海豚频繁误入内河,原来是因为这个……

作者:王克雄
本文转载自:环球杂志社(ID:GlobeMagazine)

今年3月中旬,在广西西江水域梧州段鸳江桥附近,人们发现一头中华白海豚在溯河上行。淡水河流中突然出现一头海豚,立刻吸引了当地渔政部门、媒体和市民的注意。

其实,中华白海豚从河口水域进入到内河的情况,广东省每年都会有一两起。中华白海豚生活在河口水域,全球最大的中华白海豚群体就分布在中国广东珠江口水域,有2000多头。这些进入内河的大部分个体,绝大部分都无法重新回到珠江口,要么被紧急捕捞起来救护,要么留在内河多日后慢慢沉入河底。

珠江口的中华白海豚怎么会游到内河去,并且深入内河超过300公里呢?近年来,科研人员一直在着力探寻中华白海豚频繁误入内河的原因。

海豚频繁误入内河,原来是因为这个……

2018年6月10日,在广西钦州市三娘湾海域,一头野生中华白海豚在自由嬉戏

海豚也有老年性耳聋

海豚生活在水下,光线不足,视力的作用非常有限,但它的声纳探测能力非常发达。早期,人们并不知道海豚具有声纳探测能力,上世纪40年代中期,人们受到蝙蝠声纳的启发,推测生活在黑暗水下的海豚也具有声纳能力。之后大量的观察和研究先后证明,多种海豚具有声纳探测能力。

发声、受声是一对孪生“兄弟”,既然能发声,必定能听得到声音,否则物种的发声功能在长期演化中会逐渐退化,甚至消失。海豚既能发出声纳信号,毫无疑问也能接收声纳信号。

尽管国内外学者针对瓶鼻海豚等常见种类海豚的声纳开展了几十年的研究,也取得了大量的研究成果,但是针对中华白海豚声纳信号的系统研究却是近十余年前才开始的。

已经建成通车的港珠澳大桥是一项举世瞩目的跨海工程,大桥像一条长龙从东向西横跨珠江口水域,并且穿越了广东珠江口中华白海豚国家级自然保护区核心区水域。在大桥设计和施工期间,基于保护珠江口水域中华白海豚的迫切需求,中国科学院水生生物研究所等单位启动了中华白海豚生物声学研究。

研究人员携带用于记录中华白海豚声纳信号的水听器阵列等设备,乘船在海上寻找中华白海豚的身影。一旦发现中华白海豚群体出现,便立即将船开到它们正前方约300米的水域停船,快速布放和启动水下录音设备,一边等待中华白海豚缓缓靠近,一边记录它们的声纳信号。

海豚频繁误入内河,原来是因为这个……

2019年4月18日,在广西钦州市三娘湾海域拍摄的中华白海豚

中华白海豚无时无刻不发声,所以这种“守株待兔”的录音方式虽然耗时耗力,但长期的时间投入仍然换来了大量中华白海豚的声纳信号。基于对野外中华白海豚声纳信号的长期记录和分析,研究人员发现,中华白海豚声纳信号的平均峰值频率约109千赫兹,持续时间约22微秒,属于宽带短持续时间声纳信号,与其他小型齿鲸的声纳信号相似。

在掌握了中华白海豚声纳信号特征的同时,研究人员还测量了两头中华白海豚的听觉能力。一头是误入内河后被救护的老年个体,约40岁;另一头是长期饲养在水池中的年轻个体,约13岁。

研究人员采用听觉电生理技术分别测量了它们的听觉能力,发现它们的听阈曲线均呈“U”型,与其他海豚的听阈曲线相似。但是,研究人员发现这两头中华白海豚的高敏感频率范围明显不同,老年个体是8至64千赫兹,而年轻个体是20至120千赫兹,显然前者的频率范围比后者低。此外,研究人员还发现,在高频听觉部分,比如32至76千赫兹,老年个体的听觉阈值比年轻个体高出10至20分贝;在高于76千赫兹的听觉部分,老年个体的听觉阈值更是显著高于年轻个体,甚至超过了50分贝。

研究人员据此得出结论,和年轻个体相比,老年海豚对声音的反应更迟钝,并且老年海豚的高频听觉截止频率比年轻海豚低30至40千赫兹。这可能是老年海豚的一种自然特征,即年龄越大,对高频声信号的听觉能力越差。这种特征并不是中华白海豚特有的,国外研究人员已先后发现瓶鼻海豚、伪虎鲸等也具有这种特征,甚至人类也存在老年性耳聋现象。

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一头相当于人类“70岁高龄”的老年中华白海豚于2017年2月1日误入江门台山白沙河

水下越来越噪

由于水面的反射作用,人通常是听不到水下的声音的,但水下世界远非如人们所感受到的那样寂静无声。

在工业文明之前,海洋里的声音主要是自然声音,包括海流、风浪以及鱼虾等生物的声音,海豚的声音和这些声音合并在一起,构成了一场和谐的大合奏。但自工业革命以来,海洋里的噪音越来越强。船舶航运、资源勘探、基础设施建设、军事训练等人类活动产生的噪声越来越多,而生物的声音却因生物种群衰退和栖息地退化而减少。此外,气候变化也正影响着水下的自然声音。

