳动物研究者在研究这些动物的种群动态的过程中，需要对这些个体识别，以确定它们个体之间的行为差异、年龄结构、雌雄比例，乃至整个种群的出生率、死亡率、增长率等内容。那么，研究人员是怎么对这些个体进行识别的呢？我们今天就来简单讲一讲以鲸类和鳍足类动物为主的个体识别方法。

一、照相识别法（Photo-ID）

通俗地说来，照相识别法就是从拍摄的照片中识别动物个体。这也是我们目前广泛应用于鲸类研究的方法，也是最自然的方法。鲸豚的皮肤上不似鳍足类长有细密的毛，所以它们的个体外观较易于识别。每一头鲸豚的外观都有所差异，最直接的差异体现在它们身上的色彩、斑纹上。例如露脊鲸头部长有形态各异的老茧，大翅鲸尾叶靠近腹面的那一侧以及身体侧面的斑纹各有特色，蓝鲸的体侧也有特异性的斑纹，虎鲸背鳍的形状、浅色的眼斑以及背鳍后部的鞍斑都是有效的识别标志。对于其它大部分海豚来说，由于研究人员最直观地能够观察到的便是海豚出水时露出的背鳍，因此背鳍的形状（是否有缺刻、缺刻的形态）也是一个重要的观察特征。此外，鲸豚身上还可能由于争斗而在身上留下永久的伤痕，这些也可作为识别的标志物。

↑ 让人能够一眼认出的大翅鲸——白化的大翅鲸 Migaloo，图源：Migaloo-thewhitewhale。

↑ 大翅鲸形态各异的尾叶可作为识别个体的重要标志，图源：The Orgins of the Shaka。

鲸类研究学家要研究某海域的某个鲸豚种群，首先需要拍摄足够多的照片，由此为该种群建立个体识别数据库，这里面应当尽可能多地将所遇见的该种群成员的背鳍照片收集起来，包括背鳍各个角度尤其是左右两面的图案。连年累积下来，我们就可能多次重复地看到某一个体出现，尤其是在一个封闭生境中、没有发生个体迁移的种群案例中。根据识别的个体总量的信息，我们就可以估算这个生境中种群的大小和它的动态变化（存活率、繁殖率等等），这就类似高中生物课本里提到的标志重捕法（mark-recapture method），每一次重复识别到某一个体，就相当于一次重捕。因此，千万不要小瞧这些照片，看似单调的海豚背鳍当中可是隐藏了大量的重要数据。

上图由江门白海豚保护区的小冯同事拍摄，我们将照片放大来看，就会发现这两头白海豚不仅斑纹不同，背鳍上还存在细节上的差异：

箭头所指之处为缺刻，两头白海豚的缺刻痕迹明显不同，不过上传到知乎之后图片可能被压缩了看不太清……圆圈标识之处有一些齿痕，这些齿痕可能是玩耍或者争斗时所留。白海豚随着年岁的增加，灰色会褪去，形成斑点，最后逐渐变成粉白色。所以斑纹只能作为识别图案之一，背鳍的缺刻和痕迹也相当重要。

至于通过 Photo-ID 识别长有皮毛的鳍足类动物也并非完全不可行，只是考虑到长有皮毛的且肢体动作复杂的鳍足类的体表图案较难一下子分清，而且如若不是天然的斑点图案，褪色之后就看不见了，容易给研究工作带来混乱，因此研究人员选择了多种其它的标志应用法，下文将加以介绍。不过，在计算机的辅助下，用于识别的相片可作更为精细的调整，在此前提下也可对鳍足类的个体进行 Photo-ID。比如下面这个例子：

这是一张港海豹的 3D 模型与港海豹照片重叠的屏幕截图。将 3D 模型的港海豹头部进行角度校正之后，我们就能清楚地识别出以鼻子、眼睛、外耳孔为固定点所体现出的该个体的体表斑纹。

