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原文作者：Nicola Jones

在哥倫比亞的Tribuga海灣，一條深水海峽從太平洋一直延伸到岸邊。這樣的位置很有發(fā)展為港口的潛質(zhì)，但目前只偶爾有船只行經(jīng)這片水域。海灣沿岸的小鎮(zhèn)都只是從事小規(guī)模的漁業(yè)，很多本地人使用獨(dú)木舟。海岸寧靜得令人難以忘懷：這片海幾乎沒被人類噪聲污染。這里的水下世界充滿了瀕危的座頭鯨的哨聲和嘀嗒聲，魚的咕嚕聲，以及蝦類噼噼啪啪的聲音。

船舶噪聲會(huì)影響海豚的交流。

“這是完美的催人入眠的動(dòng)物白噪聲?！盞erri Seger說，她是加利福尼亞州圣塔莫尼卡市的海洋科技企業(yè)Applied Ocean Sciences的研究人員，正在研究這個(gè)地區(qū)的海洋聲學(xué)。

不過，情況很快就要發(fā)生改變了。為提升通往亞洲的航線運(yùn)力，人們正計(jì)劃在該海灣建造一座大型國際港口。從寧靜海岸到擾攘航線的轉(zhuǎn)變會(huì)擾亂座頭鯨（Megaptera novaeangliae）和其它本地種群的生活。盡管Seger希望當(dāng)?shù)氐目棺h能夠阻止港口興建，她也認(rèn)為哥倫比亞的太平洋沿岸是為數(shù)不多的地方，能夠幫我們回答海洋科學(xué)中一個(gè)急需解答的問題：人類日益加劇的聲污染對(duì)海洋生物的傷害究竟有多大？

隨著科學(xué)證據(jù)越來越多，由軍用聲納、地震探測、石油鉆探、清淤作業(yè)和船舶發(fā)動(dòng)機(jī)等造成的噪音問題正快速引起國際關(guān)切。短促而響亮的聲浪能夠造成物理損傷；而持續(xù)的背景噪音，比如船舶的聲音，能夠改變從交流到覓食的一系列系統(tǒng)和行為。

Copyright: OrcaLab

“對(duì)于治理水下噪聲是有政治意愿的?！钡湂W胡斯大學(xué)的生物學(xué)家Jakob Tougaard說。去年十一月，聯(lián)合國通過了保護(hù)海洋健康的決議，其中提到“迫切地需要”通過研究與合作來解決人類活動(dòng)產(chǎn)生的水下噪聲。歐盟已經(jīng)立法要求在2020年前實(shí)現(xiàn)健康的海洋生態(tài)系統(tǒng)，其中一條規(guī)定要求保證水下噪聲不會(huì)對(duì)海洋生物產(chǎn)生“負(fù)面影響”。航運(yùn)業(yè)也關(guān)注著這個(gè)問題：2014年，國際海事組織發(fā)布了有關(guān)減少船只噪聲的導(dǎo)則。

但是，在科學(xué)知識(shí)中仍存在著盲區(qū)。由于噪聲無處不在，很難在已經(jīng)越來越強(qiáng)的噪聲場中弄清它的影響。我們并不清楚海洋生態(tài)系統(tǒng)能否克服或適應(yīng)噪聲——又或者噪聲是否會(huì)使已經(jīng)倍受環(huán)境壓力的種群瀕臨崩潰。所以研究者成了聲音勘探者，四處搜尋寧靜和喧囂的區(qū)域，努力如實(shí)記錄下在環(huán)境聲量變化的過程中究竟會(huì)發(fā)生什么。研究項(xiàng)目包括針對(duì)波羅的海中運(yùn)輸航線改道的影響的自然實(shí)驗(yàn)，也有關(guān)于加拿大溫哥華附近海域試行船舶減速的結(jié)果的調(diào)查。

在海洋生態(tài)受到威脅的大環(huán)境下，氣候變化可能是更大的問題，海洋酸化和污染也不可忽視。但研究者擔(dān)心背景噪聲會(huì)成為壓垮瀕危物種的最后一根稻草。“兩種壓力源共同作用不是簡單的A加B，”加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)的生物學(xué)家Lindy Weilgart說，“它們的整體負(fù)面影響比各部分的單獨(dú)影響相加要大?！?/p>

遠(yuǎn)非寂靜的世界

幾十年前，我們對(duì)海洋噪聲了解甚少。1956年法國海洋學(xué)家Jacques Cousteau制作關(guān)于海洋的紀(jì)錄片時(shí)，將其命名為“寂靜的世界”（The Silent World）。這個(gè)誤稱讓今天的研究者都不禁發(fā)笑。事實(shí)上，海洋是一個(gè)喧鬧的地方：海浪，海洋生物和雨滴，都有自己的聲音。一頭座頭鯨的音量能和舷外發(fā)動(dòng)機(jī)一樣大，Seger介紹道。

