彼得 泰克：海洋哺乳动物的奇妙声音

伍兹霍尔的彼得.泰克探讨了海洋中一个隐藏的奇迹：水下声音。蓝色使命的华章，他解释了鲸用声音和歌声在海洋中跨越数百公里进行沟通的令人惊异的方式。

非常感谢。我将要带大家领略

一下鲸和海豚的

水下声音世界。

由于我们拥有视觉，

所以要真正理解这些有点难度。

因此我会用图表与声音结合起来说明

希望这样能把我想要表达的传达给大家。

但让我们也思考一下，作为拥有视觉的物种，

当我们浮潜或潜水时，

看看水下的世界，它是什么样的？

实际上我们看不了多远。

我们在空气中工作良好的视觉，

突然受到严重的限制、陷入幽闭中。

海洋哺乳动物

在近数千万年来进化后，

它们依赖于声音

探索周围的世界

并与其他同类保持联系。

海豚和齿鲸使用回声定位。

他们能产生响亮的喀喇声

并倾听海底反射的回声来定位。

他们能通过猎物所反射的回声

来确定它们的食物在哪里，

并决定要吃哪一个。

所有海洋哺乳动物用声音来保持相互联系。

大型须鲸

能发出长且美丽的歌声，

这种歌声被雌鲸和雄鲸用于寻求配偶，

帮助它们找到同类，

并且选择配偶。

呼叫的声音也被用于母子之间的联系，

或者在联系紧密的动物之间保持联系。

因此声音在他们的生活中确实很重要。

第一件让我对这些海底动物的

声音产生兴趣的事是，

--这对我来说是个陌生的世界--

从捕获的海豚中发现的证据证明：

它们能模仿人类的声音。

我说过我会用到

一些声音的可视图像。

这是第一个例子。

这是幅频率对时间的图表--

有点像音符，

高处的标记表示频率较高，低处的标记表示频率较低，

时间朝这个方向流逝。

这张图表示的是教练的哨声，

这哨声是教练用来告诉海豚

做对了并能得到一条鱼。

它听起来有点像“tweeeeeet”。有点像这样。

这是一只人工饲养的小海豚

模仿的

教练的哨声。

现在如果你对这你的猫猫或狗狗哼这个曲子，

而它也对着你哼这曲子，

你应该会大吃一惊。

很少有除人类之外的哺乳动物

能模仿声音。

这种能力对我们学习音乐和语言十分重要。

因此这让人迷惑：少有其他哺乳动物能做到这点，

为什么它们能做到这点？

我职业生涯中花了很多时间

试图弄明白

这些哺乳动物如何运用它们的学识，

运用这一能力：

基于所听到的改变所说的。

这些都在它们自己的沟通系统中。

那么让我们从非人灵长类的叫声开始。

比方说，当母亲和幼仔分开时，

许多哺乳动物会发出呼唤声。

这是个例子：当松鼠猴

与其它同类分开时发出的叫声。

你能看到，这些叫声中

没有多少变化。

作为对照，海豚们用于

保持联系的哨声，

每只海豚都有完全不同的叫声。

它们能用这种能力来学习叫声，

以便能发展出更复杂、更独特的叫声

来识别出不同的个体。

在怎样的环境下动物需要用到这种叫声？

好的，让我们看看母亲和幼仔。

在海豚妈妈和海豚幼仔平常的生活中，

如果海豚妈妈去抓鱼，他们常由于漂移或是游泳而分开。

而当它们分开时

它们不得不重新聚在一起。

这张图显示，它们分开时

海豚发出哨声的百分率，

与此相对的是最远距离。

因此，当海豚们分开少于20米时，

少于半数的情况下他们需要用到哨声。

多数情况下他们四处游动

就能找到对方。

但只要它们分开超过100米，

它们就需要用这些各自独特的哨声

来再次聚在一起。

多数这类有独特签名的哨声

在海豚的一生中

都是定型且非常稳定的。

但也有些例外。

当雄海豚离开海豚妈妈时，

它通常会联合另一只雄海豚

并形成一个联盟，这一联盟可能会持续几十年之久。

由于这两只动物形成了一条社会纽带，

他们独特的哨声实际上会进行融合

并变得非常相似。

这张图显示了这样的组合中的两个成员。

正如你在顶部看到的，

它们有着同样的升调，像“woop，woop，woop。“

它们都有这样的升调。

然而另一对的两个成员拥有的升调是”wo-ot, wo-ot, wo-ot“

