随机游动：评估声学遥测阈值对鲨鱼行为和栖息的影响 —— 为精准研究鲨鱼生态提供关键依据

《Animal Biotelemetry》：Random swims: an evaluation of acoustic telemetry thresholds for shark behavior and residency

为解决被动声学遥测（AT）技术在研究鲨鱼复杂行为和栖息时存在的脉冲延迟及近岸栖息地检测范围下降问题，研究人员开展了关于鲨鱼行为和栖息的声学遥测阈值评估研究。结果表明阈值和检测限定符会影响结果，研究为设置阈值提供了指导，对鲨鱼保护研究意义重大。

　　在神秘的海洋世界里，鲨鱼作为海洋生态系统中的关键角色，对维持生态平衡起着举足轻重的作用。研究鲨鱼的运动和栖息模式，有助于深入理解珊瑚礁生态系统的功能，以及海洋保护区（MPAs）之间的生态联系。然而，目前常用的被动声学遥测（AT）技术在研究鲨鱼时却面临着诸多挑战。比如，在近岸栖息地，信号脉冲延迟以及检测范围下降，使得对鲨鱼复杂行为的捕捉变得困难重重，这也导致了对鲨鱼栖息时间的估算精度受到影响。而且，不同研究中计算栖息指数和访问次数的方法差异较大，阈值的设置也缺乏统一标准，这些都给准确评估鲨鱼的行为和栖息情况带来了很大阻碍。

为了攻克这些难题，来自厄瓜多尔基多圣弗朗西斯科大学（Universidad San Francisco de Quito）的 Garrison S. Ferone 等人展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Animal Biotelemetry》上，为我们进一步了解鲨鱼生态提供了重要依据。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：

1. 构建随机游走模型：通过 R - Studio 的基础包，编写二维约束随机游走模型，模拟鲨鱼在半封闭环境中的运动。在模型中，设定鲨鱼从接收器外边界间的随机点出发，运动方向和速度随机，同时考虑接收器的检测范围和概率，以此模拟真实场景下鲨鱼与接收器的互动。
2. 数据处理与统计分析：进行 1000 次随机游走模拟，记录检测数据，计算真实检测数、漏检数、栖息比例、访问次数和访问时间等指标。对不同延迟和阈值下的数据进行双向方差分析（ANOVA）、泊松回归、Tukey’s HSD 检验和 Levene’s 检验，分析数据差异。

下面来看看具体的研究结果：

1. 不同延迟对检测比例和误差的影响：与实时追踪的基础场景相比，1 分钟和 5 分钟延迟都产生了不同的检测比例。5 分钟延迟对误差有显著影响，平均误差分数显示，这两种延迟都使栖息时间相比实际路径被低估了约 20%。而且，随着栖息比例增加，误差的变异性增大，高栖息比例的鲨鱼误差更难预测。
2. 阈值和访问计数的关系：在 24 小时内设置的所有阈值下，5 分钟发射脉冲延迟的鲨鱼访问次数被高估，且 5 分钟延迟产生的访问次数普遍高于 1 分钟延迟。
3. 不同延迟和阈值下的访问栖息时间差异：不同阈值（半小时、1 小时、2 小时）和延迟类型下，访问栖息时间存在显著差异。5 分钟延迟在各阈值下产生的访问时间更长，30 分钟阈值下不同延迟间的变异性最低。5 分钟延迟与实际路径的访问时间差异在 2 小时阈值下最大，30 分钟阈值下最小。
4. 定向随机游走中瞬态鲨鱼的情况：瞬态鲨鱼在接收器内停留时间比常驻鲨鱼短。5 分钟延迟的发射器在检测高速瞬态鲨鱼时，满足两次检测最低要求的概率仅为 16.4%，而 1 分钟延迟则高达 85.2%。这表明 5 分钟延迟更易导致瞬态鲨鱼的访问计数和栖息时间出现偏差。

综合研究结果和讨论部分，此次研究意义重大。研究揭示了 AT 数据受标签延迟和访问阈值影响的情况，强调了在研究鲨鱼生态时，需要充分考虑物种的扩散和移动性、合适的技术设置，以及分析和解释过程中可能出现的误差。研究人员建议根据标签延迟和物种平均游泳速度调整最低检测限定符，以提高访问计数的准确性。这一研究成果不仅为鲨鱼行为和栖息的研究提供了更准确的方法指导，也为海洋保护区的规划和管理提供了科学依据，有助于更有效地保护鲨鱼种群和维护海洋生态平衡。