人類在海洋的聲音版圖中添加了許多成分。目前還沒有海洋噪聲的世界地圖，但研究者普遍認(rèn)為，從1950年到2000年，船舶交通量幾乎翻了一番，促使噪聲大約以每十年3分貝的速度增長，相當(dāng)于每十年噪聲強(qiáng)度翻一倍（分貝是在對(duì)數(shù)尺度上計(jì)量的）。聲音在空氣和水中的傳播是不一樣的，很難比較這兩種環(huán)境。但用于探測海床油氣的氣槍震源的爆炸聲堪比火箭發(fā)射或者水下炸藥爆破的聲音；船舶發(fā)動(dòng)機(jī)和石油鉆探則能達(dá)到搖滾音樂會(huì)的喧鬧程度（參見“聲音的海洋”）。其中有些聲音在幾百公里外都能聽到。

來源：改編自Seiche

發(fā)生問題的最明顯標(biāo)志是海灘上開始出現(xiàn)大量死亡的喙鯨?？赡苁鞘艿皆肼暤捏@嚇，它們潛入水底，引發(fā)了減壓病，導(dǎo)致大腦和心臟大出血。20世紀(jì)前半葉，研究者只記錄下了七次大規(guī)模的鯨類擱淺；但是從1950年到2004年，自從高功率聲納引入航海作業(yè)，有了超過120次記錄。研究表明，暴露于噪聲中會(huì)損害鯨類的耳朵，造成聽力喪失。噪聲也會(huì)影響無脊椎動(dòng)物，比如抑制扇貝幼體的發(fā)育。西雅圖鯨類保護(hù)組織Oceans Initiative的聯(lián)合創(chuàng)始人Rob Williams說，2017年有研究報(bào)道稱，地震勘測的爆破聲能夠穿透水體，殺死遠(yuǎn)在一千米以外的浮游動(dòng)物。聲束將它們驅(qū)散，就像“修草坪一樣”。

背景噪聲也對(duì)海洋生物有影響。2001年紐約世貿(mào)中心雙子塔遭受恐怖襲擊后，科學(xué)家有了一個(gè)難得的機(jī)會(huì)來研究這個(gè)問題。商業(yè)航運(yùn)被暫停后，海洋中的背景噪聲顯著降低。Rosalind Rolland是波士頓市安德森卡博特海洋生物中心（Anderson Cabot Center for Ocean Life）的海洋健康研究負(fù)責(zé)人，她當(dāng)時(shí)對(duì)露脊鯨（Eubalaena glascialis）排泄物開展了長期研究，發(fā)現(xiàn)其中應(yīng)激性代謝產(chǎn)物的含量有所降低。那是第一次在生物學(xué)上證明，暴露于低頻的船舶噪聲中與鯨類的慢性應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。

后續(xù)的研究表明，船只噪聲能夠使魚蟹等生物的應(yīng)激激素水平升高，造成它們花費(fèi)更多時(shí)間偵查危險(xiǎn)而不是照料后代。一項(xiàng)研究顯示，當(dāng)暴露于船只噪聲中，一珊瑚礁中的安邦雀鯛（Pomacentrus amboinensis）的存活率降至不及原先的一半。海豚會(huì)改變它們的聲調(diào)：周圍噪聲大時(shí)，它們的叫聲頻率變低，變化變小。一些座頭鯨則索性不再歌唱。Williams認(rèn)為這一切都很可能以尚未可知的方式改變物種之間的關(guān)系：海洋噪聲變大一定會(huì)改變誰能有效地捕獲食物，找到配偶，或者躲避捕獵者。

根據(jù)波士頓港水底記錄儀數(shù)據(jù)所制作的動(dòng)畫，顯示鯨類的哨聲和嘀嗒聲（小亮點(diǎn)）被船只進(jìn)出港口的聲音（大亮點(diǎn)）淹沒。

來源：D. Ponirakis、L. Hatch與C. W. Clark

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）在2016年提出，超過160分貝的短促噪聲足以改變海洋哺乳動(dòng)物的行為。至于長期連續(xù)的噪聲，基準(zhǔn)低于120分貝。

一個(gè)更難回答的問題是，噪聲是否是生態(tài)系統(tǒng)和生物種群能夠逐漸適應(yīng)的，抑或會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果。

