海洋不只是在變暖，水下聲景正在發(fā)生變化

編譯 莫莊非

人類活動制造的聲音正污染海洋，而變暖的海水改變了噪音的傳播方式。這對鯨魚等海洋動物來說意味著什么？

漫步自然，大聲喊叫，你附近的鳥類、青蛙和松鼠會聽到你的聲音，但也就只有它們能聽到了，畢竟陸地上傳聲條件非常有限，聽覺再靈敏的動物也需要有聲音入耳方可察覺信號。除了像大規(guī)?；鹕奖l(fā)這樣的超級聲源，大多聲音無法在空氣中傳播很遠(yuǎn)，不過水下環(huán)境就完全不同了，海洋噪音能傳播數(shù)千甚至上萬公里。

隨著海洋變暖，傳聲條件正迅速改變。鹽度、溫度和壓強(qiáng)的變化會改變海洋里的聲音傳播，對依賴于此的生命產(chǎn)生未知影響。鯨魚相互交談，并通過浪濤拍岸之聲來為自己導(dǎo)航；海豚用回聲定位獵物；棲息珊瑚叢的魚類生于開闊區(qū)域，之后循著珊瑚礁發(fā)出的聲音回家。地球系統(tǒng)的聲音也加入了海洋聲景：風(fēng)暴沖擊海面，制造聲響；地震和海底山體滑坡發(fā)出的隆隆聲傳過整片海洋，由此產(chǎn)生的海嘯沿海面加速，形成一種對海洋動物來說習(xí)以為常的喧囂。

溫度升高和航運(yùn)等噪音活動的增加，將怎么樣影響海洋生態(tài)呢？我們對此尚未有充分研究。

加州大學(xué)圣巴巴拉分校的海洋生態(tài)學(xué)家本·哈爾彭（Ben Halpern）致力于研究海洋生態(tài)系統(tǒng)壓力。他表示：“過去十余年間，自然聲景才真正成為人們思考的最前沿?！崩?，科學(xué)家現(xiàn)正通過傾聽諸如昆蟲、鳥類、兩棲動物等在人類視野里不怎么有存在感的生命體來更好了解森林生物多樣性?！爸钡阶罱?，人們才開始意識到聲景在海洋中的作用。它們可以告訴我們，隨著人類的影響擴(kuò)大，水下正發(fā)生著什么?！?/p>

由于聲音在水里比在空氣里傳播得更快更遠(yuǎn)，因此海洋中的“鄰域”更大——鳥類能跨數(shù)百英尺（1英尺約等于0.305米）交流，而鯨魚的溝通距離則達(dá)到了數(shù)百英里（1英里約等于1.609公里）。聲音在海洋里的傳播方式取決于水的溫度、壓強(qiáng)和鹽度，因?yàn)槁曇舯举|(zhì)是壓力波，會壓縮和解壓縮水中分子。當(dāng)水變暖時，分子振動更快，使得聲波傳播得更快；越深處的水壓強(qiáng)越大，音速越快；更高的鹽度也能加快聲音傳播。這就產(chǎn)生了一種分層：溫度、鹽度和壓強(qiáng)以不同方式結(jié)合，進(jìn)而影響聲音的傳播方式。

加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)和意大利國家海洋與地球物理研究所（OGS）的生物聲學(xué)研究員愛麗絲·阿法塔蒂（Alice Affatati）表示：“海洋由不同的鹽度層和不同的溫度層組成，你可以把它們想象成還沒攪拌的沙拉醬里的油和醋。把鯨魚作為聲波源，其所處的方位就很重要了，它在不同深度層區(qū)發(fā)出相同聲音，聲音的傳播效果是不同的?！?/p>

阿法塔蒂和她OGS的同事基亞拉·斯卡尼（Chiara Scaini）近期發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于“不斷變化的海洋可能怎樣影響北大西洋露脊鯨聲景”的研究。他們使用關(guān)于溫、壓、鹽這三個變量的大量數(shù)據(jù)，找到了兩個變化熱點(diǎn)區(qū)域，一個位于格陵蘭海區(qū)域，另一個位于紐芬蘭附近。到2100年，變化熱點(diǎn)區(qū)域的水下平均音速可能增加1.5%以上，這將使鯨魚的叫聲傳播得更遠(yuǎn)，這將對物種交流方式產(chǎn)生未知的影響。

