▲上图：2013年12月3日，南极洲威德尔海附近的一只成年帝企鹅正破水而出，跃向冰面。摄影：克里斯托弗·米歇尔（Christopher Michel）（CC BY-SA 2.0）
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出品 | 海潮天下
2026年9月17日，《
论文通讯作者等人的研究，为卫星遥感长期观察帝企鹅繁殖地提供了一个新的案例。过去的卫星监测往往把繁殖群落作为固定地点进行统计，此次影像显示，繁殖地本身也会随着当地海冰和冰架条件变化而移动。
▲上图：科学家分析卫星图像发现，在帝企鹅生命中极其脆弱的换羽阶段，其脚下的海冰可能已经发生消融。图源：Peter Fretwell （本论文的作者）
5个繁殖群落，10年间发生位置变化
帝企鹅繁殖地分布在南极大陆沿岸、及近岸岛屿附近。由于很多区域距离人类活动地点遥远，冬季环境又十分恶劣，长期实地调查非常困难。卫星影像就成了寻找和监测帝企鹅繁殖群落的重要资料来源。
研究人员此次把不同空间分辨率的卫星影像结合起来，并调取历史影像进行比对。在南极洲西部，他们锁定了5个繁殖地点，发现这些地点在过去约10年中都出现了明显的位置变化。
其中一个地点位于西侧。这个繁殖群落此前被认为是新发现的地点，但研究人员回看历史卫星影像后发现，该群落已经存在了数十年。近年来，群落的位置发生了较大变化，因此今天影像中的位置与过去记录并不相同。
这个案例也给卫星遥感监测提出了一个很实际的问题，亦即，一张卫星影像里第一次看到的帝企鹅群落，并不一定意味着这个群落刚刚出现。只有把当年的影像与更早的资料连续比较，才能判断一个繁殖地究竟是新形成、还是原有群落移动到了新的位置。
另外两个群落则是在近期形成的。研究人员认为，位于Stancomb-Wills Ice Tongue西北端的一个地点自2022年以来形成或明显扩大，可能与附近（Bellingshausen Sea）Case Island附近的另一个群落，也可能与周边其他繁殖群落的个体迁出有关。
后一个区域此前曾发生较早的（fast ice）消失，并出现繁殖失败。论文作者据此提出，该新群落可能有来自附近繁殖失败群落的帝企鹅迁入。但卫星影像无法直接追踪个体，因此这种迁移来源属于研究人员根据空间位置、时间变化和当地环境条件作出的推断。
▲上图：2009年11月17日，南极洲雪丘岛（Snow Hill Island），两只成年的大迁徙“原住民”——大显身手的帝企鹅正守护着一只披着灰色绒毛的幼鸟。摄影：英国摄影师伊恩·达菲（Ian Duffy）
两个群落与冰架崩解时间相吻合
5个案例中，另有两个繁殖群落被研究人员认为很可能是冰架崩解之后发生了重新定位。
帝企鹅的繁殖周期高度依赖海冰。适合繁殖的陆缘快冰需要在相当长时间内保持稳定，既能承载成鸟和幼鸟，也要在繁殖周期结束前保持合适的状态。冰架前缘发生崩解后，原有海岸线、冰架和邻近海冰的空间关系可能发生改变，繁殖地条件也随之变化。
帝企鹅理想的繁殖场地，通常是面积广阔、表面平坦且紧密固定在海岸线或浅滩上的陆缘快冰（Landfast Sea Ice）。陆缘快冰通常是平坦、连续且紧密贴合海岸线的冰面，其表面相对平整，厚度多在数米以内；陆缘快冰通常在海岸线或浅滩延伸，形成大片固定的冰盖。上图是一群帝企鹅幼崽。摄于1993年，在南极洲的杜蒙·杜维尔站（Dumont d'Urville），一只巨鹱（Giant petrel，南极顶级掠食者之一）正与一群帝企鹅幼鸟对峙。摄影：Dargaud
