生活在美国加利福尼亚州的北象海豹Mirounga angustirostris体重近 2 吨，而且它们在有充足的鱿鱼、鱼类等猎物时，体重还会迅速增加。它们在加利福尼亚海域的“黄昏区”（twilight zone，或称“暮光区”，200~1000 米深）觅食。黄昏区的阳光较海洋上层显著减少，却拥有世界上大部分的鱼类，但很难大规模地对那里的鱼类数量进行评估。
北象海豹或许能在这一方面提供帮助。科学家发现，北象海豹在食物资源良好的时候体重会明显上涨，当猎物稀缺时，它们的体重则几乎不增。
一头雄性北象海豹Mirounga angustirostris/ Mark Lowry，NOAA Fisheries
2025 年 2 月发表在《科学》杂志上的一篇研究论文将北象海豹视为生态系统“哨兵”，认为它们可以高效地为捕鱼船队、渔业管理人员提供反映海洋变化及其原因的参考数据。2024 年先发表的两篇论文已建立了寻找“哨兵物种”（在生态系统中具有重要监测和预警功能的物种，它们能够及时发现环境变化或生态威胁，从而为保护工作提供重要信息）的方法，为最新的研究建立了基础；还研究了如何组合一系列“哨兵物种”，为美国西海岸海洋经济和环境决策的制定提供有效信息。
该研究为美国国家海洋和大气管理局（NOAA）渔业部追踪和预测商业和休闲渔业带来的海洋变化的研究项目提供支持，有助于渔业管理人员就捕捞季节和捕捞水平做出更及时和精准的决策。例如，“哨兵物种”可比研究船更快、更低成本地收集数据。
由加利福尼亚大学圣克鲁斯分校（University of California at Santa Cruz）的罗克珊·贝尔特兰（Roxanne Beltran）领导的研究团队分析了 40 年来加利福尼亚州北象海豹种群迅速增长的数据。他们将这些数据与记录到的海洋变化做了比较，发现即使雌性北象海豹消耗的食物量存在微小差异，它们的体重和幼崽的存活率也会出现很大变动。他们发现，这种联系相当之强，甚至能据此倒推出过去 50 年间这片海域黄昏区的食物量变化，并预测出之后 2 年的情况。
NOAA 渔业局西南渔业科学中心的埃利奥特·哈森（Elliott Hazen）说：“在理想的情况下，我们应当每天都绘制整个加利福尼亚洋流的浮游植物和浮游动物丰度图。”在 2019 年的一篇论文中，哈森提出，海洋顶级捕食者是有效的生态系统“哨兵”。“这样，我们就可以实时监测到生态系统对各种变化的反应。这实际上不可能达到。因此，我们需要像北象海豹这样的食肉动物来告诉我们更大尺度的生态系统变化趋势。它们是胖了还是瘦了？这个信息反映出它们是否有足够的食物，这也是反映生态系统是否健康的一项指标。”
美国西海岸海洋健康指标
NOAA 渔业部的科学家长期以来一直将加利福尼亚沿海生态系统中丰富的物种作为海洋健康状况的指标。例如，“加利福尼亚海流综合生态系统评估”报告了沿海不同位置的磷虾个体大小。磷虾是海洋生产力的“晴雨表”，因为当它们的食物——微小海洋生物充足时，它们就会长大。
生态系统“哨兵”将这种关系向前推进了一步。它们追踪一个物种的变化，不仅能作为海洋变化的指标，也是重建过去和未来变化的指标。这可以帮助 NOAA 渔业局以及州渔业管理人员估计在捕捞季节能捕捞到多少鱼，也可以告诉捕鱼船队渔业物种数量变化趋势以及在哪里捕捞能获利更多。
哈森在 2024 年发表的一篇论文中提到自己的观点：最好的“哨兵物种”对环境变化的反应迅速，而且这种反应通常很容易观察到。这意味着人们可以对它们定期采样或测量。借助“哨兵物种”是研究沿海经济变化的一种低成本的方法，当然，应用这种方法依赖加利福尼亚洋流的高生产力。