3D 模型校正的方法基本解决了肢体动作较为复杂的鳍足类动物“镜头感太差”的问题，当然了，除了 3D 模型校正，计算机还可帮助我们对鲸豚的 Photo-ID 进行细节上的分析。可惜，目前这些照片比对还无法完全依靠人工智能完成，研究人员要得到真实准确的研究数据，办公桌上的确还是要常备眼药水。

二、标志识别法——先想办法给海洋哺乳动物打上标签吧！

我们知道，要识别个体，个体上必须要有用于识别的标志物。倘若有天然的识别标志物那最好不过了，如果没有的话，我们就自己造一个。这些标志物必须在野外容易被辨认出来，并且能够在外头经受风吹雨打。人工制造的标志物最好低成本、好制作、方便应用，此外，还必须在应用过程中尽可能小地给动物造成伤害和病痛，尽可能地不要影响到这些动物的自然行为。不同团队的科学家之间必须要互相协调，不要重复打标志、二次影响到这些动物，当然了，也造成了不必要的浪费（我知道你们其实是在想办法用掉经费）。

a. 适用于鳍足类的鳍肢标志法（Flipper tagging）

前面说了，辨识鳍足类的体表图案是挺麻烦，而且，为鳍足类找到合适的识别标签（tag）也不容易。事实上，一开始并不存在为鳍足类专门制作的标签，于是一些研究人员找来农场工人打在牛或者羊耳朵上的耳标，来当作识别标志，例如这样的：

↑ 羊的耳标，图源：Sheep Tags | Farming Products | Mole Valley Farmers。

这些标签的材料多样，有些是塑料制的，也有些是金属制或者是合金制的。研究人员会把标签打在海豹或者海狮的前鳍肢后缘，或是尾叶上。为了不影响它们的日常行动，一般是打在尾叶上，如下图，图源：Shetland Amenity Trust。

这种鳍肢标签通常是一种双向扣子，穿过鳍肢的肉然后扣在一起，这样可以防止标签脱落。由于打标签的过程中会将动物的内部组织暴露，所以研究人员一定要做好标签的清洁，以防造成动物的伤口感染。

↑ 双向标签细节图，图源：Flossenmarke Robbe (Pinnipedia (marking))。

不同材料的鳍肢标签有各自的优缺点。理论上来讲，金属制品更牢固，所以金属标签寿命更长，然而正是由于它非常牢固，有时候会在鳍足类活动的过程中撕裂它们的鳍肢……呃，想想就很难受。而塑料标签可选择的色彩多，也更显眼，不过大家在生活过程中也能感知到，塑料的东西暴露久了会褪色，这样标签的寿命就不长了。在理想状态下，塑料标签可以持续 10 到 15 年，但是塑料标签的颜色寿命就短很多了。对了，考虑到大部分鳍足类生活在极区，温度过低的海水和空气还会使塑料变得易碎，这就要看研究人员可以付出多少成本在选择和购买更合适的标签上了。

有的研究人员为了保险起见，会选择为鳍足类动物打上双重标签，不过这个我不大推荐——被打一次洞就够可怜了，何况两次呢？而且身上挂着两个东西，对行为的影响或许会更大。有的研究人员为了让先前打了标签的动物能够在野外尽可能地被一下子认出来，会在打了标签的鳍足类（特别是海豹）身上剃毛或染色——这个选择倒还行，不过海豹是会定期换毛的，所以只能作短暂的参考用。

b. 适用于鳍足类的剃毛法（Fur Clipping）

由于幼年海豹和海狮（包括海狗）身上的毛在成年之后会褪去换上新毛，因此剃毛法只适用于短期观察。剃毛法尤其适用于针毛与绒毛颜色差异明显的动物身上。自 1963 年开始，研究人员就开始在北海狗的幼崽头上剃毛，以识别和估计北海狗的出生率。还有些研究人员在研究澳洲海狮宝宝的时候在海狮宝宝的屁股上剃出一道痕迹出来——当然，不是剃秃了，就是把针毛剃掉而已。

c. 适用于鳍足类的染色法（Dye marking）

染色法也是一种短期标记法，这些染色剂通常只能持续几周至数月，最长可达一年。研究人员可以近距离在动物身上涂抹染色剂，也可以远程发射——后者跟剃毛法相比也是一大优势。近距离涂抹当然效果最好，但是若染色对象处于攻击状态或者是位于某块礁石上难以接触到，那么研究人员可以用弹弓、水枪之类的发射装置，将染色剂装在适当的容器中对着动物发射。染色的最佳时机是鳍足类动物出水后，毛发或表皮干燥的时候。

