詹姆斯·切希尔
【编者按】一个人的地理位置可以通过x，y，z坐标轴来表示，动物的位置也是如此。
随着卫星、雷达、DNA测序、红外相机、各类传感器和手机应用的出现，曾经只留在地上、空中和水里的物理痕迹，已经能通过这些设备传入计算机的芯片当中。于是，研究者们不用再仰赖偶然事件和为数不多的人工记录数据点，而是通过处理和分析数以十亿字节计的行为、生理和环境数据，来了解研究动物运动和去向。
《动物去哪里》讲述的就是关心动物的地理学家们的“侦探故事”。数千年来，人们根据动物的足迹、排泄物、羽毛、破坏的植物和巢穴来追踪动物，而现在，进入信息时代之后，用GPS跟踪器在非洲追踪被盗猎威胁的大象，用记录磁场强度的项圈揭示獾在地下洞穴中的活动轨迹，让粘上传感器的海豹传回南半球海水的温度和盐度数据……随着更多新技术的加入，科学家们不但能更近距离、更全面地了解野生动物的行踪，还能时通过动物传回的数据认识前所未见的自然，探索保护地球的更好方法。
经出版社授权，本文摘自书中“在脸书上观鲸”一章，一起去了解科学家们追踪鲸鱼的故事，从鱼叉到脸书，伴随着技术的革新，我们对深海的了解越来越多。
《动物去哪里》，[英] 詹姆斯·切希尔，[英] 奥利弗·乌贝蒂；谭羚迪 译；后浪|湖南美术出版社；2021年12月
十几岁的时候，我曾有幸跟着学校去过冰岛。旅程中最精彩的部分，就是坐短途飞机来到与冰岛南岸隔海相望的韦斯特曼纳群岛。我去到群岛中最大的赫马岛，登上了埃尔德菲尔火山——上面的石头还留有1973年喷发带来的余温——站在山顶，被眼前的景色深深折服：北面是本岛上的冰原，南面是一连串岸壁陡峭的岛屿。在壮观景色的鼓舞下，我后来上大学时选择了地理专业。我一直希望有一天能回到那里。
13年后，我终于回来了，眼前胜景依旧。但这一次我关注的既不是冰原，也不是岛屿，而是它们之间的那片海。我是来跟着雷克雅未克海洋研究所的菲利帕·萨马拉（Filipa Samarra）和她的同事一起搜寻虎鲸的，它们夏天在这里捕食繁殖期的鲱鱼。我还是通过团队的脸书页面“冰岛虎鲸”（Icelandic Orcas）知道了萨马拉的研究，他们在网上与数千人分享野外工作和照片。
冰岛东北部的渔民在捕捉鲱鱼时遇到了许多虎鲸。报告目击事件的渔民Börkur Kjartansson 将他目击事件的照片发给“冰岛虎鲸”（Icelandic Orcas）。 图片来自Icelandic Orcas 脸书。
我到达的第一天早晨就收到一条来自萨马拉的消息：她的观察员在岛西南端的斯托尔角沿岸发现了鲸。我们约好上午9：30在码头集合。片刻之后，我们就离开码头，驶向了海浪之中。“马尔文”号（Marvin）的船长是鲸声学专家弗尔克尔·德克（Volker Deecke，来自坎布里亚大学)。“你不晕船吧?”他问道，同时在船舷外放下水听器。我努力站稳，抢在他若有所思地替我回答“唔，总有晕的时候”之前答道:“不晕。”那天，北大西洋还算平静。德克关了发动机，水听器中开始传来虎鲸的咔嗒声和哨音。德克有数年倾听鲸语的经验，知道它们在说什么：“它们在觅食，”他说，“往西北方向去了!”一场骚动很快就要到来。我们的目光和相机镜头循着扎入水中的海鸟，转向了在波涛中起伏的一群黑鳍。