这是由于：

他们运用这一学习过程

发展出了用于识别这一新社会群体的新信号。

这是个非常有趣的方式，它们能

为新的社会群体

形成一个新的识别标志。

现在让我们后退一步

看看这一讯息能告诉我们些什么

关于保护海豚

远离人类干扰的信息。

任何看到这张图片的人都

会认识到这只海豚被包围了，

显然它的行为被打乱了。

这是个糟糕的情况。

但事实表明，

当今仅有一艘船在数百米开外

靠近一群海豚时，

这些海豚会开始发出哨声，

它们会放弃正在做的事，聚集成更大的群体，

等待这艘船驶过，

然后它们会回复正常。

好了，在一个类似佛罗里达州萨拉索塔的地方，

一艘船在百米之内

驶过一群海豚的平均间隔时间

是六分钟。

因此即使在看起来不像这么糟糕的情形下，

仍然会在许多时间里对这些动物的

正常生活造成影响。

让我们看看像澳大利亚西部这样一个非常原始的环境，

拉尔斯.比泰尔曾

比较了观海豚的游船产生之前和之后，

当地海豚的行为和分布。

当只有一艘船时，对它们没多少影响。

两艘船时，当第二艘船驶来时，

有些海豚

义无反顾的离开了这一区域。

而留下的那些海豚的繁殖率下降了。

因此，这可能对整个种群产生负面影响。

当我们考虑动物比如海豚建立海洋保护区时，

这意味着我们也要

非常慎重的考虑那些我们认为无碍的活动。

我们也许需要控制

休闲航行的密度，甚至观鲸船的密度，

以防类似问题发生。

同样，我想指出那些

没有办法设置防线的因素：声音。

你可以画一条线，试图保护一个区域，

但是化学污染和噪音污染，

将不断进入这一区域。

现在，我想从这种地方性的、

为人熟知的沿海环境转换至

须鲸的更广阔的世界和公海。

我们经常看到这类地图。

世界大部分是蓝色的。

但我还想指出的是，海洋之间的

联系我们所想象的更加紧密。

请注意，相比陆地而言，对海洋间的

运动的阻碍非常的少。

对我来说，最令人惊讶的海洋间

的相互联系的例子

来自一个海洋学家所做的

声音实验，

实验中，海洋学家行驶至南印度洋，

放置一个水下扬声器

并不断播放一个声音。

同一段声音

向西能传播至百慕大群岛，

向东能传播至蒙特雷--

同一段声音。

虽然我们生活在一个卫星通信的世界里，

已经习惯了全球间的沟通，

但我仍为这感到惊奇。

海洋拥有

让低频的声音

基本上传遍全球的特性。

声音通过这些途径中的每一条进行传播所需的时间大约是三小时。

这几乎穿越了半个地球。

嗨，在70年代早期，

一名海洋声学家，罗杰.佩恩

曾发表过一篇学术论文，

论文中指出声音

能够在大范围内传播，

但很少有生物学家相信这点。

而实际上，尽管，

虽然我们近几十年来才对这种远距离传播有所了解，

而鲸显然在数千万年之前就已经

进行了进化，

进化出了一种方法来运用海洋的这一令人惊奇的特性。

蓝鲸和长须鲸

产生一种频率非常低的声音，

这种声音能传播很长的距离。

上面这幅图显示

雄鲸所重复的

一系列复杂的叫声。

这些叫声形成歌声，并且似乎能在繁殖中发挥作用，

有点类似鸟类的啼声。

下面这幅图，我们看到无论是雄性还是雌性发出的叫声

都能传播很远的距离。

生物学家在70年代内

持续对远距离沟通的问题

保持怀疑，

直到冷战结束。

在冷战期间，美国海军

开发出一套当时处于保密的系统，

这套系统能用于探测俄国潜艇。

它有一个深水麦克风或者说一个水下测音器，

这一水下测音器用线连接至海岸，

所有线缆连接至一个中心，在那儿能监听

所有穿过整个北大西洋的声音。

在柏林墙倒塌之后，海军允许鲸生物声学家

使用这些系统

来看看他们能听到些什么。

这幅图来自克里斯托弗.克拉克，

他在一条蓝鲸

经过百慕大时对它进行跟踪，

它游至迈阿密同一纬度时，开始往回游。

它被跟踪了43天，

游了1,700公里，

或者说超过1,000英里。