也許加拿大太平洋沿岸的虎鯨（Orcinus orca）數(shù)據(jù)提供了最好的證據(jù)，證明背景噪聲可能是一個(gè)嚴(yán)重的問題。Williams等研究人員發(fā)現(xiàn)，和安靜條件下相比，暴露在船只噪聲下的居留型虎鯨減少了18-25%的喂食時(shí)間。這個(gè)區(qū)域的南方居留型虎鯨僅剩75頭，而且因鮭魚種群日益縮小，它們面臨著食物供應(yīng)急劇減少的困境， “我們不是在講生活質(zhì)量的高低，我們講的是真正威脅生存的問題。”Williams說。

“寧靜海洋”試驗(yàn)

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，紐約洛克菲勒大學(xué)的環(huán)境學(xué)家Jesse Ausubel在十年前提出了“國際寧靜海洋試驗(yàn)（International Quiet Ocean Experiment, IQOE）”的大膽設(shè)想。Ausubel之前還共同發(fā)起了一些宏大的項(xiàng)目，包括海洋生物普查（Census of Marine Life）——旨在分類記錄所有的海洋生物。2011年，他和另外幾位研究人員公開表達(dá)了自己的想法：對(duì)海洋噤聲，考察消除噪聲會(huì)帶來何種變化。

鑒于使整個(gè)海洋安靜下來哪怕是一天都是不現(xiàn)實(shí)的，這個(gè)設(shè)想被調(diào)整為一些規(guī)模較小、更加可控的項(xiàng)目。2015年，IQOE發(fā)表了它的科研計(jì)劃，如今作為一個(gè)統(tǒng)籌組織協(xié)調(diào)海洋噪聲方面的研究，但并不提供經(jīng)費(fèi)支持。它的一個(gè)主要目標(biāo)就是整合更多數(shù)據(jù)：Global Ocean Observing System是一個(gè)頗有聲望的聯(lián)合國項(xiàng)目，通過衛(wèi)星、浮標(biāo)、科考船的協(xié)作來監(jiān)測海洋環(huán)境；去年，IQOE說服它將噪聲添加到關(guān)鍵環(huán)境變量的監(jiān)測列表中，和溫度等基本環(huán)境指標(biāo)并列。

在IQOE支持的課題中，就有Seger在哥倫比亞的項(xiàng)目，以及一項(xiàng)波羅的海的自然實(shí)驗(yàn)。瑞典和挪威做出了一項(xiàng)不同尋常的決定，從明年開始，將穿越卡特加特海峽的主要航線一分為二，使這條繁忙的航路更加安全。Tougaard及其同事計(jì)劃今年夏天在這個(gè)區(qū)域部署10到20個(gè)水聽器，來記錄改變每年約8萬船次航線的作用。這些數(shù)據(jù)對(duì)其它區(qū)域來說也會(huì)有參考價(jià)值，Tougaard介紹道，例如有一條航線從嚴(yán)重瀕危的波羅的海鼠海豚（Phocoena phocoena）的沙洲繁育地旁邊穿過?！叭绻_定有影響，更改航線就很有必要，”他說，“那將導(dǎo)致航線延長，也就意味著經(jīng)濟(jì)成本增加，二氧化碳排放量增加。所以我們必須要確定才行?！?/p>

Seger說北極是另一個(gè)充滿研究機(jī)會(huì)的區(qū)域。隨著冰蓋逐漸融化，航線打開，人為噪聲將可能成為已經(jīng)處于劇變中的物種的一個(gè)主要應(yīng)激源。從2005年到2017年，該地區(qū)的航運(yùn)交通量增長了75%，已經(jīng)有一些學(xué)者建議轉(zhuǎn)移航線來避開敏感的物種。

科研人員正在巴厘島海域安裝水聽器，用以觀測Nyepi，也叫寧靜日，對(duì)海洋環(huán)境的影響。

來源：Hanggar Prasetio, CI Indonesia

Williams認(rèn)為他還找到了一個(gè)做控制試驗(yàn)的好地方。2016年，他了解到印度教有一個(gè)名叫Nyepi的傳統(tǒng)，這是保持靜默的一天，每年三月初都會(huì)在巴厘島進(jìn)行。這一天的紀(jì)念活動(dòng)非常嚴(yán)格：所有商店、機(jī)場、航運(yùn)、捕魚都會(huì)停工，連游客都被有禮貌地從沙灘引回他們的酒店房間。Williams覺得這是一個(gè)獨(dú)一無二的機(jī)會(huì)：“世界上沒有什么地方能夠停轉(zhuǎn)一天。”2017年，他去往巴厘島，在水下放置了6個(gè)水聽器來檢測靜默的效果?！奥曇魷p小幅度大約在6到9分貝。和9·11之后紐約及波士頓周邊的變化幅度差不多，”他說，“這太棒了?！彼乱徊接?jì)劃觀測珊瑚和魚類對(duì)靜默日的反應(yīng)，不過他目前還沒有具體的計(jì)劃和經(jīng)費(fèi)回去繼續(xù)研究。