当海洋条件适宜、磷虾资源丰富时，加利福尼亚海岸附近的蓝鲸会来捕食磷虾 / NOAA Fisheries
哈森团队的论文写道：“借助生态系统‘哨兵’使快速响应和适应生态系统的变化和环境变化成为可能，部分原因是它们可能更容易观察，还有部分原因在于它们可能是系统崩溃的主要指标。”他们描述了 NOAA 在西海岸采用的一套类似的指示物种，包括一些与鲑鱼生存和生产力相关的浮游动物。作为 NOAA 综合生态系统评估计划的一部分，它们对捕鱼船队以及州、部落和联邦渔业管理者都很有价值。
当北象海豹在圣克鲁斯以北的加利福尼亚海岸繁殖时，它们会定期前往开阔大洋的黄昏区觅食。它们进食的成果反映在身体的生长上，从而人们可以有效地衡量该海域有多少食物可用。这类似于 NOAA 对不同深度的渔业物种和生物量进行采样的渔业调查。
海洋捕食者是优秀的“哨兵物种”
一篇综述强调了海洋捕食者作为“哨兵物种”的潜力，因为它们的生存取决于为它们提供食物的海洋食物网的健康状况。一般来说，健康的捕食者反映了健康的生态系统。
科学家们使用指示物种检查了 372 项案例研究，以找出优秀“哨兵物种”所具备的“品质”，例如对栖息地变化反应迅速。研究人员可以进一步寻找这些物种与海洋变化之间的相关性，识别出即将发生的可能影响管理方案的变化。
科学家们在论文中写道：“我们认为，由于‘哨兵物种’对环境和生态系统变化的高敏感性，将其纳入这些管理计划能够实现快速灵活的管理方案调整，从而有效应对人类活动带来的环境变化。例如，美国旧金山湾针对太平洋鲱渔业制定的基于生态系统的管理计划，就综合分析了鲱鱼的天敌‘哨兵物种’（如鲑鱼、鲸类、海鸠和海狮）以及这些捕食者的替代‘哨兵’猎物（如凤尾鱼、鱿鱼和磷虾）的数据，并据此建议调整捕捞配额。”
避免冲突的EcoCast
NOAA 渔业局西南渔业科学中心的科学家们也将指示物种纳入了 EcoCast 系统等工具软件中，为捕鱼船队提供了宝贵的情报。
EcoCast 预测 2018 年 3 月 30 日某海域相对兼捕渔获物:目标渔获物概率 / coastwatch.noaa.gov
EcoCast 是一款动态海洋管理工具软件，旨在帮助渔民更精准地捕捞目标渔获物，同时减少兼捕渔获物（如海龟、鲨鱼、剑鱼和鲸）。该软件通过分析海洋学变量（如海面高度、温度、叶绿素浓度等），生成动态地图，显示目标物种可能聚集的区域以及捕捞活动应避免的区域。
“EcoCast 就像天气预报一样，”科学家们打了个比方，“但它不是帮助人们决定什么时候应该穿雨衣，而是帮助渔民决定在哪里捕鱼。”
EcoCast 每天都会绘制棱皮龟、加利福尼亚海狮和大青鲨等物种可能出现位置的地图。这些位置基于过去对单个动物的跟踪结果，卫星标签显示它们如何被吸引到适合觅食的海域。这种近乎实时的信息有助于商业捕鱼队了解他们可以在哪里追捕目标渔获物，如旗鱼，同时避开可能会误捕海龟或海狮的区域。
生态系统“哨兵”可以开发成类似于 EcoCast 的工具，告诉人们预计何时何地会出现高密度的受保护物种，以及何时可能发生人类与野生动物的冲突。
哈森说：“当人类与受保护物种的活动范围重叠时，受保护物种的意外变化可能会引发人类与它们的更多冲突。我们越能提前应对这些变化，我们的生态系统和渔业就会越好。”
本文翻译自www.fisheries.noaa.gov网站文章“From Krill to Elephant Seals, Sentinel Species Detect Hidden Ocean Shifts that Forecast Change”，译者：员外。翻译仅供研究交流之用。点击“阅读原文”查看相关研究。
