OCEAN · ACOUSTICS

鲸鱼唱的歌能传3000公里但人类正在让大海变聋

文 | 亿树

在北太平洋的深海中——一头座头鲸张开嘴——发出了一串复杂的、有节奏的声音——低沉的吟唱、高亢的颤音、像金属刮擦的尖叫——交织成一首"歌"——持续约10-20分钟——然后精确地从头重复。

这首歌通过水传播——声波在海水中的传播速度约1500米/秒（空气中的约4.4倍）——而且深海中有一层叫SOFAR通道（声道轴）的区域——声音在这个深度几乎不衰减——可以传播超过3000公里。

一头在夏威夷唱歌的座头鲸——它的歌声理论上能被阿拉斯加的同类听到。

但过去50年——海洋变得越来越"吵"——鲸鱼越来越难听到彼此的歌。

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主要是雄性座头鲸在繁殖季节唱歌——歌声的功能可能是吸引雌性和/或警告其他雄性。

座头鲸的歌有几个惊人的特征：

极其复杂： 一首"歌"由多个"主题"组成——每个主题包含若干"短语"——短语由"音节"构成。整首歌有严格的层级结构——类似于人类语言的句子→段落→章节。

会"流行"： 同一个海域的所有雄性座头鲸在同一年唱的是同一首歌——但这首歌每年都在缓慢演变——新的"旋律"被个别个体引入→其他个体模仿→逐渐扩散到整个种群。这非常像人类社会中的文化传播。

跨种群传播： 2011年的一项研究发现——澳大利亚东海岸座头鲸的"新歌"在几年内传播到了新喀里多尼亚、汤加、美属萨摩亚和法属波利尼西亚的座头鲸群体——就像一首"流行歌曲"横扫了整个南太平洋——这是非人类动物中最明确的文化传播证据之一。

除座头鲸外——蓝鲸、长须鲸和弓头鲸也会发出极其低频的声音（10-200Hz）——人耳听不到——但能在海洋中传播数千公里。

—— 02 ——

海洋不是一个安静的地方——自然噪音一直存在（风浪、地震、生物声音）。但过去50年——人为噪音的增长令人震惊。

航运： 全球约90%的国际贸易通过海运——约10万艘商船在海上持续运营。船舶螺旋桨和发动机产生的低频噪音（20-200Hz）与蓝鲸和长须鲸的通讯频率完全重叠。一项研究估计，全球海洋中的低频背景噪音在过去50年中增加了约32倍（约15分贝——对数尺度上这是巨大的）。

军事声呐： 海军使用的中频主动声呐（1-10kHz）功率极大——约235分贝（水中）——相当于在水下点了一颗炸弹。多起大规模的鲸鱼搁浅事件与附近的军事声呐演习在时间和空间上高度相关。

地震勘探： 油气行业用气枪（airgun）产生强脉冲声波来探测海底地质结构——声压可达250分贝以上——每10-15秒发射一次——持续数周到数月——影响范围达数千公里。

海上施工： 风力发电场的桩基打桩——每次锤击产生约220分贝的脉冲噪音——在施工期间对方圆几十公里内的海洋哺乳动物造成严重干扰。

—— 03 ——

面对越来越吵的海洋——鲸鱼做出了可测量的行为改变。

提高音量： 一些鲸鱼种群的发声音量在过去几十年中增加了——它们在"喊"以盖过背景噪音——类似于你在嘈杂的酒吧里说话需要提高嗓门（隆巴德效应，Lombard effect）。

改变频率： 蓝鲸的歌声频率在过去40年中持续下降——从约20Hz降到约15Hz——一个假说认为这可能是为了避开航运噪音的频率范围。但也有其他解释（种群恢复后不需要"喊"那么远了）。

简化歌曲： 一些在高噪音海域的座头鲸种群——歌曲的复杂度降低了——主题更少、重复更多——可能是因为复杂的歌曲在噪音中传递不了——简单重复的信号更容易被听到。

"不唱了"： 极端情况下——鲸鱼在军事声呐激活时会完全停止发声——持续数小时到数天。有记录显示蓝鲸在声呐暴露后改变迁徙路线——绕行数百公里来避开噪音源。

搁浅： 2000年以来——至少十几起大规模鲸鱼搁浅事件与军事声呐活动有时空相关。强声呐可能导致鲸鱼恐慌性快速上浮→减压病（和潜水员一样）→内脏损伤→搁浅死亡。

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海洋噪音影响的不只是鲸鱼——几乎所有海洋动物都依赖声音。

海豚： 用回声定位捕猎和导航——噪音干扰回声定位效率——迫使海豚到更远的地方觅食。

鱼类： 很多鱼类用声音进行求偶通讯和领地防御。噪音暴露导致一些珊瑚礁鱼类的幼鱼无法找到回家的路（它们靠听珊瑚礁的声音来导航）。

甲壳类： 2021年的一项研究发现——暴露在船舶噪音下的龙虾——免疫功能下降、应激激素升高——类似于人类的"慢性压力"效应。

头足类： 乌贼和章鱼在强声暴露后出现了平衡器（statocyst）损伤——导致方向感丧失——这可能是一些大规模乌贼搁浅的原因。

浮游生物： 2017年的一项研究发现——气枪脉冲在1.2公里范围内杀死了约64%的浮游动物——这对海洋食物网的底层可能有深远影响。

海洋噪音是一种你看不到、闻不到、感觉不到的污染——但它正在从鲸鱼到浮游生物的每一个层面上改变海洋生态系统。

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国际海事组织（IMO）： 2014年发布了船舶噪音减排指南——建议优化螺旋桨设计和维护——但只是"建议"不是"强制"——执行率很低。

美国和欧盟： 对军事声呐的使用有一定限制——要求在鲸鱼迁徙季节和密集区域降低声呐功率或暂停使用——但国防部门经常以"国家安全"为由获得豁免。

航速减慢： 研究表明——船舶航速降低10%可以减少噪音约40%（噪音与速度近似呈三次方关系）——同时还能减少燃料消耗和碳排放。但航运公司不愿意——因为降速意味着运力下降和成本增加。

安静区域： 一些海洋保护区正在探索设立"声学保护区"——限制该区域内的船舶速度和声呐使用——类似于陆地上的"静音区域"。

技术改进： 新一代船舶采用电力推进和气泡幕技术——可以将水下噪音降低10-20分贝——但改装旧船的成本很高——全球更新需要几十年。

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在你读这段文字的此刻——太平洋某处的深海中——一头座头鲸正在唱歌。

一首持续20分钟的歌——由复杂的主题、短语和音节组成——每年都在演变——整个种群都在传唱——跨越3000公里的距离。

这首歌在鲸鱼开始唱它之前——可能已经被一代一代传唱了数百万年。

但现在——在那头鲸和它3000公里外的听众之间——有10万艘商船在轰鸣——有军事声呐在尖叫——有气枪在每10秒脉冲一次。

它的歌还在传——但能传多远——能被谁听到——这些问题的答案在过去50年里变得越来越悲观。

一种在海洋中传唱了百万年的歌——正在被我们60年的航运史淹没。

我们让大海变"聋"了。

而那头鲸还在唱——只是它不知道还有没有人在听。

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