这告诉我们，这些叫声

能在数百英里外被探测出来，

这些鲸经常游出数百英里远。

它们是海洋大型动物，

它们能够以远超人们预期

的距离进行沟通。

与分布在温带和热带的

须鲸和蓝鲸不同，

驼背鲸聚集在

传统繁殖地。

因此它们能发出频率更高些的声音，

音域更宽且更复杂。

你们现在听到的是座头鲸

发出的复杂的歌声。

当座头鲸发展出

能发出这样的歌声的能力时，

它们就能听到来自其他鲸的声音，

并且基于它们所听到的来改变音调，

就像鸟的啼声或是我描述的海豚的哨声。

这表示座头鲸的歌声

是动物文化的一种形式，

就像音乐对于人类。

我认为关于这些最有趣的例子

来自澳大利亚。

生物学家在澳大利亚东海岸

录下了那一区域的座头鲸的歌声。

这条橘色的线标出了东海岸座头鲸

的典型的歌声。

在95年它们都唱出正常的歌声。

但在96年，生物学家听到了少数奇怪的歌声。

后来发现这些奇怪的歌声

是典型的西海岸鲸的歌声。

西海岸的叫声变得越来越常见，

直到1998年，

再没有鲸发出东海岸的歌声；它完全消失了。

它们都在唱着新的西海岸的酷歌。

这仿佛是一种新的风格

完全取代了

之前旧的时尚风格，

而且没有金曲再现这一环节。

没人再唱这些老歌。

我想简要的展示一下海洋中的这些叫声。

现在大家听到的是由克里斯.克拉克，

在距离座头鲸0.2英里远处录制的声音。

你能听到整个频率范围内的声音。非常响亮。

听起来就像在附近。

下一段大家将听到的录音

是由同一头座头鲸

在50英里外发出的。

下面显示的这个。

只能听到低频的声音。

能听到声音

在海洋中长距离传播产生的回声

它听起来并不响亮。

在我播放了这些座头鲸的叫声之后，

我要播放一些蓝鲸的叫声，但我不得不加快这些声音，

因为它们的频率太低了，

否则大家就听不到它们了。

这是50英里外一头蓝鲸的叫声，

比那头座头鲸更远。

它响亮且清晰--你能非常清楚的听到它。

这是由水下测音器在500英里外录制的

同一叫声。

因为有许多其他鲸，听起来有许多噪音。

但你仍能听到这微弱的叫声。

现在让我们切换下思路，考虑一下

潜在的人类影响。

多数人类在海洋中产生的声音

来自船只。

这是一艘船的声音，

为了盖过它我不得不更大声的说话。

想象一下鲸在500英里远处倾听。

可能由这类船只造成的这一

潜在问题将会阻止鲸们

听到彼此。

这是已经了解了相当长一段时间的事情。

这是张来自课本的关于水下声音的图。

Y轴是

深海中以频率表示的环境噪音

的平均音量。

在低频时，这条线表明

来自地球地震活动的声音。

上面这些线

表明在这一频率范围内由

风浪增加的噪音。

但在正中间有一个平衡点，

噪音主要来自人类的船只。

现在考虑一下。这是个奇妙的事情。

就在鲸们用来交流的这个频率范围内，

在我们的星球上，全球主要的噪音来自

人类的船只，

数以千计的远处的人类船只产生的噪音

汇聚起来。

下一张幻灯片显示这可能对

鲸用于沟通的频率范围的影响。

这儿是鲸的叫声的音量。

当我们里的更远时

声音越来越微弱。

在工业化前的海洋中，正如我们提到的，

鲸的叫声很容易被监听到。

在一千公里范围内

叫声比噪音要大。

现在，考虑到来自船只的

不断增加的噪音。

沟通的有效距离突然

从一千公里降至十公里。

如果这些信号是用于雌性和雄性

为交配而相互寻找的话，他们被分割开了，

想象一下这可能对濒危种群的恢复

造成的影响。

我们也有我所描述过的

海豚用于相互联系叫声。

我将播放一段露脊鲸

用于保持联系的叫声。

这是当露脊鲸母鲸与幼仔分离后，

当它们想再次重聚时

用于相互呼唤的叫声。

现在想象一下，如果在其中加入船只的噪音。

如果船只从旁经过，

而它的幼仔并不在身旁，母鲸应该做什么的？

我将描述几种对策。

一个对策是，如果你的叫声在下面这个位置，

