海豹這麼可愛，你們居然給它烙印子( ′? ??`)

海洋哺乳動物指的是生活史過程中長期依賴海洋生境的哺乳動物，例如我們常介紹的鯨豚，但也包括海獺、海牛類、鰭足類，此外北極熊在一定程度上也屬於海洋哺乳動物。其中，顧名思義，鰭足類動物（Pinnipedia）長著像鰭一樣的腳，這裡面包括海豹、海獅（包括海狗）和海象。

海洋哺乳動物研究者在研究這些動物的種群動態的過程中，需要對這些個體識別，以確定它們個體之間的行為差異、年齡結構、雌雄比例，乃至整個種群的出生率、死亡率、增長率等內容。那麼，研究人員是怎麼對這些個體進行識別的呢？我們今天就來簡單講一講以鯨類和鰭足類動物為主的個體識別方法。

一、照相識別法（Photo-ID）

通俗地說來，照相識別法就是從拍攝的照片中識別動物個體。這也是我們目前廣泛應用於鯨類研究的方法，也是最自然的方法。鯨豚的皮膚上不似鰭足類長有細密的毛，所以它們的個體外觀較易於識別。每一頭鯨豚的外觀都有所差異，最直接的差異體現在它們身上的色彩、斑紋上。例如露脊鯨頭部長有形態各異的老繭，大翅鯨尾葉靠近腹面的那一側以及身體側面的斑紋各有特色，藍鯨的體側也有特異性的斑紋，虎鯨背鰭的形狀、淺色的眼斑以及背鰭後部的鞍斑都是有效的識別標誌。對於其它大部分海豚來說，由於研究人員最直觀地能夠觀察到的便是海豚出水時露出的背鰭，因此背鰭的形狀（是否有缺刻、缺刻的形態）也是一個重要的觀察特徵。此外，鯨豚身上還可能由於爭鬥而在身上留下永久的傷痕，這些也可作為識別的標誌物。

↑ 讓人能夠一眼認出的大翅鯨——白化的大翅鯨 Migaloo，圖源：Migaloo-thewhitewhale。

↑ 大翅鯨形態各異的尾葉可作為識別個體的重要標誌，圖源：The Orgins of the Shaka。

鯨類研究學家要研究某海域的某個鯨豚種群，首先需要拍攝足夠多的照片，由此為該種群建立個體識別資料庫，這裡面應當儘可能多地將所遇見的該種群成員的背鰭照片收集起來，包括背鰭各個角度尤其是左右兩面的圖案。連年累積下來，我們就可能多次重複地看到某一個體出現，尤其是在一個封閉生境中、沒有發生個體遷移的種群案例中。根據識別的個體總量的信息，我們就可以估算這個生境中種群的大小和它的動態變化（存活率、繁殖率等等），這就類似高中生物課本里提到的標誌重捕法（mark-recapture method），每一次重複識別到某一個體，就相當於一次重捕。因此，千萬不要小瞧這些照片，看似單調的海豚背鰭當中可是隱藏了大量的重要數據。

上圖由江門白海豚保護區的小馮同事拍攝，我們將照片放大來看，就會發現這兩頭白海豚不僅斑紋不同，背鰭上還存在細節上的差異：

箭頭所指之處為缺刻，兩頭白海豚的缺刻痕迹明顯不同，不過上傳到知乎之後圖片可能被壓縮了看不太清……圓圈標識之處有一些齒痕，這些齒痕可能是玩耍或者爭鬥時所留。白海豚隨著年歲的增加，灰色會褪去，形成斑點，最後逐漸變成粉白色。所以斑紋只能作為識別圖案之一，背鰭的缺刻和痕迹也相當重要。

至於通過Photo-ID識別長有皮毛的鰭足類動物也並非完全不可行，只是考慮到長有皮毛的且肢體動作複雜的鰭足類的體表圖案較難一下子分清，而且如若不是天然的斑點圖案，褪色之後就看不見了，容易給研究工作帶來混亂，因此研究人員選擇了多種其它的標誌應用法，下文將加以介紹。不過，在計算機的輔助下，用於識別的相片可作更為精細的調整，在此前提下也可對鰭足類的個體進行Photo-ID。比如下面這個例子：

這是一張港海豹的3D模型與港海豹照片重疊的屏幕截圖。將3D模型的港海豹頭部進行角度校正之後，我們就能清楚地識別出以鼻子、眼睛、外耳孔為固定點所體現出的該個體的體表斑紋。

