Peter Tyack：海洋哺乳動物的奇異聲音

來自 Woods Hole 海洋研究所的 Peter Tyack 談論一個隱藏於海底的奇蹟——水下聲音。在這次藍色使命（Mission Blue）的舞臺上，他解釋了鯨魚令人驚異的天賦：牠們用聲音與歌曲，在海洋中跨越數百公里所進行的溝通方式。

非常感謝。我要帶大家進入一段

鯨魚和海豚的

水下聲音世界

由於我們多依賴視覺，

所以，要真正理解這些有點難度

因此我會結合圖表與聲音 來說明

希望這樣能把我想要表達的傳達給大家

但讓我們也思考一下，作為擁有視覺的物種，

當我們浮潛或潛水時，

看看水下的世界時，它是什麼樣的？

其實我們看不了多遠

在地表上我們的視覺良好

但突然間 我們會在水下受到嚴重的限制與幽閉

而海洋哺乳動物

經過了近數千萬年來的進化後，

牠們依賴聲音

探索周圍的世界

並與其他同類保持聯繫

海豚和齒鯨使用回聲定位

牠們能產生響亮的喀喇聲

並傾聽海底反射的回聲來定位

牠們能通過獵物所反射的回聲

來確定牠們的食物在哪里，

並決定要吃什麽

所有海洋哺乳動物用聲音來保持相互聯繫

於是大型鬚鯨

能發出悠長美麗的歌聲，

這種歌聲被雌鯨和雄鯨用於尋求伴侶，

幫助牠們找到同類，

並且選擇配偶

呼叫的聲音也被用於母子之間的聯繫，

或者在聯繫緊密的動物之間保持聯繫

因此，聲音在牠們的生活中是非常重要的

第一個引起我對這些海底動物的

聲音興趣的是，

這對我來說是個陌生的世界

從捕獲的海豚中 所發現的證據表示：

牠們能模仿人類的聲音

我說我會使用

一些聲音的視覺化圖像

這是第一個例子

這是幅頻率對時間的圖表--

有點像音符，

高處的標記表示頻率較高，低處的標記表示頻率較低，

時間朝這個方向流逝

這張圖表示教練的哨聲，

這哨聲是教練用來告訴海豚

做對了 就能得到一條魚。

它聽起來有點像 “tweeeeeet”。有點像這樣。

這是一隻人工飼養的小海豚

模仿的

教練的哨聲

現在如果你對這你的貓貓或狗狗哼這個曲子，

而牠也對著你哼這曲子，

你應該會大吃一驚。

很少有除人類之外的哺乳動物

能模仿聲音

這種能力對我們學習音樂和語言十分重要。

因此這讓人迷惑：少有其他哺乳動物能做到這點，

為什麼牠們能做到這點？

我職業生涯中花了很多時間

試圖弄明白

這些哺乳動物如何運用牠們的學習能力

運用此一能力：

基於所聽到的改變所說的。

這些都在牠們自己的溝通系統中

那麼讓我們從非人靈長類的叫聲開始

許多哺乳動物會發出呼喚聲

比如說，當母親和幼兒分開時

這是一個例子：這是松鼠猴

與其他同類分開時所發出的叫聲。

如你們所見，在這些叫聲中

沒有多少變化

相對地，海豚用於

保持聯繫的哨聲，

每一隻海豚都有完全不同的聲調

牠們用這種能力來學習叫聲，

以便能發展出更複雜、更獨特的聲納

來辨別不同的個體

在怎樣的環境下 動物必須使用這種叫聲？

好，讓我們看看母親和幼海豚

在海豚媽媽和海豚幼兒平常的生活中，

如果海豚媽媽去抓魚，牠們經常因為漂移或是游泳而分開

當牠們分開時

必須重新聚在一起

這張圖顯示，牠們分開時

海豚發出哨聲的百分比，

與此相對的是最遠距離

因此，當海豚分隔少於 20 公尺時，

低於半數的情況下，牠們需要用到哨聲

大多數時間，牠們四處遊動

就能找到對方

然而一旦牠們分開超過100公尺，

牠們就需要使用這些各自獨特的哨聲

再次聚在一塊。

多數這類帶有獨特個別特徵的哨聲

在海豚的一生中

都是定型的、而且非常穩定

但也有些例外

當雄海豚離開海豚媽媽時，

牠通常會聯合另一隻雄海豚

形成一個聯盟，這一聯盟可能會持續幾十年之久

由於這兩隻動物形成了一條社會紐帶，

牠們獨特的哨聲實際上會進行融合

變得非常相似

這張圖顯示了組合中的兩個成員，

正如你們於頂部所看到的，

牠們有著同樣的上升調，像“woop，woop，woop“

牠們都有這樣的上升調

