中大博士生遥感追踪帝企鹅粪便，找出它们的“搬家原因”

十大品牌 2025年10月10日 22:29 0 aa

在地球最寒冷的地方，有一群身披黑白“礼服”的可爱生物——帝企鹅。它们是南极生态系统中独一无二的顶级捕食者，也被誉为南极气候变化的“预警哨兵”。

帝企鹅。黄继锋摄

面向帝企鹅，中山大学遥感科学与技术学院博士研究生林泓创新提出了“粪便指数”，通过卫星观测帝企鹅的粪便集中地，追踪其过去11年的繁殖栖息地变迁。结果发现，受气候变化影响，帝企鹅正在频繁搬家。该研究成果已于近日在国际专业学术期刊《环境遥感》（Remote Sensing of Environment）上发表。

卫星遥感追踪帝企鹅家园变迁

帝企鹅在冰面上繁殖，会留下大量深色粪便，从卫星上就能看见这些如同地毯一般的痕迹。

两年前，林泓在导师建议下，开发了一种基于卫星影像的自动检测方法，开始部署帝企鹅的栖息地监测计划。通过检测帝企鹅的粪便，他用30米的空间分辨率绘制出帝企鹅的繁殖地，精度高达94.8%，系统追踪到其在2013—2023年共11年间的繁殖栖息地变迁。

在此之前，多数研究已将卫星运用于极地野生动物的监测，但多是定性描述帝企鹅的繁殖位置，尚无精确的、长时序的帝企鹅繁殖栖息地分布数据。

“帝企鹅的粪便在光学卫星影像中具有独特的光谱，我们据此设计了粪便指数，用于检测帝企鹅繁殖占据的区域。”林泓说。

卫星遥感影像显示的10个重要帝企鹅栖息地的分布。

检测发现，有些企鹅很幸运，它们的栖息地周围有岛屿、高大冰崖或搁浅冰山作屏障，附近还有适合捕食的开放水域，比如位于南极罗斯海地区的华盛顿角和东南极伊丽莎白公主地的阿曼达湾。

林泓介绍，这些地方形成了低风速的“微气候”，不仅安全，还便于觅食，因此这些企鹅很少搬家，栖息地通常能被重复使用长达7年。

然而，在缺少稳定屏障的地方，比如南极半岛的斯迈利岛，帝企鹅的家园可能更容易受到破坏。

“高温、暴雪、风暴、低海冰密集度等极端气候事件，对帝企鹅栖息地的占据时长和分散程度有着显著影响。”林泓表示，受到这些气候因素影响的帝企鹅群体，其家园分布通常更破碎、短暂，“有些繁殖地不到3年就被放弃，迁移距离甚至超过4公里”。

帝企鹅栖息地利用与极端气候事件。a, 柱状图的定性比较显示，暴露在更强极端事件下的栖息地通常具有更高的年际迁徙距离。b–k, 不同帝企鹅栖息地的占据时长显示出差异，占据时长更长的栖息地通常具有更加集中的分布。

帝企鹅栖息地占据时长与年际迁移距离的比较。柱状图颜色表示栖息地占据的时长，其大小表示栖息地占据的面积。黑点与虚线表示栖息地的年际迁移距离。例如斯迈利岛栖息地的迁移水平更高，其栖息地重复利用性也更低。

温度升高1℃，帝企鹅搬家73米

与鸟类不同，帝企鹅无法飞行，也不会筑巢，必须依赖稳定的冰面进行繁殖。“但通过观测，一个帝企鹅家庭今年还在这块区域上养育宝宝，明年可能就要搬到几公里外了。”林泓说。

他进一步量化了这种变化：温度每升高1℃，帝企鹅栖息地平均迁移距离增加73米；降雪每增加1厘米，迁移增加66米；风暴和低海冰密集度对栖息地迁移的影响则呈现非单调性。

a, 高温、暴雪、风暴和低海冰4种极端事件共同解释了帝企鹅栖息地迁移的21%–72%。b, 高温和暴雪在塑造帝企鹅栖息地迁移样式中发挥着更加重要的作用。c–f, 高温和暴雪的强度与栖息地迁移总体呈现正相关，而暴风和低海冰则呈现非单调性影响。

目前，帝企鹅已被国际自然保护联盟（IUCN）列为“近危”物种，未来或将走向濒危。

林泓同样认为，未来，帝企鹅“漂泊”的风险可能更大——通过气候模型预测，对比使用清洁能源的低排放与使用化石燃料的高排放两种情景，发现南极在本世纪末或将分别升温1.3℃和4.8℃。

“换言之，如果人类不采取减排行动，帝企鹅栖息地每年迁移的距离将额外增加255米，它们繁殖失败的风险也将越来越高。”他说。

南森冰架的帝企鹅。郑雷摄

本项研究成果中，中山大学遥感科学与技术学院极地环境立体观测与应用教育部重点实验室博士研究生林泓为文章第一作者，团队首席科学家程晓教授为文章通讯作者，合作作者包括美国蒙大拿大学杜今阳研究员和John S. Kimball教授等。该研究得到国家重点研发计划（2024YFC2813601）和国家自然科学基金（42206249）的支持。

南方+记者姚昱旸李秀婷

通讯员曹宁（图片由通讯员提供）

【作者】姚昱旸

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