3D模型校正的方法基本解決了肢體動作較為複雜的鰭足類動物「鏡頭感太差」的問題，當然了，除了3D模型校正，計算機還可幫助我們對鯨豚的Photo-ID進行細節上的分析。可惜，目前這些照片比對還無法完全依靠人工智慧完成，研究人員要得到真實準確的研究數據，辦公桌上的確還是要常備眼藥水。

二、標誌識別法——先想辦法給海洋哺乳動物打上標籤吧！

我們知道，要識別個體，個體上必須要有用於識別的標誌物。倘若有天然的識別標誌物那最好不過了，如果沒有的話，我們就自己造一個。這些標誌物必須在野外容易被辨認出來，並且能夠在外頭經受風吹雨打。人工製造的標誌物最好低成本、好製作、方便應用，此外，還必須在應用過程中儘可能小地給動物造成傷害和病痛，儘可能地不要影響到這些動物的自然行為。不同團隊的科學家之間必須要互相協調，不要重複打標誌、二次影響到這些動物，當然了，也造成了不必要的浪費（我知道你們其實是在想辦法用掉經費）。

a. 適用於鰭足類的鰭肢標誌法（Flipper tagging）

前面說了，辨識鰭足類的體表圖案是挺麻煩，而且，為鰭足類找到合適的識別標籤（tag）也不容易。事實上，一開始並不存在為鰭足類專門製作的標籤，於是一些研究人員找來農場工人打在牛或者羊耳朵上的耳標，來當作識別標誌，例如這樣的：

↑ 羊的耳標，圖源：Sheep Tags | Farming Products | Mole Valley Farmers。

這些標籤的材料多樣，有些是塑料制的，也有些是金屬制或者是合金制的。研究人員會把標籤打在海豹或者海獅的前鰭肢後緣，或是尾葉上。為了不影響它們的日常行動，一般是打在尾葉上，如下圖，圖源：Shetland Amenity Trust。

這種鰭肢標籤通常是一種雙向扣子，穿過鰭肢的肉然後扣在一起，這樣可以防止標籤脫落。由於打標籤的過程中會將動物的內部組織暴露，所以研究人員一定要做好標籤的清潔，以防造成動物的傷口感染。

↑ 雙向標籤細節圖，圖源：Flossenmarke Robbe (Pinnipedia (marking))。

不同材料的鰭肢標籤有各自的優缺點。理論上來講，金屬製品更牢固，所以金屬標籤壽命更長，然而正是由於它非常牢固，有時候會在鰭足類活動的過程中撕裂它們的鰭肢……呃，想想就很難受。而塑料標籤可選擇的色彩多，也更顯眼，不過大家在生活過程中也能感知到，塑料的東西暴露久了會褪色，這樣標籤的壽命就不長了。在理想狀態下，塑料標籤可以持續10到15年，但是塑料標籤的顏色壽命就短很多了。對了，考慮到大部分鰭足類生活在極區，溫度過低的海水和空氣還會使塑料變得易碎，這就要看研究人員可以付出多少成本在選擇和購買更合適的標籤上了。

有的研究人員為了保險起見，會選擇為鰭足類動物打上雙重標籤，不過這個我不大推薦——被打一次洞就夠可憐了，何況兩次呢？而且身上掛著兩個東西，對行為的影響或許會更大。有的研究人員為了讓先前打了標籤的動物能夠在野外儘可能地被一下子認出來，會在打了標籤的鰭足類（特別是海豹）身上剃毛或染色——這個選擇倒還行，不過海豹是會定期換毛的，所以只能作短暫的參考用。

b. 適用於鰭足類的剃毛法（Fur Clipping）

由於幼年海豹和海獅（包括海狗）身上的毛在成年之後會褪去換上新毛，因此剃毛法只適用於短期觀察。剃毛法尤其適用於針毛與絨毛顏色差異明顯的動物身上。自1963年開始，研究人員就開始在北海狗的幼崽頭上剃毛，以識別和估計北海狗的出生率。還有些研究人員在研究澳洲海獅寶寶的時候在海獅寶寶的屁股上剃出一道痕迹出來——當然，不是剃禿了，就是把針毛剃掉而已。

c. 適用於鰭足類的染色法（Dye marking）

染色法也是一種短期標記法，這些染色劑通常只能持續幾周至數月，最長可達一年。研究人員可以近距離在動物身上塗抹染色劑，也可以遠程發射——後者跟剃毛法相比也是一大優勢。近距離塗抹當然效果最好，但是若染色對象處於攻擊狀態或者是位於某塊礁石上難以接觸到，那麼研究人員可以用彈弓、水槍之類的發射裝置，將染色劑裝在適當的容器中對著動物發射。染色的最佳時機是鰭足類動物出水後，毛髮或表皮乾燥的時候。