而噪音在这个波段内，

你可以改变叫声的频率，摆脱噪音的波段，

以更好的沟通。

宾夕法尼亚州立大学的苏珊.帕克斯做了相关研究。

她把注意力集中在大西洋。这儿是来自南大西洋的数据。

这是自70年以来典型的南大西洋联系叫声。

看看到2000年时平均叫声发生了什么变化。

北大西洋中，对比50年代至2000年数据，

也发生了同样的变化。

在过去50年中，

随着我们带入海洋的噪音越来越多，

这些鲸不得不进行变化。

这就好像，整个种群不得不

从弹奏贝司变成像男高音那样唱歌。

这是个令人惊奇的、由人类导致的变化，

这一变化无论在时间上还是空间上

都有很大的跨度。

现在我们知道，鲸能够弥补噪音的影响，

通过发出更大的叫声，如我刚才在播放船只的声音时所做的，

通过等待寂静的到来，

和通过改变他们的叫声来摆脱噪音干扰。

对于发出更大的叫声

或者是改变原有叫声的频率可能需要付出些代价。

它们可能会错失良机。

如果不得不等待寂静到来，

它们也许会错过交流的重要机会。

因此我们要非常关注，

当栖息地内的噪音

对栖息地的分隔足以

让动物们不得不付出更多才能沟通

或是它们无法进行某些关键功能。

这是个非常重要的问题。

我可以很高兴的说，在这一领域中有些

非常有希望的进展，

看看船只对鲸的影响。

就船只噪音而言，

联合国国际海事组织

成立了一个组织来建立

船只静音指南，

以此告诉工业界如何让船只静音。

并且他们已经发现，

通过更智能的、更好的螺旋桨设计

就能减少百分之九十的噪音。

如果确实地把船壳和船只的机械装置

隔离和分割开，

就能够减少百分之九十九的噪音。

因此，在这一点上，这是主要是一个成本和标准的问题。

如果这一组织能建立标准，

并且造船业采用这些标准来建造船只，

现在，我们能看到这一潜在的问题

会逐步的下降。

但船只还会造成另一个问题，看看这幅图，

碰撞的问题。

这只鲸勉强躲过了

一艘快速通过的集装箱船，避免了碰撞。

但碰撞是个严重的问题。

每年都有濒危的鲸由于船只的碰撞而死亡。

尝试减少这种情况发生非常重要。

我将讨论一下两个非常有希望的方法。

第一个方法来自芬迪湾。

这些黑线标明了船只

进出芬迪湾的航线。

彩色的区域

表示由于船只在这航道上航行

产生的与濒危露脊鲸发生碰撞的风险。

原来这条航线

正好穿过夏天露脊鲸的一个主要繁殖区域。

这就使得这区域有很大的碰撞风险。

好的，从不说不的

生物学家们

到国际海事组织

请愿道，

“能移动一下那条航线么？这只是些地面上的线条而已。

能把它们移到

其他风险更小的地方去么？“

而国际海事组织的反应非常有力，

”这些是新航线。“

航线已经移动过了。

如你所见，碰撞的风险小了很多。

因而这一方法实际上非常有希望。

我们能非常有创造性的考虑

减少这些风险的不同方式。

另一个方法已经由一家

船运公司独自执行了，

这一方法的启动涉及船运公司

导致全球变暖的温室气体的排放。

马士基航运公司审视他们的竞争者，

看到船运业中所有人都认为：时间就是金钱。

他们尽其可能的快速到达港口。

而接着常常在港口等着。

马士基航运公司所做的是：放慢速度。

他们会把速度下降一半。

这降低了百分之三十的燃油消耗，

节省了费用，

而同时，这对鲸也有很大的好处。

如果放慢速度，会减少所产生的噪音

并降低发生碰撞的风险。

因此，总结一下，我想指出，

你知道，鲸生活在

令人惊异的声音环境中。

它们进化了超过数千万年

来利用环境。

我们要非常小心谨慎的

考虑我们所做的

可能无意中对

它们的重要活动造成阻碍的事。

同时，我们需要真正的创新思考，

关于如何才能帮助减少这些问题的解决方案的创新思考。

我希望这些例子展示了

除了设立保护区外

还有一些不同的方向。

通过运用这些办法能够维护一个让鲸能继续沟通的安全的海洋。

非常感谢。

（掌声）