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海洋动物究竟可以听见何种等级的声音呢?噪声
来源:未知 日期:2019-07-12 21:15

  巴哈马群岛上发生了一起17头突吻鲸集体搁浅事件,其中两头突吻鲸死亡。当地海洋生物学家将15头突吻鲸送回到水里,并将未能拯救的两头鲸鱼头部完整地保存了下来,储存在冰柜里,运至美国波士顿实验室进行尸检。尸检结果显示,此次鲸鱼集体搁浅事件非同寻常。

  搁浅事件发生时,一支美国海军正在附近进行声呐测试。环保组织者指出,海军声呐测试是导致数以千计的鲸鱼和海豚死亡的罪魁祸首。来自美国马萨诸塞州的伍兹霍尔海洋研究所的研究人员沃尔夫专门研究水下“听觉”,她用扫描仪对那两头鲸鱼的耳朵进行了检查,希望寻找到突然暴露在极强噪声环境中引起耳部神经损伤或毛细胞丧失的迹象。然而,她眼前的现象令她大吃一惊:两头鲸鱼的内耳充满了血。

  放眼全球,巴哈马群岛搁浅事件只是众多鲸类搁浅事件之一,似乎应该没什么好大惊小怪的。然而,从夏威夷群岛、加那利群岛、希腊,到马达加斯加岛海岸附近,为何在海军使用高强声呐水声测位系统或进行其他嘈杂工业活动时,就会发生海洋哺乳动物的搁浅事件呢?

  目前,环保组织者也已发出警告,称噪声污染不仅会干扰海洋哺乳动物,对鱼类和海洋无脊椎动物也会造成重大影响。声音,尤其是破坏力较大的噪声,如打桩机或枪发出的声响,可能会惊吓到这些动物,扰乱其行为方式。船舶发出的声音也会给鱼儿们带来干扰,尤其是在繁忙的沿海地区。声呐系统更甚,能严重威胁海洋哺乳动物和鱼类的生存。随着海洋开发步伐不断加快,噪声污染越来越严重。

  为控制人为噪声对水生动物的影响,我们需要清楚地了解噪声是如何影响海洋生物的。不过,人们对不同的水下生物能听到何种等级的声音,或者说,在某些情况下,它们能否听到声音这一事实都知之甚少。

  在波澜壮阔的大海里,声音无处不在。用心聆听,就会听见许多海洋动物的声音。例如鲸类的鸣叫、海豚发出的“叽叽咻咻”的声音、鲨鱼接近时发出的“沙沙”声以及鼓虾挥动大钳子时发出的脆响等。毫无疑问,人类活动正在加剧海洋噪声污染,如不断向海洋延伸的工业、海上的交通、风力发电站的建设,以及频繁使用气枪来寻找石油和天然气的行为等,都会带来噪声。噪声有时会突然爆发,有时则会连续发生,其音频均超出了自然水平。测量表明,在过去50年中,每隔10年,某些海域的水下背景(噪声)就会翻一番。

  人类制造的声音大多为低频声音,大多数水生动物都能听见,且在水下传播很远,这意味着,人为噪声在水下造成的影响要远远大于陆地。突如其来的声音如气枪声,可能会惊吓到水生动物,迫使它们远离经常觅食的区域,影响其觅食能力。研究人员对加拿大芬迪湾内的鲸鱼进行研究发现,当船只远离海湾时,鲸鱼受压力刺激分泌的激素水平会降低不少。

  那么,海洋动物究竟可以听见何种等级的声音呢?研究人员对海豹的耳朵进行检测。海豹听觉敏锐,内耳有勃起组织,在水下会充血膨胀,组织内血液的充盈可以将声波传至内耳,使得海豹在水下能听到稍大于陆地上的音频范围。

  随后,研究人员也发现了噪声影响对海洋无脊椎动物和鱼类的证据。沃尔夫通过观察乌贼对坦克发出的声音作出的反应,首次确定了乌贼的听觉范围以及对声音的敏感程度。当乌贼受到威胁时,会依据危险程度选择喷墨,以改变身体颜色或身体大小来逃生。由于乌贼没有明显可辨认的耳朵,许多人都认为乌贼没有听觉。不过试验表明,乌贼是有听觉的,而且听觉范围与鱼类似。乌贼会随着听觉范围内各种频率声音的变化而舞动触手,身体颜色也会变来变去,时而绚丽时而暗淡。高音频会使乌贼喷出墨,将周围的海水染黑。这种反应的普遍性和显著性十分令人惊讶,很明显,乌贼对声音是有反应的。且这两种反应都是乌贼面对捕食者时的逃生方式。

  不过,绝大多数无脊椎动物并不能直接感测到声波,而是在声波冲击到身体时才会感测到声音。不过,鉴于生理结构,无脊椎动物只能感测到较短距离内的声音,因此人为噪声可能不会对它们造成太大影响。

  研究发现,某些鲸类似乎能忍受一定频率范围内的噪声。英国圣安德鲁斯大学的皮特和他的同事研究发现,当商业船只发出的噪声干扰到露脊鲸交流发出的声音时,露脊鲸会改变其交流的音频。然而皮特指出:毕竟一头鲸鱼能够发出的声音是有限的,因此鲸鱼对噪声的适应能力也是有限的。如果人为噪声继续加剧,即使鲸鱼调整其发声频率,也可能不再适应周边的噪声环境。近亲物种之间,甚至是同一物种不同个体之间,对噪声作出的反应也大不相同。比如,领航鲸,不但不会逃离声呐噪声,反而会被其吸引;而抹香鲸大多数时候则会忽略噪声的存在,尽管声呐噪声可能会减弱其捕食能力。