然而，另一對成員擁有的上升調是”wo-ot, wo-ot, wo-ot“

這是由於：

牠們運用此一學習過程

發展出識別新社會群體的新信號

這是非常有趣的方式，牠們可以

為新的社會群體

形塑一個新的識別標誌

現在讓我們退後一步

看看這訊息能告訴我們些什麼

關於保護海豚

遠離人類干擾的資訊

任何看到這張圖片的人都知道

這隻海豚被包圍了，

顯然牠的行為被打亂了。

這是個糟糕的情況。

但事實表明，

當僅有一艘船在數百公尺外

靠近一群海豚時，

這些海豚會開始發出哨聲，

牠們會放棄正在做的事，聚集成更大的群體，

等待這艘船駛過，

然後回復正常

嗯，在一個佛羅里達州 Sarasota 的地方，

一艘船在百公尺之內

駛過一群海豚的 平均間隔時間

是六分鐘

因此，即使在看起來不像這麼糟糕的情形下，

在多數時刻，仍然會對這些動物的

正常生活造成影響

讓我們看看像澳洲西部這樣一個非常原始的環境，

Lars Bider 曾經

比較了賞海豚的遊船產生之前和之後，

當地海豚的行為與分佈

當只有一艘船時，對牠們的影響不大

兩艘船時，當第二艘船駛來時，

有些海豚

完全離開了這一區域

留下的那些海豚的繁殖率下降了

因此，這可能對整個群體數量產生負面影響

當我們考慮動物比如海豚建立海洋保護區時，

這意味著我們也要

非常慎重地考慮那些我們認為無礙的活動

我們也許需要控制

遊船的密度，甚至賞鯨船的密度，

以防類似問題的發生

同樣，我想指出那些

沒有辦法設置防線的因素：聲音

你可以畫一條線，試圖保護一個區域，

但是化學污染和噪音污染

將不斷進入這一區域。

現在，我想從這種地方性的、

為人熟知的沿海環境轉換至

鬚鯨的更廣闊的大海

我們經常看到這類地圖

世界大部分是藍色的

但我還想指出的是，海洋之間的

聯繫地比我們所想像的更加緊密。

請注意，相較於陸地而言，對海洋間的

運動的阻礙非常的少。

對我來說，最令人驚訝的海洋間

的相互聯繫的例子

來自一個海洋學家所做的

聲音實驗，

實驗中，海洋學家行駛至南印度洋，

放置一個水下揚聲器

並不斷播放一個聲音。

同一段聲音

向西能傳播至百慕達群島，

向東能傳播至蒙特雷（Monterey）--

同一段聲音。

雖然我們生活在一個衛星通信的世界裏，

早已習慣了全球間的溝通，

但我仍然感到驚訝

海洋擁有了，基本上

能讓低頻聲音

傳遍全球的特性。

聲音通過這些途徑中的每一條進行傳播所需的時間大約是三小時。

這幾乎穿越了半個地球。

在70年代早期，

一名海洋聲學家，Roger Payne

曾發表過一篇學術論文，

論文中指出

聲音能夠在大範圍內傳播，

但少有生物學家相信這點。

事實上，

雖然我們近幾十年來才對這種遠距離傳播有所瞭解，

而鯨魚顯然在數千萬年之前就已經

進行了進化，

進化出一種方法來運用海洋的這種驚奇特性，

藍鯨和長鬚鯨

產生一種頻率非常低的聲音，

這種聲音能傳播很長的距離，

上面這幅圖顯示

雄鯨所重複的

一系列複雜的叫聲。

這些叫聲形成歌聲，並且似乎能在繁殖中發揮作用，

有點類似鳥類的啼聲。

下面這幅圖，我們看到 無論是雄性還是雌性發出的叫聲

都能傳播很遠的距離。

生物學家在70年代

持續地懷疑

遠距離溝通的問題，

直到冷戰結束為止。

冷戰期間，美國海軍

開發出一套在當時處於保密的系統，

這套系統能夠探測俄國潛艇，

它有一個深水麥克風，或者說，一個水下測音器，

水下測音器用纜線連接至海岸，

所有纜線連接至一個中心，在那兒能監聽

所有穿過整個北大西洋的聲音。

在柏林牆倒塌之後，海軍允許鯨生物聲學家

使用這些系統

看看他·們能聽到些什麼。

這幅圖來自Christopher Clark，

他在一條藍鯨

經過百慕達時，跟蹤牠，

牠游至邁阿密同一緯度時，開始往回游，

牠被跟蹤了43天，

游了1700公里，

或者說超過1000英里。

這告訴我們，這些叫聲