我们设法把船开到它们身边，开始拍照。阿斯特丽·M.范欣内肯（Astrid M. van Ginneken）来自虎鲸调查项目（Orca Survey），负责将我们看到的每只虎鲸分类归档。她是摄影老手，一看就知道不一样。不像我只是漫无目标地一通连拍，她每次按动快门都经过深思熟虑。她在胶片时代受过训练，那时每拍一张照片都要花费钱和时间，她说:“在海上拍的照片越多，回到岸上要干的活就越多。”想拍到一张能用的照片比听起来要难。虎鲸移动迅速，频繁潜入水中，还不时改变方向，因此很难跟上。整个早上，我只看到一堆模糊不清的黑鳍、白浪和蓝色海水，对1970年以前的研究者来说，虎鲸看起来也差不多就是这样。
挪威谢尔沃于，峡湾中可见虎鲸身影。在10月至次年2月期间，虎鲸和座头鲸都会捕食鲱鱼，以增加它们的蛋白质储备。 视觉中国 图
当时，人们在鲸游过船侧或观察站时直接计数。由于并不按照个体计数，种群数量并不明确。直到20 世纪70 年代，加拿大渔业与海洋部的迈克尔·比格（Michael Bigg）和同事才开始关注北美太平洋沿岸的种群数量。他们发现，可以通过虎鲸背鳍和鞍斑的细节来区分不同个体。比如，IS086号虎鲸背鳍缺了一大块，而IS045号的鞍斑末端变细，形成了一长条飞机尾迹般的印记。
鲸个体的照片可以和其他目击记录比对，绘制出一只鲸一段时间内的移动轨迹和社交活动。这样的研究有两大发现：1)并不是所有虎鲸都会迁徙，2)并不是所有虎鲸都捕食同样的猎物。比如说，在北太平洋，有“常住居民”常年留守英属哥伦比亚沿岸，以鱼为食，也有“流动鲸口”在加利福尼亚和阿拉斯加之间徘徊，觅食鲸和海豹。两群虎鲸之间并无互动，且遗传上存在明显区别；甚至有人建议把两者分成不同物种。在冰岛，萨马拉的团队正在用照片识别的方法研究北大西洋的虎鲸，看群体中个体的迁徙习性和食性差异有多大。
一个世纪前，对着要研究的鲸，研究者举起的不是相机，而是鱼叉。也许现在听起来难以置信，但最早的鲸追踪设备基本上就是带倒钩的巨大图钉，每个上面刻着唯一的识别号码和邮寄地址。捕鲸人会把这些标记寄回给研究者，并告知捕杀鲸的大致时间地点，以换取现金回报。有些寄回的标记能反映鲸的长途迁徙，但当时捕鲸活动十分盛行，以至于很多鲸都是刚 被标记几天就遭到捕杀。而且和可以在不同地方多次识别记录的鸟类环志不同，鱼叉标记仅能提供两个数据点：一个是击中活鲸的时间，另一个就是从死鲸里拔出来的时间。
从捕鲸人的日志中提取到的数据量会大一些，不过还是一样要杀死鲸。1931年，纽约水族馆馆长查尔斯·汤森（Charles Townsend）在浏览了一批马萨诸塞州新贝德福德公共图书馆书架上的捕鲸日志后总结道：通过在地图上描绘的“捕获大量鲸的地点，可以得知很多鲸分布的信息，对它们的迁徙也可以有所了解”。
接下去的几年里，汤森开始尽力搜罗捕鲸日志。他沿着新英格兰海岸一路造访《白鲸》中提到的捕鲸市镇——楠塔基特、塞勒姆、斯托宁顿，从图书馆、历史学会，甚至私人收藏处得到了数十本日志。汤森总共查阅了1761到1920年间744艘船超过1,600次航行的记录。他请纽约的制图员R. W.里士满（R. W. Richmond）用圆圈标出全部53,877个捕鲸地点。不同月份的捕鲸位点用不同颜色的圆圈表示，绘成了4张地图：抹香鲸2张（36,908个位点），露脊鲸1张（8,415个位点），座头鲸（2,883个位点）和弓头鲸（5,114个位点)合为1张。
这是查尔斯·汤森1935年报告中的四张原版地图之一，题为“抹香鲸的分布”，根据北美洲捕鲸日志的记载，描绘了10月到次年3月间36980次捕获记录。
我们把汤森的4种鲸的数据放在一张图上，展示美国捕鲸人当年曾在哪些地方捕获这几种鲸。在许多方面，捕鲸地点的分布与其说反映了鲸的习性，不如说反映的是捕鲸人的偏好。为了帮助你了解过去的事情，我们也在图中画出了赫尔曼·麦尔维尔的小说《白鲸》中虚构的“裴廓德”号（Pequod）航线。