阿法塔蒂和斯卡尼希望其他科學(xué)家能使用相同框架來研究其他海洋生物所處的不斷變化的聲景，例如探究不同物種對相同變化的反應(yīng)。用斯卡尼的話說，“聲景變化對海洋生物的影響是未知的，因?yàn)槠渲猩婕霸S多變量，不是我們能輕易建模的簡單問題”。

兩位研究人員認(rèn)為格陵蘭海成為聲景變化熱點(diǎn)區(qū)域絕非偶然。北極的升溫速度4倍于地球其他地區(qū)，這在很大程度上是因?yàn)殡S著冰川融化，海水顏色變深并吸收更多太陽能。根據(jù)2016年的一篇論文，太平洋還向北極輸送了一條暖水“導(dǎo)聲管”，顯著改變了北極聲景。換言之，太平洋一直在向北極海洋生態(tài)系統(tǒng)注入聲音。

隨著北極冰層融化，增加的淡水降低了海水鹽度，同樣的情況也發(fā)生在南極洲——變暖的海水正侵蝕巨大冰川的底部。哈爾彭指出：“融冰給海洋加了一層水（而且可能是厚厚一層），它溫度更高，鹽度也更低，可以阻止聲音在它和它下方海水之間傳播，從而影響海洋生物的生存?！?/p>

海洋面對的噪音環(huán)境非常惡劣：巨大船只發(fā)出陣陣咆哮；石油鉆井平臺和其他基礎(chǔ)設(shè)施更是喧囂不斷；即便是地上的噪音，例如橋上汽車的轟鳴，也會傳到海里。哈爾彭表示：“水下充滿各種各樣的人為噪音，水上也傳播著噪音，噪音正破壞生物使用聲音作為工具的能力?！?/p>

為更好地了解不斷變化的聲景如何影響藍(lán)鯨，蒙特利灣水族館研究所（MBARI）的研究人員使用了水聽器——檢測壓力變化的水下傳聲器。根據(jù)MBARI生物海洋學(xué)家約翰·瑞恩（John Ryan）的說法，一個水聽器每個月能提供2萬億字節(jié)的數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)，他們不僅可以在任一時刻區(qū)分船只和鯨魚的聲音，還能辨別聲音來源?！叭缓笪覀兛梢匀ヌ骄坎煌瑒游锶绾螒?yīng)對聲景的變化。”

海量水聽器數(shù)據(jù)幫助瑞恩和同事了解到聲音對魚類的重要性?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，藍(lán)鯨會合作并互相交換聲音信號以尋找最佳覓食點(diǎn)。我們可以聽到藍(lán)鯨是于何時遷徙的，它們的遷徙時間每年都有很大差異?！碑?dāng)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力很高時，這些地球上最大的動物會停留更長時間，水聽器可以接收到它們“喋喋不休”的聲音輸出。

更好地理解鯨魚的活動，才能更好地保護(hù)鯨魚。一個名為“鯨魚安全”（WS）的系統(tǒng)能借助水聽器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測鯨魚之聲，提示船只有鯨魚在附近出現(xiàn)，船只可以及時減速。此系統(tǒng)雖無法完全解決鯨、船相撞的問題，但的確給了動物更大的避險空間。用瑞恩的話說：“了解鯨魚的運(yùn)動生態(tài)學(xué)，以及它們于何時、在何種情況下會更容易遭遇撞船之危，是一種支持它們恢復(fù)的策略?！?/p>

急劇變化的聲景令海洋動物的生活變得更為復(fù)雜困難，但人類也可能利用自己對水下聲學(xué)的理解來更好地保護(hù)海洋動物。如果科學(xué)家能識別出特別“敏感”的區(qū)域，我們或許可以制定相關(guān)規(guī)定，禁止船只涉足那些區(qū)域，或者至少要求它們慢速、安靜地通過那里。

水下充滿各種各樣的人為噪音，水上也傳播著噪音，噪音正破壞生物使用聲音作為工具的能力。

加利福尼亞海岸附近的MBARI水聽器之一。那條電纜回到岸邊，為研究人員提供對海洋聲音的實(shí)時記錄

資料來源 Wired