能在數百英里外被探測出來，

這些鯨魚經常遊出數百英里遠。

牠們是海洋大型動物，

能夠以遠遠超出人們預期的距離

進行溝通。

牠們與分佈在溫帶和熱帶的

鬚鯨和藍鯨不同，

座頭鯨聚集於

傳統繁殖地，

因此牠們能發出頻率更高的聲音，

音域更寬且更複雜。

你們現在聽到的是座頭鯨

發出的複雜歌聲。

當座頭鯨發展出

這樣的歌聲能力時，

牠們就能聽到來自其他鯨魚的聲音了，

並且基於牠們所聽到的來改變音調，

就像鳥的啼聲或我描述的海豚哨聲。

這表示了座頭鯨的歌聲

是動物文化的一種形式，

就像音樂對於人類一般。

我認為，關於這些最有趣的例子

來自澳洲。

生物學家在澳洲東海岸

錄下了那一區域的座頭鯨的歌聲，

這條橘色的線顯示了東海岸座頭鯨

的典型歌聲。

在1995年，牠們都唱出正常的歌聲。

但在1996年，生物學家聽到了少數奇怪的歌聲。

後來發現這些奇怪的歌聲

是典型的西海岸鯨的歌聲。

西海岸的叫聲變得越來越常見，

直到1998年，

再也沒有鯨魚發出東海岸的歌聲，它完全消失了，

牠們都在唱著新的西海岸的酷歌。

這仿佛是一種新的風格

完全取代了

之前舊的時尚風格，

而且沒有金曲再現這一檔事，

沒人想唱老歌了。

我想簡要的展示一下海洋中的這些叫聲，

現在大家聽到的是由 Chris Clark

在距離座頭鯨0.2英里遠處所錄製的聲音。

你們能聽到整個音頻範圍內的聲音，非常響亮，

聽起來就像在附近；

下一段大家將聽到的錄音

是由同一頭座頭鯨

在50英里外發出的。

下面顯示的這個，

只能聽到低頻的聲音，

能聽到聲音

在海洋中長距離傳播產生的回聲

它聽起來並不響亮，

在我播放了這些座頭鯨的叫聲後，

我要播放一些藍鯨的叫聲，但我不得不加快這些聲音，

因為它們的頻率太低了，

否則大家就聽不到它們了，

這是50英里外一頭藍鯨的叫聲，

比那頭座頭鯨更遠，

它清晰、響亮——你能非常清楚的聽到它，

這是由水下測音器在500英里外錄製的

同一叫聲。

因為有許多其他鯨魚，聽起來有許多噪音，

但你仍能聽到這微弱的叫聲。

現在讓我們切換思路，考慮一下

潛在的人類影響。

多數人類在海洋中產生的聲音

來自船隻，

這是一艘船的聲音，

為了蓋過它我不得不更大聲的說話。

想像一下鯨在500英里遠處傾聽。

可能由這類船隻造成的這一

潛在問題 將會阻止鯨魚

聽到彼此。

這已經是個長久以來的問題了，

這是一張來自課本的關於水下聲音的圖：

Y軸代表

深海中以頻率表示的環境噪音

的平均音量；

在低頻時，這條線表明

來自地球地震活動的聲音。

上面這些線

表明在這一頻率範圍內由

風浪所增加的噪音；

但在正中間有一個平衡點，

噪音主要來自人類的船隻。

現在考慮一點，這是個奇妙的事情。

就在鯨魚用來交流的這個頻率範圍內，

在我們的星球上，全球主要的噪音來自

人類的船隻，

數以千計遠處的人類船隻產生的噪音

全都彙集在一起。

下一張幻燈片顯示了

這些噪音對鯨魚用於溝通的頻率範圍的可能影響。

這是鯨的聲量，

當我們離更遠時

聲音越來越微弱。

在工業化前的海洋中，正如我們所提到的，

鯨魚的叫聲很容易被監聽到。

在一千公里範圍內

叫聲比噪音還要大；

現在，考慮到來自船隻

不斷增加的噪音，

溝通的有效距離突然

從一千公里降至十公里了，

如果這些信號是用於雌性和雄性

為了交配而相互尋找的話，牠們被分隔開了，

想像一下這可能對瀕危族群的復育上

所造成的影響。

我們也有我所描述過的

海豚用於相互聯繫的叫聲

我要播放一段露脊鯨

用來保持聯繫的叫聲，

這是當露脊鯨母鯨與幼兒分離後，

當牠們想再次重聚時

相互呼喚的叫聲。

現在，想像一下，如果在其中加入船隻的噪音，

如果船隻從旁經過，

而牠的孩子並不在身旁，母鯨應該做什麼的？

我將描述幾種對策，

一個對策是，如果你的叫聲在下面這個位置，

而噪音在這個波段內，

你可以改變叫聲的頻率，擺脫噪音的波段，