这几张图最早阐明了鲸的动向和分布范围，感谢加拿大野生动物保护学会(Wildlife Conservation Society of Canada)将其数字化，使研究者得以继续用它们来比较当时和现在动物的去向。
到了 20 世纪 50 年代，人们更多地尝试从活鲸身上获取数据，尽管我们接下来会看到，这些尝试仍与现代的伦理标准相距甚远。当时流传最广的也许就是保罗·达德利·怀特（Paul Dudley White）去测鲸心跳的那次远征。怀特是艾森豪威尔总统的心脏病医生，在本职工作之余，他对哺乳动物心率随体形的变化也很感兴趣。人类的静息心率是每分钟60到100次，不过在运动员中也曾记录到40次或更低的心率。怀特知道体形越大的哺乳动物心跳也越慢，但他很好奇最慢可以到什么程度。
1953年，怀特所在的团队记录到白令海的白鲸心率是每分钟12到20次。他们用的方法可不光彩。为了把动物固定在船边，他们把鱼叉头刺进白鲸体侧，它在整个过程中一直在“交替着潜水和喷水，疯狂地努力逃脱”。怀特不顾鲸的痛苦，得出“有可能在自然环境中获得鲸心电图”的结论，并在三年后又带领一支探险队来到下加利福尼亚沿岸寻找灰鲸。他们计划“把两个电极放到成年鲸坚韧的灰色皮肤下面，穿过脂肪层，但不至于造成重伤”。电极上拖着两根电线，连到载有心电图仪的快艇上。不过，事情没有按计划进行。
发表在《国家地理》上的旅行记录显示，怀特生动地描述了他们最后一次试图连接电极时的场景：“两根鱼叉枪同时发射。线飞快地从枪口卷轴上松脱。直立着的鲸剧烈抖动了一下便倒向一侧，激起一阵白色的水花。”被击中的鲸马上挣脱了，令怀特不得不承认“我们用来捕捉心跳的武器并不能胜任其职”。
随着时间的流逝，人们渐渐不再采取50年代的强硬路线，取而代之的是六七十年代对自然世界更有同情心的视角。也许对这一转变最强的催化剂——至少对鲸来说，就是海洋保护组织海洋联盟（Ocean Alliance）的创始人罗杰·佩恩（Roger Payne）。1967年，他开始和普林斯顿大学的斯科特·麦克维（Scott McVay）一起分析座头鲸的声音。两人都不是经验丰富的鲸类学家。佩恩之前研究的是蝙蝠和猫头鹰如何利用声音进行回声定位，而麦克维是行政工作人员。作为某种程度上的“外行人”，他们从全新的角度发现了一直被忽略的事情：鲸在唱歌。它们在水下发出的声音并不是随机的，而是复杂且带有节奏的长序列。1971年，他们把自己的发现写成了一篇著名的论文，发表在《科学》杂志上，题目是《座头鲸之歌》（Songs of Humpback Whales）。
海洋保护组织海洋联盟的创始人罗杰·佩恩录制的《座头鲸之歌》
正如佩恩在《在鲸之间》（Among Whales）一书中所言，20世纪20年代的人们之所以没能采用照片识别等低侵入性的研究方法，并不存在什么技术上的原因:“我怀疑没人用照片识别仅仅是受限于当时的思维方式：靠谱研究的主要内容总是包括检验动物的尸体——科学家不假思索地就会采用这种方法。似乎从来没有人认真想过，如果采用无害的手段，从每只动物身上得到的数据会多得多。”
到了1979年，《国家地理》不再报道保罗·达德利·怀特使用鱼叉的英勇事迹，转而成为佩恩最大的支持者之一，报道他对保护鲸所进行的不懈探索。杂志社委托制作了录音史上一次性发行量最大的唱片：1,050万张录有鲸歌声的唱片，让读者一边欣赏，一边阅读配套的文章《座头鲸:神秘的歌声》。
