研究发现刚果共和国热带雨林中的大象和大猩猩经常在被称为“坝”的开阔空地上聚集。这些空地由无人机和人工智能辅助发现，并通过卫星图像和机器学习算法进行定位和绘制。“坝”不仅是动物获取营养和社交的场所，还是森林景观中的特殊生态系统。研究者正在努力了解“坝”的形成机制、动物与“坝”的互动机理以及人类活动对“坝”的影响。
研究者通过设置相机陷阱和长期跟踪等方法，研究“坝”的变化和影响。
图片来源：Pixabay
撰文 | 王正阳
翻译 | 赵欢
人们大多认为，生活在刚果共和国热带雨林中的大象和大猩猩大部分时间都藏在丛林里。然而，借助无人机和人工智能，科学家在雨林中发现了一个分布广泛的网络，在雨林密集的树木之间，这个网络连接着大片的空旷草地。
大象、大猩猩等森林中的标志性动物都会在这些泥泞的空地聚集。在当地原住民巴阿卡（Ba'Aka）人的语言里，这些空地被称为“坝”（bai）。“坝”是众多动物获取重要营养元素和完成复杂社交的场所。在卫星图像中可以看到许许多多这样的“游乐场”，而人工智能则可以帮助研究者更高效地找到它们。
起初，研究者是从地面上认识到“坝”在雨林中分布十分广泛的。2021年5月，刚果共和国北部奥扎拉-科夸国家公园（Odzala-Kokoua National Park）的植物学家西尔万·恩古玛（Sylvain Ngouma）正带领一小队研究人员，在热带雨林郁郁葱葱的竹芋间穿行。当时与恩古玛同行的还有哈佛大学二年级的在读博士生埃文·霍克里奇（Evan Hockridge），他正在寻找论文思路。他们走着走着，突然，森林里四十多米高的木棉和铁莲木的树冠消失了，取而代之的是一片与时代广场一样大的草甸，草地上的一切一览无余。恩古玛发现了一连串湿漉漉、水盆大小的脚印，这串脚印穿过树林，通向开阔的空地。恩古玛指着脚印喃喃自语：“是大象。”
霍克里奇当时正打算研究森林里动物的行为。在他收集的数据里，这些“坝”显得很不寻常。“我之前彻底搞反了，”他说，“当时的场景完全震撼了我：在大片的空地上，前面是水牛，正中间则是大象……如果不知道‘坝’的存在，就根本没办法理解这些动物间的互动。”
在接下来的三个夏天，霍克里奇和同事调查了这些空地。首先，他们在13处已知的“坝”中设置了相机陷阱，并筛查了捕捉到的200多万张照片，证实了许多当地人的说法——这些自然空地是一些最濒危哺乳动物的重要聚集地。森林象聚集在这里舔食营养元素丰富的土壤，西部低地大猩猩以“坝”富盐的植物根部为食，非洲野水牛、蓝麂羚、泽羚甚至紫羚——一种夜间活动的、生活在森林的薮羚，长着巨大的螺旋状羊角——也会在“坝”吃草。而反过来，这些有蹄类动物也会吸引斑鬣狗和狮子等捕食者到来。
“这是一种非常魔幻的体验，你看着一群群大象、大猩猩或野猪从森林边缘出现，它们沐浴着阳光，进行社交互动，然后又蹿回森林的阴凉里休息，”肯尼亚非营利组织安博塞利大象信托（Amboseli Trust for Elephants, ATE）的研究副主管维基·菲什洛克（Vicki Fishlock，未参与这项研究）说道。不同象群会在空地上相聚社交，介绍自己族群中的年轻个体，幼崽则在泥地里玩耍，或者据奥扎拉公园经理的说法，幼崽还会花费很多时间追小鸟。雌性大猩猩可以更好地观察独居的雄性大猩猩并决定是否加入它们。成年食草动物和幼崽在一起吃草，也许是因为空地让它们更容易发现捕食者。
在初期调查中，这个十人团队一起沿着大象的足迹（即象道）穿过热带雨林，从一个“坝”走到另一个“坝”。在这个过程中，霍克里奇对“坝”的分布网络产生了好奇。尽管以前的研究记录了动物在特定的“坝”中的行为，但还没有人计算过一个雨林中“坝”的数量，也没有好的办法用于绘制“坝”的分布图。
想要做到这一点，我们需要飞上天空。研究团队与管理奥扎拉公园的非营利组织非洲公园（African Parks）合作，让配备高分辨率雷达的无人机飞越一些已知的“坝”（护林员在公园内已经发现了220处“坝”），收集其结构和光谱信号特征。研究人员利用这些信息训练了一个机器学习算法，能够从卫星图像中挑选出“坝”。为了开展生态学方面的研究，霍克里奇和恩古玛在这个面积接近美国康涅狄格州的国家公园中绘制了所有的“坝”，他们一共发现了2176处此类空地，是公园管理部门以前知道的数量的10倍。
“坝”总是位于河流或溪流附近，面积往往会小于一个城市街区，但也有少数能超过40公顷，比一些大学校园还大。“特别是在西方，热带雨林经常被视为连绵的（树的）海洋，但我们需要考虑森林的边界在哪里。”霍克里奇表示，“‘坝’就像是森林尽头的资源节点，动物脚下走出的这些路径，几乎就是往返于‘坝’的网络。”
这一次，研究者首次为森林中的“坝”绘制了地图，这不仅是一张属于“坝”的地图，也是一张反映了动物保护优先级的地图。“我们发现，有很大一部分动物种群非常依赖这个独特的生态系统，”霍克里奇坦言，“这些物种除了‘坝’之外，并没有其他类似的栖息地。我们给很多动物取名为森林象或是森林水牛，但如果仔细观察它们的移动模式和在空地花费的时间，会发现它们几乎专属于这些开阔的空地。”
哈佛大学生态学家、这项研究的通讯作者安德鲁·戴维斯（Andrew Davies）表示，随着卫星分辨率和计算能力的提高，观察者直到最近才能够清楚地看到这一网络。戴维斯希望能应用相同的算法来绘制整个刚果盆地（这里也是全球第二大热带雨林所在地）中“坝”的地图。（本文作者曾与研究的通讯作者共事于哈佛大学的同一实验室，但未参与这项研究。）
这项研究也朝着解开终极谜题迈出了一步：“坝”究竟是如何形成的？许多生态学家认为，水文景观和动物活动共同发挥了重要作用，特别是森林象。但从来没有人记录到“坝”的形成或衰退。现在，通过手持地图和仍在原位的相机陷阱，研究团队准备长期跟踪其变化，这些变化对于维护这些关键生物栖息地的承载力具有重要影响。例如，猖獗的象牙盗猎使象群数量减少，那这类盗猎对“坝”有影响吗？气候变化会导致“坝”的缩小或扩大吗？
“我们的确有一些假设，”戴维斯承认，“但简短的回答是：我们仍不知道。”
本文来自《环球科学》2025年1月刊前沿栏目
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