↑ 灰海豹麻麻和她孩兒，它們的鰭肢上也打了標籤，不過圖中看不出來。

↑ 胖乎乎的威德爾海豹也被染了毛髮。圖源：polartrec.com。

d. 冰凍烙印和熱烙印（Freeze branding & Hot-iron branding）

呃……這是兩種較為原始且粗暴的標記動物的方法，尤其是熱烙印，常見於農場中給自家的牲口打烙印。在野外研究中，這兩種方法給動物造成的傷痛較大，但是留下的印子非常持久，而且方便研究人員從遠距離辨認標誌。考慮到對動物造成的傷痛以及烙印過程中清醒的動物會掙扎影響烙印效果，會對動物進行一定的麻醉，一般是氣體麻醉。

冰烙用的金屬章通常由銅、鉛、黃銅或不鏽鋼製成，烙鐵會被放置於乙醇和乾冰的冷卻液或是液氮中，然後在動物的皮膚上烙上15到60秒。短期的冰烙效果只是殺死了動物的色素細胞（這裡指黑色素細胞），這樣的效果大概需要1~2年動物才能恢復原狀，而長期的冰烙效果則是把動物的毛囊細胞和色素細胞都殺掉了，印跡所在之處將會光禿禿的，成為「不毛之地」。

實踐結果證明，冰烙方法用在小型鯨類（例如海豚）身上要比用在鰭足類身上效果好許多。此前記錄中用冰烙的方法只在象海豹、加州海獅、澳洲海獅和海象身上獲得了明顯有效的標誌，但都持續不了幾年。而在小型鯨類身上，冰烙的標誌可以持續十多年不褪去。一般在烙完之後研究人員會馬上往小型鯨類的身上潑水，使其體表儘快恢復正常溫度。冰烙的時間不宜太久，時間久了可能會對皮膚產生損害，不過以鯨類皮膚的自愈能力，還是可以很快地癒合的。有趣的是，印跡在烙下之後的數秒內會消失，然後在幾天之後再重新出現。目前研究人員已經用冰烙的方法在短肢領航鯨、偽虎鯨、瓶鼻海豚、飛旋海豚、真海豚、太平洋斑紋海豚、里氏海豚和糙齒海豚等小型鯨類上獲得了有效且長久的印跡。

↑ 研究人員在給瓶鼻海豚進行冰烙操作。

↑ 冰烙編號為56的瓶鼻海豚是一頭傳奇的海豚，它於1979年被打上烙印後，一直到1997年，被多次目擊於出現於美國南部沿海多個州，北至紐約州，南至佛羅里達州，跨度極大。圖源：outsideonline.com。

熱烙印大家就比較熟悉了，電視小說里經常見……正確操作的熱烙印會給海洋哺乳動物的皮毛造成二級燒傷，殺死動物皮膚里的毛囊細胞和色素細胞，形成長期光禿禿的印跡。熱烙印操作起來更加考驗技術和經驗，畢竟這種方法一旦操作不當可能給動物造成更嚴重的傷害。在進行熱烙印的過程中，需要把各方面因素都考慮在內，例如烙印的工具、溫度、時間，還有動物的受控狀態以及動物被毛的狀態。具體的熱烙過程這裡就不詳細贅述了，就跟大家想像的差不多……熱烙印的方法過去更經常用於給海豹、海獅的幼崽做標記。

部分研究者對這些被打了熱烙印標誌的動物持續跟蹤，並進行了一些生理、病理方面的研究，認為烙印造成的傷痛和非正常生理現象（例如體內白細胞數、血小板、血球蛋白等數量增加）只是暫時的，並不會對這些鰭足類的存活造成影響。儘管如此，考慮到動物福利，給家畜打上烙印這件事本身就遭受到許多爭議，更何況是野生動物……所以熱烙印標誌法目前基本被禁止了。