为了厘清鲸类学自那时以来取得了多大进展，我拜访了苏格兰圣安德鲁斯大学海洋哺乳动物研究组（Sea Mammal Research Unit，SMRU) 的马克·约翰逊和勒内·斯威夫特。约翰逊的办公室俯瞰北海，像个发明家的作坊，到处都是做到各种程度的电子产品。楼下，斯威夫特坐在书桌旁，桌边环绕着各式机械和一箱箱盐水。他们共同开发了一些最先进的海洋追踪设备，供全世界研究者使用。约翰逊把最先进的技术塞进设备，接着由斯威夫特各种蹂躏，以确保它们经受得住在海上漂泊时的风吹浪打、极端温度和压力变化。
约翰逊给我展示了一种鼠标大小的传感器，名叫数码录音信标（digital sound recording tags，DTAGs)，可以通过吸盘吸附在鲸的体表，几天后会脱落并浮到水面以便回收。每个信标都搭载磁力计和加速度传感器，用来记录鲸的每一次俯仰和侧倾。DTAGs与其他海洋信标的不同之处在于，它还能记录用声呐定位的齿鲸所发出的咔嗒声、嗡鸣声和哨音。在回声定位过程中，这些声音被附近的物体和表面反射回来，鲸的大脑会把听到的回声翻译过来，从而像雷达一样感知周围环境和可能的猎物。DTAGs能在几小时内收集64GB的数据。由于我们的人脑并不具备鲸脑那样的音频处理能力，如何把巨大的声音文件转换成我们能理解的格式 成了约翰逊面临的一大难题。几年前，他对一种名为回声图（echogram）的图像稍做改造，用来表现鲸如何通过声音来“看”东西。
看了几百幅回声图后，约翰逊成了解读被捕食者逃避策略的专家。“想象有个人故意开车撞你。你该怎么办？怎么才能耗费最少的能量让自己活下来？你要等到最后一刻，再迅速往一旁冲去。”对鱼来说，最后一刻往一旁游去很管用，因为鲸定位用的声束比较窄。一旦鱼离开声束，在鲸看来可能也就等同于消失了。
这是一张回声图，展示了一只用回声定位的布氏中喙鲸接收到的回声强度。较宽的列代表较稀疏的咔嗒声，窄列代表“嗡鸣声”，或者说一段快速的咔嗒声。离鲸最远的物体出现在图像最上部：从左到右代表时间的流逝。色深而清晰的地方代表静止障碍物较强的回声，较模糊的地方代表运动物体的回声，比如逃亡中的鱼。图示的鲸就正在追捕一条鱼。
从新设备和技术的发展上就能看出我们对这种动物的认知发生了什么变化。斯威夫特说道:“一开始，我们用鱼叉往鲸身上装东西，是因为想知道‘资源’的去向。而如今，我们放跟踪器是为了保护。”例如，DTAGs 也能帮研究者评估海洋噪声对鲸行为的影响。人类活动产生的噪声也许不像原油泄漏那样引人注目，但对以声音感知世界的动物来说同样危害不小，甚至危及生命。2014年，帕特里克·米勒(来自 SMRU)带领一支国际团队观测暴露在噪声中的喙鲸受到的影响，这一类群受声呐影响而搁浅的现象最为明显。他们选了大西洋扬马延岛附近的一群喙鲸，给其中一只戴上DTAG，然后往海里播放35分钟的噪声。当水下音量达到98分贝时——大约相当于一艘潜艇经过的声音——鲸开始转弯游向他们的船。当他们把音量提高到130分贝时，鲸改变了主意，几乎来了个180度大转弯，向深处潜去，潜水时长和深度都创下了该物种的最高纪录：长达92分钟，深达2,339米。
直到7小时后信标脱落，鲸一直都表现异常。受到噪声干扰后的那段时间里一次都没有发出过咔嗒声或嗡鸣声，而之前他一直不断发出这些声音。此后几天，研究人员在这片区域看到的鲸也变少了，表明噪声也打扰到了其他鲸。