以進行更好的溝通。

賓州州立大學的 Susan Parks 做了相關研究。

她把注意力集中在大西洋，這兒是來自南大西洋的資料，

這是自70年以來典型的南大西洋聯繫叫聲，

看看到2000年時，平均叫聲發生了什麼變化。

在北大西洋中，相較於50年代至2000年的資料，

也發生了同樣的變化，

在過去50年中，

隨著我們帶入海洋的噪音越來越多，

這些鯨魚不得不改變。

這就好像，整個族群不得不

從彈奏貝司變成像男高音那樣唱歌。

這是個令人驚訝的、由人類導致的變化，

這一變化無論在時間還是空間上

都有很大的跨度。

現在我們知道，鯨魚能夠彌補噪音的影響，

通過發出更大的叫聲，如我剛才在播放船隻的聲音時所做的，

通過等待寂靜的到來，

和通過改變牠們的叫聲來擺脫噪音干擾，

對於發出更大的叫聲

或者是改變原有叫聲的頻率可能需要付出些代價，

牠們可能會錯失良機，

如果不得不等待寂靜一刻的到來，

牠們也許會錯過交流的重要機會。

因此我們要非常關注，

當棲息地裡頭的噪音

對棲息地的分隔

足以讓動物不得不付出更多心力才能溝通、

或牠們無法進行某些關鍵功能時，

這是個非常重要的問題。

我可以很高興的說，在這一領域中

具有極為前瞻的進展，

看看船隻對鯨的影響。

就船隻噪音而言，

聯合國國際海事組織（IMP）

成立了一個團體

這個團體要建立船隻靜音指南，

藉此告訴工業界如何讓船隻靜音。

並且他們已經發現，

通過更智慧的、更好的螺旋槳設計

就能減少百分之九十的噪音。

如果確實地把船殼和船隻的機械裝置

隔離、分割開來，

你就能夠減少百分之九十九的噪音。

因此，就這一點來說，這主要是成本與標準的問題，

如果這一組織能建立標準，

並且造船業採用這些標準來建造船隻，

我們現在就能看到此一潛在問題

的逐步下降；

但船隻還會造成另一個問題，看看這幅圖，

碰撞的問題。

這隻鯨魚剛好勉強躲過了

一艘快速通過的貨櫃船，避開了碰撞，

然而，碰撞是個嚴重的問題，

每年都有瀕危的鯨由於船隻的碰撞而死亡。

嘗試減少這種情況發生是非常重要的，

我會討論一下兩個非常有效的方法：

第一個方法來自芬迪灣（Bay of Fundy），

這些黑線標明了船隻

進出芬迪灣的航線；

彩色的區域

表示船隻在這航道上航行

所產生的與瀕危露脊鯨發生碰撞的風險。

原來的這條航線

正好穿過夏天露脊鯨的一個主要繁殖區域，

這使得此區存在極大的碰撞風險。

而從來不說不的

生物學家們，這回

一起來到了國際海事組織

他們請願道：

「你們能移動那條航線嗎？這只是些地表上的線條而已，

可否能把它們移到

其他風險更小的地方去？」

國際海事組織的反應非常迅疾，

「這些是新航線。」

航線已經移動過了，

如你所見，碰撞的風險小了很多。

因此，實際上，這一方法非常有希望。

我們能以創意的方式思考

減少這些風險的不同方式；

另一個方法已經由一家

船運公司獨自落實了，

啟動這一方法 涉及了船運公司

造成全球暖化的溫室氣體的排放：

快桅航運公司（The Maersk Line）審視了他們的競爭者，

看到船運業中所有人都認為：時間就是金錢

他們盡其可能的快速到達港口，

但是卻常常在港口等著。

快桅航運公司所做的是：放慢速度

他們會把速度降低一半，

這降低了百分之三十的燃油消耗，

節省了費用，

同時，這對鯨魚也有很大的好處。

如果放慢速度，會減少噪音產生，

並降低發生碰撞的風險。

因此，總結一下，我想指出，

你知道，鯨魚生活在

令人驚異的聲納環境中，

牠們進化了數千萬餘年

來利用環境

我們要非常小心謹慎的

考慮我們所做的事

可能無意中對

牠們的重要活動造成阻礙，

同時，我們需要真正的創新思考，

關於減少這些問題的創新思考，

我希望這些例子展示了

除了設立保護區之外，

還有一些不同的方向。

透過這些辦法，維護一個讓鯨魚能繼續溝通的安全海洋。

謝謝各位。

（掌聲）