↑ 給鰭足類打上熱烙印過程中外觀的一系列變化，圖源：bornfree.org.uk。

e. 植入式和外置式信號發射裝置

很早以前，大約二十世紀早期，植入式的標籤並不會發射信號。研究者將這些金屬圓筒狀的標籤植入鯨類的身體中，一般是大型鯨類（鬚鯨和抹香鯨）的肌肉層。由於不會發射信號，所以這些標籤只有在這頭鯨死亡的時候落入研究人員手裡才能發揮價值。由於標籤回收率極低（低於15%），而且據稱（沒有專門的研究評估相關數據）由於標籤體積不夠小，給鯨類造成的感染和損傷很大，因此這類標籤很不實用，對鯨類的遷移分布所提供的信息也不足。

今時不同往日，科技的發展也給相關的科學研究附加了buff，將小巧的信號發射裝置植入海洋哺乳動物的皮下、體腔，不僅有效時間長，而且成本低、花費少，可以發射信號供研究人員識別。除了用於確定動物位置的簡單信號發射裝置，科研人員也開始在鰭足類身上安裝水體溫鹽深（溫度、鹽度、深度）等相關信息的探測儀器，利用鰭足類來獲得其生境中更具體的水文信息。頭頂安上裝置的鰭足類，就好似頭上長了角一樣逗趣。澳大利亞塔斯馬尼亞大學海洋與南極研究所研究員就與全球多位科學家合作，進行長達6年的南大洋其生物數據收集與研究，這期間總共有287頭象海豹的頭頂被裝上了用於收集數據和識別個體的裝置。至於裝上了這麼顯眼的裝置，會不會影響它們的習性，還需要長期觀測。研究人員發現，有的象海豹潛水時長可達一個半小時，有的象海豹在遷徙過程中可長途跋涉5482公里遠，而本專欄的《當科學家遇到懶洋洋的海豹》一文里就曾提到一頭例外的象海豹，令研究人員哭笑不得。

↑ 有點誇張的一個案例……這頭雌性海獅身上總共被打上了5個標籤——前鰭肢後緣有白色的鰭肢標籤，肩部也有衛星發射裝置，背部中部有時間-深度記錄儀，臀部上是甚高頻發射裝置，側身上還有個熱烙印！圖源：bornfree.org.uk。

隨著研究方法的進步，海洋哺乳動物科學家們為動物打上標誌的手段將會更簡便易行，也更加照顧動物的感受。技術經驗尤為重要，每一次疏忽都可能給研究對象帶來不可知的後果。為需要暴露動物組織的標誌進行消毒尤其必要。去年3月份，一頭南居留鯨J氏族的成員、編號L-95的虎鯨Nigel的屍體被衝上了加拿大的溫哥華島。NOAA經過調查發現，這頭虎鯨的死因根源竟極有可能是由於NOAA西北漁業科學中心的一名研究人員在為L-95安裝標籤的時候，沒有對信號裝置進行徹底的消毒殺菌，導致L-95遭到感染而死亡。因此，科研人員應當謹慎操作，以免造成不必要的傷害。當然，選擇使用吸盤或是耐用的黏著劑，也是很好的替代方法。

↑ 曾經風光無限的雄性虎鯨L-95，發生這樣的事情真是令人難過。圖源：nationalgeographic.com。

這期的內容到此結束。野外科研工作者都不容易，畢竟研究斑海豹的人不可能真的一個一個去數斑海豹身上的斑點，就比如"誰都知道每匹斑馬的條紋圖案都不重複，但是大家都不願通過數條紋來鑒定斑馬群里的某匹斑馬"一樣。給動物打標誌也並非十分容易的事情，畢竟都是大傢伙，麻醉了不好挪動，醒著的還要小心被攻擊。所以請珍愛你身邊的野外科研工作者，不時給TA打點零用錢什麼的。

↑ 研究人員在給象海豹做標誌，左圖：給剛斷奶的象海豹寶寶的尾葉打標籤，右圖：給處於繁殖期的雌性象海豹的毛髮染色。圖源：eleseal.org。

======================================================================寫在後面：

感謝親師弟小閆為我提供本文章的主體資料，師弟打入我們團隊內部就是為了有朝一日能夠養海豹233。最近他在整理資料的時候看到了相關的內容，激發了我寫一篇類似的文章的興趣。另外也非常感謝小馮先生提供的照片，向保護區的一線工作人員致敬~~~

本文章的主體資料來自書籍《Marine Mammal Ecology and Conservation: A Handbook of Techniques》第二章的部分內容，在此基礎上進行了一定的修改和更新。文中的黑白圖片若沒有標註來源，均來源於此書。題圖來源見水印。

推薦閱讀：