看起来，受到噪声影响的不仅是用回声定位的鲸。马萨诸塞湾的北露脊鲸在来往船只的持续喧嚣中很难听见同类的声音。交流的中断使许多露脊鲸不得不独自觅食，从而减少了繁殖的机会。卡斯凯迪亚研究集团（Cascadia Research Collective）的杰里米·戈尔德博根（Jeremy Goldbogen）做了和米勒类似的实验，发现即使音量较小的军事声呐，也会让蓝鲸停止取食长达62分钟。对这种世界上最大的动物来说，稍微停止取食就会大大影响热量的摄取。据戈尔德博根估算，蓝鲸在受到噪声干扰前每分钟要吃掉19千克磷虾。少取食一小时，就会少吃超过一吨的食物——损失的热量 足以供给所有器官一天的需要。
受到噪音干扰，这只北瓶鼻鲸停止了取食，并进行了一创纪录的深潜。
回到岸上的办公桌前，菲利帕·萨马拉身边围绕着相机、潜水服，还有几位打瞌睡的研究人员，正在适应冰岛夏季的极昼。她正在检视范欣内肯前一天拍的照片，一张能够用于识别的照片需要清晰呈现出完整的背鳍和鞍斑。最理想的就是从每只鲸的两侧各拍一张照片，因为两侧均有各自的特征。看着她整理这些图片，就会意识到要想拍出好照片，摄影师和驾船的 人都要经验丰富，能预测出接下来鲸会从哪里浮出水面。也许是为了让我对我拍的那堆模糊照片感觉好些，萨马拉说北大西洋的鲸是出了名地难拍:“有些日子是不肯让我们靠近。”
成功的日子里可能有惊喜的发现。比如在2014年7月，萨马拉看见一只异常眼熟的雄性。她暗自思忖: “我认识这只鲸。我见过这些特征。”她翻遍存档的旧照片后知道是谁了：IS038，上次见到还是1994年。如果有几年没有见到一只鲸，研究人员就会推测已经死亡，所以萨马拉觉得这次重逢非同寻常:“当你意识到那原来是一只20年来都没人见过的鲸时，感觉真是妙不可言。”
多亏了这些照片，我们开始对北大西洋鲸的生活有更全面的了解。与比格等人在北太平洋研究的常驻和流动鲸群相比，北大西洋鲸的食性和社会分组看起来都更加复杂。冰岛的鲸在冰岛以西的格伦达菲厄泽一带过冬，在那里捕食鲱鱼，其中大部分鲸夏天都会跟着鲱鱼迁徙到韦斯特曼纳群岛。然而有一群会往南迁徙，在苏格兰附近鱼不那么多的地方度过夏天。萨马拉的直觉告诉她，这群鲸的食性可能变了，改吃苏格兰海域的海豹了。由于分身乏术，她只得求助于脸书。
鲸会来到离岸较近的海域，靠近奥克尼群岛和设得兰群岛一带的游船航线，所以公众可以很容易地拍照上传。“我一开始并不上脸书，”萨马拉说，“后来一位同事告诉我，他好像在脸书上看到了冰岛的鲸。我就决定最好还是自己注册一个账号去看看。”果然，人们拍到的正是萨马拉上个冬天在冰岛研究过的那些鲸。一张雌性虎鲸穆萨（Mousa，编号IS086）的照片证实了这一点，她的背鳍上有个独特的缺口。说来奇怪，照片上她和同群的鲸正试图用海水把海豹从苏格兰沿岸的礁石上冲下来。它们是不是实际上既吃鱼也吃哺乳动物呢?
照片识别帮助研究者把不同季节、不同地点的鲸目击事件联系在一起。
我在韦斯特曼纳群岛的第三天，马尔文号的引擎坏了。我们在北大西洋漂流了几小时后，才有另一艘调查船来把我们拖回岸边。第二天，那艘船的引擎也坏了。野外考察天数的减少令大家十分失望，但脸书页面“冰岛虎鲸”使科研得以继续。在我们被困在岸上的同时，萨马拉经常上这个页面去看苏格兰那边发生了什么。到了7月11日星期一的中午，她看到费尔 岛鸟类观察站兼宾馆发了几张虎鲸的照片：是穆萨的鲸群——而且它们正在狼吞虎咽地吃着两只灰海豹。萨马拉特别开心:“太神奇了！这证实了我们一直以来的想法。现在有了鲸的确会改变食性的确凿证据。”
由于北大西洋的鱼类资源正在减少，并不清楚这些鲸改吃海豹是自主选择还是被逼无奈。无论如何，人类和鲸都仍对工业规模的捕鲸心有余悸，再想想如今，已经困扰了研究者一个世纪的拼图，靠游客发在脸书上的照片或视频就能补上缺失的一块，还是很了不起的。
责任编辑：王昱
校对：张亮亮