  通过检查两头死亡鲸鱼的头部,沃尔夫排除了声呐噪声直接导致鲸鱼死亡的可能性,没有确凿证据表明鲸鱼耳朵充血一定是声音引起的。可能是鲸鱼潜水时出现了差错,如上升速度过快或在水底停留时间过久,水压发生变化时鲸鱼未能恰当地调整和适应,从而引起耳朵出血。不过,她认为,即使声呐噪声未对鲸鱼造成致命一击,但仍可能引起鲸鱼的异常行为,最终导致其死亡。沃尔夫解释道:“声呐噪声一定是惊吓到了鲸鱼,扰乱了其行为方式,我曾目睹过人类与之相似的出血情况。鲸鱼试图逃离噪声时,可能会突然停止潜水,迷失了方向,进而冲向了海岸。

  那么,我们该如何保护海洋生物免受噪声污染的影响呢?研究人员已经研发出了一种可以将动物隔绝在嘈杂区域几千米外的方式。

  研究团队分别为海豹、海豚和鱼量身打造了一个专用设备,该设备在水下会随机播放列表上的声音,使得水生生物得以随着声音的变化而游动。设备会不定时播放不同声音并逐渐增大音量,这样能避免水生生物习惯于某一特定声音并能将设备本身的干扰因素最小化。在测试过程中,设备会按照物体靠近时频率增加的节奏增大音量。音量增大对所有哺乳动物而言都极其可怕,这声音就像警报一样会吸引它们的注意并促使它们远离该区域。到目前为止,这一设备已经发挥了积极的作用。一家瑞典疏竣公司试图在水下爆破以扩大港口面积时,使用了这一设备,在爆破后的瓦砾中,人们没有发现鱼群。而其他类似的爆破行为却造成了数以千计的鱼死亡。在荷兰的风力发电场建设过程中也启用了这一设备,以保护海豚。

  荷兰国家应用科学研究院的汤姆认为人类可以改进发出噪声的工业设备,从而控制工业噪声的破坏性。例如,在地震勘探中,气枪采用较窄的波束,可以减少海底被声波击中的面积。

  目前,他正以水下噪声的主要来源——船只的螺旋桨为研究对象来研究船只发出的噪声。他发现,通过重新设计船只螺旋桨和船体可减少船只发出的噪声。船只快速移动时,螺旋桨会产生空化气泡,当气泡爆破时会产生冲击波,类似于鼓虾挥动大钳子时发出的脆响。这种“类似鼓虾的钳子声”可击晕甚至杀死一些小型的水生动物。汤姆指出,船只设计师需标注螺旋桨发出的噪声水平,造船厂也可选择建造噪声水平较低的船只。

  该声音研究项目团队正在绘制北海声音图,用于调查研究船只噪声水平对整个海洋噪声的影响程度。该图还将标注生物学家收集到的不同物种的栖息地及其所在深度等信息,从而提醒船只在驶过敏感物种栖息的地区时应更加小心谨慎。即使声呐噪声没有对海洋动物造成致命一击,但它仍可能引起致命的伤害。今后,船只上的声呐设备发出的声音可采用降调而不是升调,因为动物直觉认为音调较低的声音威胁更小。

  目前,相关机构已出台了有关噪声水平的管理规定,但目前尚未颁布航运国际通用规则。科学家呼吁公众关注人为噪声和动物行为之间的关系,从而更好地保护海洋生物。尽管海洋生物保护刚刚起步,但保护意识会充分发挥其积极作用。例如,在美国,军方在基地进行声呐测试时,现在会有意识地保护突吻鲸,一旦发现突吻鲸个体,他们会迅速降低声呐的音调水平。

  与几年前相比,如今海洋的声音已不再那么神秘。但许多科学家认为他们有责任辨认出会引起动物灾难的种种恶劣条件,如多艘船只出现在鲸鱼搁浅的密闭海域,并发出声呐噪声。汤姆说:“尸体解剖不可能解释所有问题。没有人能主动告诉我们某一动物的历史,我们必须尽可能地将每一事实拼凑起来,进行认真分析、判断。”

  海葵长有可调节的“耳朵”,可检测到猎物。虾和浮游生物等微小生物排放的糖类附着在海葵触手表面的毛细胞上,可促进毛细胞的生长。海葵触手表面毛细胞纤毛越长,则可以更准确地检测到游过的猎物发出的较低频率。这不是海葵的唯一技能。海葵在靠近猎物时所作的剧烈运动通常会损坏毛细胞的纤毛,但它们可以迅速分泌出一种蛋白质混合物,可在约4小时内修复这些受损的纤毛。

  海葵可将自己分裂成两半进行繁殖,它们的恢复能力和适应能力简直令人难以置信。海葵的修复机制足以说明这种动物具有不可摧毁性。正是这一特性吸引了科学家沃森。沃森认为,人类或可受益于海葵的这种生理机能:海葵体内具有修复功能的蛋白质可以再生鱼的毛细胞纤毛,因而推测这些蛋白质或许也可修复哺乳动物耳朵内的毛细胞。

  不同于鱼类,哺乳动物不具备修复其感觉细胞的能力,因此暴露于极其强烈的噪声环境中会导致耳朵永久性损害,因此需在毛细胞死亡前注射修复蛋白质。沃森认为,人类在暴露于噪声环境之前注射此种蛋白质,或可防止听力丧失。

  联合国教科文组织发表声明说,许多海洋生物都是通过声音获取环境信息,就像人类对眼睛的依赖一样。但海洋工业化正加剧海洋噪声污染,而科学家对此领域却不甚了解。只有人类对海洋声音了解得越多,才越有可能与海洋生物和谐相处。返回搜狐,查看更多

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