不夸张地说,现在的海洋已经是一个异常嘈杂的水下世界。美国、日本、欧洲等国家和地区的许多科学家,正通过多种技术途径绘制大尺度的海洋噪声场景图,以了解和分析噪声的主要来源及其时空变化。

2007年8月在丹麦中部城市尼堡举行的首届“噪声对水生生物的影响”国际会议,可以算是一个分水岭事件。在此之前,已经有许多科学和专业会议专门讨论这一主题,但尼堡会议的独特之处是,它在考虑诸多水生物种的同时,特别关注噪声的影响。

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2017年7月20日,在珠海万山群岛海域,动物救援人员准备将一条搁浅后经治疗康复的糙齿海豚从康复池捞起,放归大海

到目前为止,该会议已在不同的国家和地区举行多次,形成了较为广泛的社会影响力。在全球范围内,人们开始认识到船舶噪声和其他工业噪声对水生生物的影响,以及通过技术和工程措施减缓不利影响的重要性和急迫性。近年来,国外已有较多报道涉及水下噪声及它对海豚的影响、水下噪声评价和控制标准,以及减缓噪声影响的工程设计和管理制度等。

现有证据表明,人为引入的噪声在多个层面影响海洋动物,影响它们的行为、生理,以及在极端情况下的生存。

国外研究人员曾经在新西兰豪拉基湾海洋公园测量了船舶航运对水下噪声的贡献,结果表明,尽管该公园是一处大型且具有重要生态意义的海湾,但是各类航行船舶对水下噪声的贡献却是非常明显的。相对于海豚的最高听觉阈值而言,5千赫兹以下的噪声源级增加了约30分贝;在航运繁忙的内港,噪声源级增加了约54分贝。

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中华白海豚生活在航运繁忙且水下噪声复杂的珠江口水域(王克雄供图)

中国科学院水生生物研究所等单位的研究人员在珠江口等水域也开展了类似研究。在港珠澳大桥人工岛施工期间,施工方使用了当时世界上最大的液压振动锤,将直径22米的钢圆筒桩打入海床。施工期间,研究人员记录和分析了打桩的水下噪声,发现打桩噪声能被3.5公里外的中华白海豚感受到,并有可能导致中华白海豚的听觉被噪声屏蔽。此外,研究人员还在海上测量了高速船舶以不同速度航行时产生的水下噪声,发现航行船舶能将水下背景噪声提高5至47分贝,并且船舶速度越快,噪声越强。这对中华白海豚的声纳探测、声通信,甚至生理方面,都有潜在的不利影响。

在开放的海洋环境中,大部分海豚能主动远离和躲避水下噪声,避免受到噪声的严重影响和伤害。但当鱼类资源不足,海豚觅食困难时,为了捕捉到足够的鱼类充饥,海豚往往无暇理会船舶噪声造成的影响和风险。

研究人员在珠江口水域布置了多台水下声音记录仪,长期连续记录水下声音,包括来自中华白海豚、发声鱼类虾类的声音和航行船舶的噪声。通过这些声音的记录时间和记录仪的位置信息,可以获得这些发声动物之间、它们与航行船舶之间的时空关系,及其昼夜变化和周年变化。研究人员对这些长年累月记录到的海量声音数据进行梳理和分析后发现,中华白海豚的活动与船舶航行之间没有直接的关系,而与鱼类活动呈正相关。

研究人员指出,这一结果并不意味着中华白海豚的活动不受船舶噪声影响,而是表明中华白海豚为了觅得足够的食物,常常将自己置身于危险的船舶航行水域。也就是说,中华白海豚是被迫在强烈的船舶噪声中捕食的,这无疑会增加被船舶撞击的风险。

研究人员在野外拍摄到的中华白海豚和其他海豚的照片中,常常会看到一些个体或者身体被螺旋桨划出一道道口子,或者背鳍被螺旋桨切掉一部分,甚至全部。几年前,在香港水域曾发现一头印太江豚,它的尾柄被船舶螺旋桨切掉了。

海豚频繁误入内河,原来是因为这个……

5月15日,在珠江口中华白海豚国家级自然保护区,潜水员下水回收布放在水下的声学记录仪器(王克雄供图)

误入内河多为老龄

研究人员目前发现,误入内河的中华白海豚基本是老龄个体,并且是单个个体,极少有年轻个体或多头个体同时误入内河。海豚喜欢群居,通常几头或十几头甚至几十头生活在一起。这些误入内河的海豚一方面可能因为年龄较大,行动较迟缓,在群体受到扰乱而分散时不能快速跟上群体而落单;另一方面是它们的听力下降(老年性耳聋),在强烈的噪声环境中难以听见同伴的声音,因与同伴失去声音联系而落单。

此外,海豚误入内河还与当时的河口水流量有关。当流量过大时,淡水进入河口的区域变大,老龄海豚难以及时游出淡水区域,会在淡水区域停留较长时间捕食而误入内河;当流量过小时,海水涨潮进入河流较远,老龄海豚借助潮水误入内河捕食,而当退潮时,水位下降,受水下障碍物影响,海豚不敢穿越水底障碍离开河流区域,并且为了捕食不得不一直溯河上行,导致离河口区域越来越远。(作者系中国科学院水生生物研究所研究员)

更多内容,请参考将于2021年6月2日出版的《环球》杂志 第11期

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