人類對海洋的印象,是浩瀚無垠,是沉默空寂。
但最近幾年,科學家們靠着水下聽音器,發現大海充滿動物的咕嚕咕嚕、嘀咕嘀咕、咔嗒咔噠聲,熱鬧得簡直像菜市場!
(科學家在夏威夷海域收集魚類聲學數據)
大海的喧囂不來自海浪,而是來自海洋居民。
和人類一樣,當它們鬥毆、求愛、搬家、帶孩子時,總要說點什麼。
科學家們就像好奇心過重的隔壁鄰居,偷聽海底里傳來的每一陣聲音,他們希望破譯其中的含義,並且用聲音監測海洋環境。
「我們人類對海洋了解得很少,但靠着現代技術,我們能以前所未有的方式聆聽海洋之歌。」英國布里斯托大學的海洋生物學教授史蒂夫·辛普森(Steve Simposon)說。
(史蒂夫·辛普森)
海洋覆蓋了地球表面近三分之二的面積,可相比陸地,人類對海洋了解得很少。
目前只有10%的海洋物種被發現,剩下200萬種從未被研究。知識缺失是人類恢復海洋生物多樣性最大的阻礙。
海洋之所以難以探究,是因為人類很難下去,東西也看不清。
但如果用聲音代替眼睛,一切就不一樣了。
聲音是絕大多數海洋生物生存的基本工具。小牡蠣能靠聽聲音搬到健康繁茂的珊瑚礁,鯨魚、海豚和鼠海豚能用複雜的聲音幫自己導航、交流和交配。
只要在海底里安插幾個水下聽音器,動物們做了什麼,有什麼新物種出現了,環境發生了什麼變化,這些科學家都能夠掌握。
(科學家在安裝水下聽音器,裝一次能聽數周)
「這是一種低成本的、非侵入性的研究方式。「辛普森說,」如果我們自己潛水,能聽到一些動物的聲音,但如果把水下聽音器放到珊瑚礁里,整個礁都熱鬧起來,一下子層次都不一樣。」
辛普森是最早一批用水下聽音器研究海洋生物的人。最開始,這種長得像管子的設備非常昂貴,過去十年價格降了很多,如今單個研究員能有20到30個。
現在,全球有數千台水下聽音器在記錄海洋的聲音,各國研究員也聯合起來,繪製海洋的聲景。
(水下聽音器)
「聲景是對動物的聲學記錄,也是我們研究生物多樣性很有效的方式。以珊瑚礁為例子,健康的珊瑚礁很吵鬧,充滿蝦的『劈啪』聲。只要這種聲音多,說明珊瑚礁很好。」
「但在2015到2016年,大片的大堡礁死亡時,這種劈啪聲就消失了。這種變化很細微,往往出現在人類肉眼發現之前。當鮮艷明亮、五彩繽紛的珊瑚礁變得安靜,這是它內部死亡的證明。」
(發出噼啪聲的蝦)
除了蝦的劈啪聲外,科學家還用草食性雀鯛的聲音來判斷珊瑚礁狀況。
因為對石斑魚等肉食魚過度捕撈,導致食草的雀鯛越來越多,其中相當一部分會主動殺死珊瑚,用來種植自己的「藻類花園」。
如果聽到了太多草食性雀鯛的聲音,意味着珊瑚礁遇到麻煩。
(漂亮的雀鯛)
除了監測環境外,科學家還喜歡將動物的聲音和它們的行為聯繫起來。換句話說,他們試圖破譯動物語言。
「我們不停聽珊瑚礁里的聲音,逐漸意識到我們可以解鎖語言。」辛普森說,「特別是小丑魚,我們正在解碼它們互相照顧、鬥毆、吸引配偶、照顧後代的語言。」
(可愛的小丑魚)
辛普森經常聽到「噠噠噠,噠噠噠」,像是老電影裏機關槍的聲音。
他們很快發現,這是小丑魚捍衛領地時發出的攻擊性聲音(翻譯成人類語言可能就是一堆髒話吧……)。
下面是一條雌性小丑魚在莫雷阿島海域,保護自己的海葵時發出的聲音。
辛普森還常常聽到「呱呱呱」,像是夏日夜晚,遙遠池塘里發出的青蛙叫。
這是雄性雀鯛求愛的聲音,它不停地「呱呱呱」,希望能贏得一個姑娘的青睞。
五線雀鯛魚是雀鯛的一種,它也叫軍士魚,喜歡發出「咔噠」聲和爆裂聲。海洋聲學分析師吉爾·芒格(Jill Munger)說,軍士魚將咽齒咬在一起,與魚鰾共鳴發出獨特的聲音。這種聲音通常和攻擊行為、保護巢穴有關。
換句話說,這是軍士魚在打架時放的狠話。
(五線雀鯛魚)
辛普森也聽過這種聲音,「它們喜歡將卵產在開闊的礁石上,一旦有生物靠近,就用暴躁的叫聲恐嚇對方」。
長時間聽同一片棲息地的聲音,辛普森發現雀鯛會在黎明和黃昏迎來大合唱,到夜晚會四散跑開,躲避捕食者。
這大概是每天兩次的集體活動,屬於魚類的廣場舞。
在美國,伍茲霍爾海洋研究所的研究員們也在使用水下聽音器。今年六月,他們在《美國國家科學院院刊》上發表論文,稱海豚媽媽和人類媽媽一樣,喜歡對寶寶說兒語。
(海豚媽媽和寶寶)
當人類面對小寶寶時,忍不住用誇張滑稽的語調模仿寶寶說話,好像只有這樣寶寶才明白。
而海豚也是一樣的。研究員們發現,雌性寬吻海豚面對小海豚時,會改變說話語氣,使用一種高音調的寶寶語。
他們觀察了19條海豚媽媽,每一條都是如此。
這可能是為了提高寶寶學習聲音的能力,也可能是提醒它「媽媽在跟你講話」。
辛普森和芒格說,科學家一直在用水上聽音器記錄聲音,但最近幾年進步特別大。這多虧了人工智能,能在極短的時間內處理大量聲音數據。
「我們以前會讓學生坐着戴耳機,記錄聽到的聲音。現在有了機器學習,我們能一次性聽完十年的數據,以及來自全球的錄音。」辛普森說。
(珊瑚礁)
數據處理是最耗時耗力的部分,現在AI完成後,科學家們能把更多力氣用在分析上。
「我們還能把聲音轉成聲譜圖,讓專精圖像分類的機器學習模型替我們研究。它們的數據庫會比我們人工聽的大多了。」芒格說。
在AI的幫助下,芒格找到了一條未知種類的魚。它發出的聲音時低時高,像是「咕咕」聲,在帕邁拉環礁頻繁出現。
芒格認為它可能是新物種,因為它的發聲方式和其他魚截然不同。
「在海洋里,碰到未知的聲音是常有的事。我們不知道它是稀有物種還是常見物種,是大魚還是小魚?是全年在那裏,還是產卵時才過去?」
「等未來全球的音頻信息能共享,相信答案會很容易找出來。」
(雀鯛)
科學家們計劃打造一個全球水下生物聲音圖書館,它將收集最全的海洋聲音。圖書館允許人們分享自己的數據,也能比較全球各地的數據。
打開它,估計全是魚兒們的嘟嘟囔囔聲,
看似空曠的大海,其實也很熱鬧啊……