论文作者没有把冰架崩解确定为所有群落移动的直接原因。作者使用的是“likely to be relocations due to recent ice shelf calving events”，即认为其中两个群落很可能属于与近期冰架崩解有关的重新定位。对于另外几个群落，研究人员讨论的是区域快速海冰条件变化以及繁殖失败等因素。因为5个繁殖群落的变化并非同一种情况，明确这种区别是必要的（海潮天下小编注：这个论文研究的是繁殖地点的空间变化，不是要对所有变化建立单一的因果解释）。
研究结果还显示，帝企鹅繁殖群落的空间位置可能比过去的长期记录显示得更加灵活。对于某些群落来说，繁殖地并不是几十年都固定在同一个坐标上；当局地冰况发生变化后，群落可能出现在附近新的位置。
此前的研究已经发现帝企鹅能够利用冰架进行繁殖。研究人员也曾利用卫星影像发现，一些繁殖群落会在快速海冰和冰架之间改变繁殖地点。此次研究把观察时间拉长后，又记录到了更明显的群落位置变化。
▲上图：帝企鹅的完整生命周期。可一窥这种极地物种从冰上产卵、育雏到幼鸟换羽，再到成年企鹅重返海洋觅食并开启新一轮繁殖循环的演变过程，体现了帝企鹅为了适应南极极端气候而在陆地与海洋之间交替进行的复杂生存策略。艺术家：齐娜·德雷茨基（Zina Deretsky）
这项研究对帝企鹅种群监测的影响，主要是在“在哪里统计”这个问题上。
如果一个繁殖群落从原来的地点移动到数公里之外，单纯比较两个年份同一坐标上的帝企鹅影像，可能会把迁移误判为群落消失。反过来，如果新的地点第一次出现在卫星影像中，也可能被误认为是一个新形成的群落。
因此，繁殖地位置的变化会影响帝企鹅种群数量和分布的长期估算，得要把群落数量、繁殖地位置和历史影像结合起来看。
此次研究还涉及帝企鹅更大尺度的“
不过，群落能够迁移，并不代表帝企鹅可以无限度地寻找新的繁殖地。新的地点是否拥有稳定的快速海冰，能否维持完整的繁殖周期，迁移后个体能否继续获得足够的食物，以及不同群落之间是否存在持续的个体交换，都需要更多观测资料。
长期卫星影像对于南极洲这样难以开展连续地面调查的地区，价值正在凸显。过去一张张卫星影像主要用于寻找“哪里有帝企鹅”，现在，随着历史影像积累和分辨率提高，研究人员已经可以进一步追踪“这个繁殖地过去在哪里”。研究人员此次主要依靠卫星影像判断群落位置及其变化，无法像野外标记追踪那样直接确认个体从哪个群落迁往哪个群落。因此，关于部分新群落的来源，论文仍然采用了“可能迁入”等较为谨慎的表述。这5个繁殖群落的变化，也让帝企鹅繁殖地的长期监测多了一层空间信息，所以今后的种群调查如果只记录群落数量、却不记录繁殖地的位置变化的话，可能很难完整描述一个区域内帝企鹅种群的变化过程。
【背景】研究团队介绍
其实海潮天下（Marine Biodiversity）小编在写作本文的时候，注意到它是一个持续性的研究之一，作者就是大名鼎鼎的Peter T. Fretwell。过去十多年里，以英国南极调查局（British Antarctic Survey，BAS）的Peter T. Fretwell为核心的研究团队，持续推动卫星遥感在帝企鹅研究中的应用，研究内容从发现繁殖地、估算种群数量，逐步扩展到监测繁殖失败和追踪繁殖群落的空间移动。
Fretwell是BAS高级地理信息与遥感科学家，也是其“Wildlife From Space”团队负责人。他于2002年进入BAS，早期主要从事制图工作。2009年，他发现卫星影像能够识别帝企鹅繁殖群落留下的大面积粪便痕迹，此后逐渐将研究重点转向利用卫星遥感和GIS研究极地野生动物。参见海潮天下往期报道：《》
▲在南极新发现的一处帝企鹅换羽地点。帝企鹅在脱落并更换全身羽毛期间会聚集在此。图源：Vantor
2023年，Fretwell等人利用卫星影像研究2022年别林斯高晋海一带的帝企鹅繁殖地，发现当地海冰在帝企鹅幼鸟完成换羽、进入海洋之前就发生大面积损失，多个繁殖群落出现繁殖失败。这项研究随后获得了广泛关注。