↑ 灰海豹麻麻和她孩儿，它们的鳍肢上也打了标签，不过图中看不出来。

↑ 胖乎乎的威德尔海豹也被染了毛发。图源：polartrec.com。

d. 冰冻烙印和热烙印（Freeze branding & Hot-iron branding）

呃……这是两种较为原始且粗暴的标记动物的方法，尤其是热烙印，常见于农场中给自家的牲口打烙印。在野外研究中，这两种方法给动物造成的伤痛较大，但是留下的印子非常持久，而且方便研究人员从远距离辨认标志。考虑到对动物造成的伤痛以及烙印过程中清醒的动物会挣扎影响烙印效果，会对动物进行一定的麻醉，一般是气体麻醉。

冰烙用的金属章通常由铜、铅、黄铜或不锈钢制成，烙铁会被放置于乙醇和干冰的冷却液或是液氮中，然后在动物的皮肤上烙上 15 到 60 秒。短期的冰烙效果只是杀死了动物的色素细胞（这里指黑色素细胞），这样的效果大概需要 1~2 年动物才能恢复原状，而长期的冰烙效果则是把动物的毛囊细胞和色素细胞都杀掉了，印迹所在之处将会光秃秃的，成为“不毛之地”。

实践结果证明，冰烙方法用在小型鲸类（例如海豚）身上要比用在鳍足类身上效果好许多。此前记录中用冰烙的方法只在象海豹、加州海狮、澳洲海狮和海象身上获得了明显有效的标志，但都持续不了几年。而在小型鲸类身上，冰烙的标志可以持续十多年不褪去。一般在烙完之后研究人员会马上往小型鲸类的身上泼水，使其体表尽快恢复正常温度。冰烙的时间不宜太久，时间久了可能会对皮肤产生损害，不过以鲸类皮肤的自愈能力，还是可以很快地愈合的。有趣的是，印迹在烙下之后的数秒内会消失，然后在几天之后再重新出现。目前研究人员已经用冰烙的方法在短肢领航鲸、伪虎鲸、瓶鼻海豚、飞旋海豚、真海豚、太平洋斑纹海豚、里氏海豚和糙齿海豚等小型鲸类上获得了有效且长久的印迹。

↑ 研究人员在给瓶鼻海豚进行冰烙操作。

↑ 冰烙编号为 56 的瓶鼻海豚是一头传奇的海豚，它于 1979 年被打上烙印后，一直到 1997 年，被多次目击于出现于美国南部沿海多个州，北至纽约州，南至佛罗里达州，跨度极大。图源：outsideonline.com。

热烙印大家就比较熟悉了，电视小说里经常见……正确操作的热烙印会给海洋哺乳动物的皮毛造成二级烧伤，杀死动物皮肤里的毛囊细胞和色素细胞，形成长期光秃秃的印迹。热烙印操作起来更加考验技术和经验，毕竟这种方法一旦操作不当可能给动物造成更严重的伤害。在进行热烙印的过程中，需要把各方面因素都考虑在内，例如烙印的工具、温度、时间，还有动物的受控状态以及动物被毛的状态。具体的热烙过程这里就不详细赘述了，就跟大家想象的差不多……热烙印的方法过去更经常用于给海豹、海狮的幼崽做标记。

