研究小组建立了南极洲神秘顶级捕食者豹海豹皮质醇水平的基线数据

豹海豹是一种史前海洋捕食动物，外形类似爬行动物，在《快乐的大脚》和《南极洲》等电影中经常被描绘成可怕的反派，但人们对它们的基本生物学知之甚少。南极洲的极端气候、该物种的孤独习性和致命的名声使豹海豹成为地球上最难研究的顶级捕食者之一。

2018 年和 2019 年，贝勒大学生物学助理教授 Sarah Kienle 博士和她的同事收集了西南极半岛附近豹海豹的运动和潜水行为数据和样本。他们的目标是汇编有关这种神秘物种的生态学和生理学的关键基线数据。

Kienle 和她的同事发表了2022 年 8 月在期刊上发表关于豹海豹的文章海洋科学前沿，他们在论文中表明，豹海豹的运动模式和潜水行为十分灵活。这种多变性可能为豹海豹提供了在南极洲及其他地区极端气候和环境干扰下生存所需的韧性。

贝勒大学的博士生艾米丽·斯佩鲁 (Emily Sperou) 是研究豹海豹压力生理学的新研究的首席作者。

本月发表在《科学》杂志上的一篇论文《体型巨大，掌控一切：南极捕食者豹海豹的皮质醇水平随性别、饮食和体重而变化》海洋科学前沿这是首次对豹海豹生理学进行深入研究。

在这项开创性研究中，斯佩鲁和包括基恩勒在内的同事们研究了豹海豹体内皮质醇（一种重要的应激激素）的差异。他们的研究还表明，豹海豹体内的皮质醇浓度是所有鳍足类动物中最高的，包括海豹、海狮和海象。

皮质醇的作用

皮质醇是一种应激激素，是哺乳动物的重要生物标志物，可以调节例如免疫系统、生殖功能甚至行为。

哺乳动物体内的皮质醇水平会因各种内部和外部压力而波动，从日常的生存斗争到饮食变化。斯佩鲁想知道豹海豹体内的皮质醇水平如何根据不同的生态和生活史特征而变化，如性别、年龄、和饮食。

斯佩鲁说：“测量和比较皮质醇浓度为了解哺乳动物的生理反应提供了重要的背景。”

研究

本研究的目的是确定豹海豹的皮质醇浓度基线，并评估其如何同一种群中不同豹海豹个体之间的变化。为此，斯佩鲁测量了皮质醇浓度，以及 2018-2019 年探险期间采集的 19 只豹海豹的样本的饮食情况。

在贝勒大学的最新研究之前，仅进行过一项关于豹海豹皮质醇水平的研究。这项早期研究仅测量了四只海豹的皮质醇水平，并未包括其性别或体型信息。

“样本量越小，而且没有动物的背景信息，就很难弄清楚皮质醇浓度意味着什么，也很难与其他个体海豹和其他物种相比如何，”基恩勒说。

斯佩鲁还将豹海豹的皮质醇水平与其他 26 种具有可比数据的密切相关的食肉动物进行了比较，其中包括鳍足类动物、熊、獾和水獭。

发现

• 豹海豹的皮质醇水平极高。
  
  • 这项研究中的豹海豹的皮质醇水平是该物种有史以来最高的。
  • 一只成年雄性豹海豹目前保持着鳍足类和其他近亲哺乳动物中皮质醇水平最高的记录。

• 豹海豹的皮质醇水平因性别、体型和饮食而异。
  
  • 雌性比雄性大得多。
  • 食物链中，雌性以能量水平比雄性更高的猎物为食。
  • 女性的皮质醇浓度明显低于男性。

• 豹海豹的皮质醇值比其近亲食肉动物高出 1.25 至 50 倍。
  
  • 豹海豹的皮质醇水平高于其他 26 种密切相关的哺乳动物物种，包括海豹、海狮、海象、熊、獾和水獭。天哪！
  • 豹海豹以及其他南极海豹的皮质醇含量比地球上其他鳍足类动物更高。
  • 高的可能是这群生活在南极的海洋哺乳动物的一种特殊适应性。

结论

评估豹海豹的生理机能及其生理机能如何根据其生活史和生态环境发生变化，可以提供有关个体海豹及其种群健康状况的重要信息。豹海豹是地球上研究最少的顶级捕食者之一，但在南极生态系统结构和功能中发挥着异常重要的作用。

对于斯佩鲁来说，这项开创性的研究为评估豹海豹的生理状况奠定了坚实的基础，这对于了解它们对气候变化的脆弱性至关重要。

斯佩鲁说：“我们必须了解这些物种在生存环境快速变化时将如何应对。”

这支豹海豹生物学家团队的下一步计划是什么？基恩勒说，该团队目前专注于前往南半球的不同地区，对分布范围内的豹海豹进行采样。她的团队将利用这些数据更好地研究豹海豹在不同规模上的生态和生理状况——从个体到种群再到整个物种。他们的最终目标是了解豹海豹的适应能力并确保这一神奇物种现在和将来的健康和福祉。