2024年，Fretwell发表了论文《卫星发现4个此前未报告的帝企鹅繁殖群落》。研究人员利用Sentinel-2和Maxar WorldView-2影像，发现了4个此前未被记录的帝企鹅繁殖地点，使当时已知的帝企鹅繁殖地点增加到66个，其中包括此前被认为已经消失的Halley Bay繁殖群落。英国南极调查局当时介绍说，该群落在Brunt Ice Shelf崩解后，于原地点以东约30公里处重新建立。
2025年，他们发表论文《帝企鹅种群下降幅度超过模型预测》，将研究时间尺度进一步拉长，分析了南极西部从别林斯高晋海到威德尔海一带帝企鹅繁殖种群的长期变化。研究显示，一些区域的种群下降速度超过此前模型的预测。
2026年，研究进一步延伸到繁殖群落的位置变化和活动特征。今年他们也发了几个论文，最新的这个在9月17日发表的论文《帝企鹅繁殖群落的动态变化》，进一步研究了南极西部5个繁殖群落过去约10年的空间变化。
繁殖地忠诚度繁殖地忠诚度（Site Fidelity）指动物在不同繁殖季节重复返回同一个地理位置进行交配、产卵或抚育后代的行为特性。传统的极地生态学观点认为帝企鹅具有极高的繁殖地忠诚度，但近年来的卫星追踪表明该特性在严重环境扰动下表现出一定的动态变化。
陆缘快冰
陆缘快冰（Fast Ice）指附着于海岸线、冰架前缘或浅滩上，且不随风浪潮汐自由漂移的固定海冰。与随风浪和洋流不断漂移的海包冰（Pack Ice）不同，陆缘快冰在形成后处于相对静止状态。它是帝企鹅等极地物种进行产卵、孵化及幼鸟换羽的重要物理依托，其稳定存在的时间窗口直接决定了繁殖周期的成败。帝企鹅在每年的4月~5月开始在快冰上产卵，亲鸟得依靠坚固、且不漂移的冰面来完成漫长的孵化与幼鸟抚育工作，直至次年1月幼鸟完成换羽。如果快冰在12月前提前解体破裂，未经换羽、尚不具备防水羽毛的企鹅幼鸟极易落水冻亡。此外，韦德尔氏海豹（Leptonychotes weddellii）与环斑海豹（Pusa hispida）也高度依赖快冰作为哺乳幼崽和避开捕食者的隐蔽场所。
古考克示踪古考克示踪（Guano Tracing / Pink Poo Tracking）是一种利用卫星遥感技术对极地群居动物进行非入侵式监测的方法。帝企鹅等海鸟的大规模聚集会在冰雪表面留下含磷量极高且呈粉红至棕褐色的企鹅粪便（Guano），其特定的高光谱反射率使其成为高分辨率卫星影像中定位群落轨迹、评估种群规模及迁移历史的重要标记物。
思考题·拓展思维
Q2、冰架失稳对“陆缘快冰”物理屏障的破坏，将如何沿着食物链对南极极地海洋生态系统产生级联效应？快冰不仅是帝企鹅的繁殖平台，也是冰藻附着与磷虾发育的核心依托。快冰的提前解体与频率剧增，除本文中讲到的影响高等脊椎动物（企鹅等）繁殖外，有没有可能正在根本性地重塑南极底层的初级生产力结构？
Q3、传统基于固定地理边界设立的海洋保护区（MPA），在面对跨区域大规模迁移的极地物种时有没有可能正在面临“保护错位”？你觉得，现有的全球海洋保护区划定与管理机制应当如何革新？
Fretwell, P. T., Jamieson, S. S. R., Boutet, A. et al. Dynamic emperor penguin colonies. Communications Biology, 17 September 2026.
https://www.nature.com/articles/s42003-026-10961-y
https://theconversation.com/imagine-newsletter-penguins-satellites-and-pink-poo-292158
资讯源 | Fretwell, P. T., Jamieson, S. S. R., Boutet, A. et al.
文 | 王海诗
排版 | 卢晓雨