近期，中國科學院深海科學與工程研究所海洋哺乳動物研究團隊，在《生态名額》（Ecological Indicators）上，發表了題為Modeling intraspecific variation in habitat utilization of the Indo-Pacific humpback dolphin using self-organizing map的研究論文。該研究利用自組織神經網絡圖譜（Self-organizing map，SOM），分析海南、三娘灣和湛江三個相鄰中華白海豚種群的栖息地利用情況，發現不同種群間在分布模式和栖息地利用方面存在明顯差異，并據此提出“中華白海豚可能存在兩種生态型”的假說。
生态型是分類學上種以下的分類機關，指的是同種生物的不同種群在長期适應特定環境中發生趨異分化，并經自然選擇形成的生态、形态和生理特性不同的基因型類群。生态型的研究有利于探索種内分化及定型的過程和原因，這是研究新物種形成過程的重要内容。生态型概念被廣泛應用于鲸類地理種群區分中。例如，瓶鼻海豚可分為近海（coastal ecotype）和遠海（offshore ecotype）兩種生态型。近海型栖息在淺水的近海水域，而遠海型栖息海域深度可達幾百米、離岸距離超過200公裡。虎鲸生态型的劃分更為複雜，根據食物和分布模式的不同，可分為北太平洋虎鲸可分為定居型（resident ecotype）、暫居型（transient ecotype）和遠海型（offshore ecotype）三大生态型；根據體型大小、外部形态和分布區的不同，南半球虎鲸可分為type A、type B、type C和type D四個生态型，其中type B 又可進一步劃分為big type B和small type B兩個生态型。
中華白海豚是生活在西太平洋和東印度洋沿岸淺水區的一種小型鲸類動物，一般栖息于離岸距離不超過20 km、水深小于20 m的淺水區，在20世紀80年代被列入首批國家一級重點保護野生動物目錄。在大陸，中華白海豚主要栖息于福建甯德和廈門、台灣西部、廣東珠江口、湛江和汕頭、廣西三娘灣和海南西南等水域，照相識别對比表明這些種群間彼此隔離，不存在個體交流。根據色斑模式的不同，目前已将台灣種群列為亞種并單獨評估其瀕危等級為“極危”，而對其他地理種群間的分化程度所知不多。探究中華白海豚種群間分化程度，對評估其瀕危等級、探讨人類活動影響和制定針對性保護措施等具有重要意義。
近年來，随着機器學習和人工智能技術的蓬勃發展，人工神經網絡模型在動物生态學和保護生物學領域得到廣泛應用。SOM作為目前最受歡迎的人工神經網絡模型之一，可通過競争學習調整自身的權重以達到訓練的目的，最終将高維複雜難懂資料集映射到簡單易懂的低維圖譜，并保留原始資料集拓撲結構。通過采用相同的野外調查方法和環境因子采集手段，科研團隊首次将SOM引入鲸類生态學研究，分析湛江、三娘灣和海南中華白海豚種群分布和栖息地利用變異情況。研究表明，三娘灣種群分布面積最小且僅有一個核心分布區；海南種群分布面積最大且非常分散，至少擁有4個獨立熱點分布區；湛江種群介于兩者之間，有兩個熱點分布區，一個集中分布于湛江港入口，另一個分散于雷州灣（圖1）。SOM模型進一步發現三者在栖息地利用方面存在較大差異：三娘灣和海南種群内部分化程度低但種群間差異大，前者栖息于淺水、低鹽和低電導率海域，後者栖息地以相對深水、高鹽和高電導率為主要特征；湛江種群存在明顯内部分化現象，即位點聚內建截然不同的兩個類群，一個類群分布于渾濁的近岸海域，另一個類群與海南群體疊加，擁有深水和高鹽度的環境特征。
該研究表明三地中華白海豚在分布模式和栖息地利用方面已經出現明顯分化。同時，結合科研團隊前期發現的這三個中華白海豚地理種群在叢集規模、發聲行為、形态體色和遺傳方面存在差異的研究成果，該研究在國際上首次提出中華白海豚可分為河口和非河口兩種生态型假說：河口型（三娘灣種群）集中分布于大江大河入海口，以河口豐富的魚類資源為食，分布區小而集中，通常叢集規模較小，栖息地以低鹽和較高濁度為主要特征；非河口型（海南種群）栖息海域不位于大江大河入海口，分布區廣而分散，通常叢集規模較大（提高捕食成功率以适應相對較低的食物資源水準），栖息地因缺乏淡水注入而鹽度較高。在保護區設定上，河口型群體适合設立一整塊大面積保護區，而非河口型似乎更适合整合多塊具有連接配接廊道的小保護區。上述生态型假說僅基于目前掌握的資料，準确性和普适性有待進一步驗證。
研究工作得到國家自然科學基金、香港海洋公園保育基金等的支援。
圖1.采用最小凸多邊形法、核密度估計法、網格計數法和熱點分析法分别繪制的中華白海豚在海南西南海域、三娘灣和湛江海域的分布圖。
圖2.上圖為三個研究地點290個中華白海豚發現位點在自組織圖譜的聚類情況。下圖為六個環境參數（離岸距離、水深、電導率、pH值、濁度、鹽度）在自組織圖譜的分布情況，與上圖對照可看出不同類群的環境因子特征。
來源：中國科學院深海科學與工程研究所
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