科学家如何测量地球上最胖的熊的体重

本周，任何能上网的人都可以帮助确定一场奇怪比赛的获胜者：阿拉斯加卡特迈国家公园和保护区的哪只熊是最胖的。自 2013 年以来，该公园及其合作组织一直举办在线比赛，公众可以投票选出他们认为最重的熊。“我想说，我们已经变得如此之大，可以与鲨鱼周相媲美，”支持卡特迈国家公园保护的非营利组织卡特迈保护协会的项目经理萨拉·沃尔曼说。

目前，生活在卡特迈的棕熊（数量约为 2,200 头）正在吃掉它们在冬天到来前能吃的所有鲑鱼和浆果，这导致食物急剧减少，迫使它们进入冬眠状态。通过照片和位于布鲁克斯瀑布（这些熊捕食鲑鱼的地方）的实时摄像头，人们可以投票选出他们认为最胖的熊。

但众所周知，摄像机可能会骗人。而且，实际测量熊的体重以获得更客观的评分也很棘手。通常，生态学家要想准确测量熊的体重，就必须抓住它。“例如，必须用直升机向熊注射麻醉剂，或者将它们困在涵洞中。这有点像是对他们生活的侵犯，”Explore.org 的自然专家迈克·菲茨 (Mike Fitz) 说。Explore.org 是一个多媒体组织，负责“胖熊周”的投票平台。

但对于比赛的非科学目的而言，没有必要捕捉熊并称重——这是完全没有必要的。2019 年，卡特迈的一组官员测试了一种新方法来计算参赛者的体重。他们的想法可能是一种非侵入性体重测量工具新方法的起点。

去年，卡特迈公园的生物学家和地理信息专家使用激光扫描测量了五只熊，没有捕捉、麻醉或操纵它们，今年他们也做了同样的事。即使对新工具仍存在疑问，它可能会改变生物学家测量熊体重的方式，而这对于确定一个种群的健康状况至关重要。

这项新技术的使用并非计划之中。据沃尔曼和菲茨称，地理信息专家乔尔·库西克和他的一些同事在布鲁克斯瀑布附近为阿拉斯加国家公园管理局地区办事处测量建筑物和其他基础设施。为此，他们使用了 Trimble SX10 扫描仪，这是一种可以测量建筑物或地形等物体的工具。它发射激光束，到达物体后反射回设备。随后，特殊软件会处理所有数据点并创建所捕获物体的三维模型。

菲茨说，在库西克的带领下，他们决定前往布鲁克斯瀑布的野生动物观景台，该观景台距离河边仅几码之遥。夏末秋初来公园的任何人都可以通过观景台看到棕熊捕食鲑鱼的奇观，瀑布减缓了鲑鱼的迁徙速度。库西克​​和团队必须等待熊静止至少 16 秒。在一天的时间里，他们设法收集了有关五只熊的足够信息。根据菲茨撰写的一篇博客文章，它们的名字分别是 32 Chunk、151 Walker、480 Otis、747 和 854 Divot。

然后，他们通过数字方式从图像中移除岩石和植物来处理信息，并计算出熊的体积（与体重不同的度量标准）。菲茨说，最难的部分是计算动物的质量。由于扫描仪无法提供有关熊内部组成信息，因此团队必须估算出扫描动物体内脂肪、肌肉和水分的百分比。小样本中的获胜者是一只名为 747 的熊：它的体重估计为 1,408 磅。最轻的熊是一只名为 854 Divot 的熊，体重仅为 676 磅。

这些数字证实了熊类生物学家们所知道的事实：生活在卡特迈地区的熊可能是地球上最大的棕熊。和其他熊一样，这些动物在夏末会进入一种叫做“食欲过旺”的阶段。它们的身体对瘦素产生了抵抗力，瘦素是动物在饱腹时脂肪储备产生的激素。但与其他地区的熊不同，卡特迈布鲁克斯瀑布的大型熊可以吃到各种各样的食物。它们可以狼吞虎咽地吃浆果和其他植物，这些植物能给它们提供快速、含糖的能量，还可以吃掉流经布鲁克斯瀑布的成吨鲑鱼。“这是一种非常非常特殊的情况，并不常见，”美国鱼类和野生动物管理局的熊类生物学家乔伊·埃伦巴赫说。“所以布鲁克斯瀑布的熊是例外，而不是常态。”

埃伦巴赫在卡特迈工作到 2017 年，她发现卡特迈沿海地区的熊群与布鲁克斯瀑布的熊群的饮食截然不同：即使沿海地区的熊靠近水獭和海豹，它们一年中的大部分时间都是素食者。“通过观察布鲁克斯瀑布的熊，我可以肯定地说，这些熊比你在海岸上看到的任何熊都大得多，”她补充道。

埃伦巴赫说，熊的体重对于确定种群的健康状况也至关重要。“即使你对种群的其他情况一无所知，如果你能够观察熊的肥胖程度并确定其体脂百分比，你就可以推断出它们生育幼崽的成功率，”她解释道。（这是因为即使熊在夏季繁殖，母熊也只有在体脂百分比足够高的情况下才能成功怀孕，而且她后来产出的乳汁也会有更高的脂肪百分比，这对幼崽有好处。）

菲茨说，目前激光扫描技术只能满足团队对卡特迈肥熊真实体型的好奇心。但他相信，未来他们可以每年都使用这项技术，看看每只动物的体重与鲑鱼数量或个体熊捕捞成功率等指标之间是否存在相关性。

但要实现这一目标还有很长的路要走。首先，他们需要在不使用新技术的情况下测量熊的体型，比如圈养的动物。然后，他们必须用激光照射熊，并想办法让激光值与他们通过其他方法获得的其他指标保持一致，埃伦巴赫说。之后，他们必须根据野生动物调整他们的模型，因为不可能找到像卡特迈那样大的圈养动物。

“布鲁克斯营地的熊非常健康，非常肥胖，它们登上了全国新闻，但其他地方的熊并非如此，”埃伦巴赫说。“没有布里斯托尔湾红鲑洄游和原始生态系统的熊不会经历这些条件。这些熊绝对是幸运的。”