部分研究者对这些被打了热烙印标志的动物持续跟踪，并进行了一些生理、病理方面的研究，认为烙印造成的伤痛和非正常生理现象（例如体内白细胞数、血小板、血球蛋白等数量增加）只是暂时的，并不会对这些鳍足类的存活造成影响。尽管如此，考虑到动物福利，给家畜打上烙印这件事本身就遭受到许多争议，更何况是野生动物……所以热烙印标志法目前基本被禁止了。

↑ 给鳍足类打上热烙印过程中外观的一系列变化，图源：bornfree.org.uk。

e. 植入式和外置式信号发射装置

很早以前，大约二十世纪早期，植入式的标签并不会发射信号。研究者将这些金属圆筒状的标签植入鲸类的身体中，一般是大型鲸类（须鲸和抹香鲸）的肌肉层。由于不会发射信号，所以这些标签只有在这头鲸死亡的时候落入研究人员手里才能发挥价值。由于标签回收率极低（低于 15%），而且据称（没有专门的研究评估相关数据）由于标签体积不够小，给鲸类造成的感染和损伤很大，因此这类标签很不实用，对鲸类的迁移分布所提供的信息也不足。

今时不同往日，科技的发展也给相关的科学研究附加了 buff，将小巧的信号发射装置植入海洋哺乳动物的皮下、体腔，不仅有效时间长，而且成本低、花费少，可以发射信号供研究人员识别。除了用于确定动物位置的简单信号发射装置，科研人员也开始在鳍足类身上安装水体温盐深（温度、盐度、深度）等相关信息的探测仪器，利用鳍足类来获得其生境中更具体的水文信息。头顶安上装置的鳍足类，就好似头上长了角一样逗趣。澳大利亚塔斯马尼亚大学海洋与南极研究所研究员就与全球多位科学家合作，进行长达 6 年的南大洋其生物数据收集与研究，这期间总共有 287 头象海豹的头顶被装上了用于收集数据和识别个体的装置。至于装上了这么显眼的装置，会不会影响它们的习性，还需要长期观测。研究人员发现，有的象海豹潜水时长可达一个半小时，有的象海豹在迁徙过程中可长途跋涉 5482 公里远，而本专栏的《当科学家遇到懒洋洋的海豹》一文里就曾提到一头例外的象海豹，令研究人员哭笑不得。

↑ 有点夸张的一个案例……这头雌性海狮身上总共被打上了 5 个标签——前鳍肢后缘有白色的鳍肢标签，肩部也有卫星发射装置，背部中部有时间 - 深度记录仪，臀部上是甚高频发射装置，侧身上还有个热烙印！图源：bornfree.org.uk。

随着研究方法的进步，海洋哺乳动物科学家们为动物打上标志的手段将会更简便易行，也更加照顾动物的感受。技术经验尤为重要，每一次疏忽都可能给研究对象带来不可知的后果。为需要暴露动物组织的标志进行消毒尤其必要。去年 3 月份，一头南居留鲸 J 氏族的成员、编号 L-95 的虎鲸 Nigel 的尸体被冲上了加拿大的温哥华岛。NOAA 经过调查发现，这头虎鲸的死因根源竟极有可能是由于 NOAA 西北渔业科学中心的一名研究人员在为 L-95 安装标签的时候，没有对信号装置进行彻底的消毒杀菌，导致 L-95 遭到感染而死亡。因此，科研人员应当谨慎操作，以免造成不必要的伤害。当然，选择使用吸盘或是耐用的黏着剂，也是很好的替代方法。

↑ 曾经风光无限的雄性虎鲸 L-95，发生这样的事情真是令人难过。图源：nationalgeographic.com。

这期的内容到此结束。野外科研工作者都不容易，毕竟研究斑海豹的人不可能真的一个一个去数斑海豹身上的斑点，就比如"谁都知道每匹斑马的条纹图案都不重复，但是大家都不愿通过数条纹来鉴定斑马群里的某匹斑马"一样。给动物打标志也并非十分容易的事情，毕竟都是大家伙，麻醉了不好挪动，醒着的还要小心被攻击。所以请珍爱你身边的野外科研工作者，不时给 TA 打点零用钱什么的。