保持安靜

Seger說，如同氣候變化一樣，已經(jīng)有足夠的證據(jù)表明海洋噪聲有害，應(yīng)該采取行動(dòng)，然而這一問題的范圍和緊迫性仍有爭議。幸好，比起海洋酸化或者化石燃料使用來說，噪聲降低起來更快也更容易?！熬褪歉牧悸菪龢O(shè)計(jì)，更改航運(yùn)路線，”她說，“我們可以做出切實(shí)的改變?！?/p>

在加拿大溫哥華島東南角的哈羅海峽，即Williams研究的虎鯨家族每年居留一定時(shí)間的地方，已經(jīng)有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)測試了這些改變。2017年8月到10月，經(jīng)過這條海峽的很多集裝箱船和貨船自愿將航速從最高18節(jié)（海里每小時(shí)）降低到11節(jié)。這會(huì)使它們的航行時(shí)間增加半小時(shí)，但降低了它們發(fā)動(dòng)機(jī)的轟鳴聲。這些船是在響應(yīng)港口發(fā)出的“增強(qiáng)鯨類棲息地和觀測計(jì)劃（Enhancing Cetacean Habitat and Observation, ECHO）”，去年是其第二輪試運(yùn)行。對(duì)于某些船來說，減速3節(jié)足以使噪聲強(qiáng)度減半。

在ECHO項(xiàng)目監(jiān)測的一處重要的虎鯨居留點(diǎn)，降速前后總體噪聲水平都在75分貝到140分貝之間波動(dòng)，高低取決于天氣、野生動(dòng)物和過往船只。但在2017年的降速行動(dòng)期間，噪聲降幅中位數(shù)為1.2分貝——相當(dāng)于聲音強(qiáng)度降低了24%。這個(gè)試驗(yàn)并非針對(duì)鯨類行為學(xué)而設(shè)計(jì)，但模擬試驗(yàn)預(yù)計(jì)，噪聲水平應(yīng)該比這片水域充滿令鯨類困惑的噪聲時(shí)（對(duì)虎鯨來說估計(jì)是110分貝以上）降低10%左右，使這些虎鯨更有機(jī)會(huì)填飽肚皮。2018年的完整結(jié)果尚未公布。

一頭南方居留型虎鯨在繁忙的溫哥華港冒出水面。

來源: Joan Lopez

Williams的一項(xiàng)研究表明，在一個(gè)包含1500多艘船的現(xiàn)代船隊(duì)中，有一半噪聲僅來自于15%的船舶，所以有針對(duì)性地解決最差的違規(guī)者就能很有成效?！斑@意味著我們不需要對(duì)整個(gè)船隊(duì)實(shí)施過于嚴(yán)厲的管理措施來實(shí)現(xiàn)我們的保護(hù)目標(biāo)?！盬illiams說。但是給船只補(bǔ)裝噪聲控制裝備也可能比較昂貴，迄今為止降低船只噪音的行為都是自愿的。2017年，溫哥華港的管理部門給較為安靜的船只提供了費(fèi)率折扣，使得加拿大成為世界上第一個(gè)為減少海洋噪聲提供財(cái)務(wù)激勵(lì)的國家。“在我看來，溫哥華港已經(jīng)領(lǐng)先全世界很多年了?！盬illiams說。但至今領(lǐng)受激勵(lì)的并不多：2017年，在到達(dá)該地區(qū)的約3000艘船中，僅有34艘獲得了低噪的費(fèi)率折扣。

與此同時(shí)，聲音勘探者還在幫助尋找其它降低噪聲會(huì)有益處的地區(qū)。Williams繪制出了海達(dá)瓜依附近海域環(huán)境噪聲覆蓋鼠海豚種群的重點(diǎn)區(qū)域，這片人煙稀少的群島位于英屬哥倫比亞的海岸邊，有時(shí)被稱為“北方的加拉帕戈斯群島”。也有類似的研究在關(guān)注地中海的噪聲污染。Williams指出，這類工作還可以準(zhǔn)確分辨出一些野生動(dòng)物經(jīng)常出沒但仍然幽靜原始的地區(qū)，以便加以保護(hù)。已有的保育措施，比如海洋保護(hù)區(qū)（Marine Protected Areas, MPAs），可能是引入降低噪聲的保育概念的自然之選。他說，有誰能建立世界上第一個(gè)正式的“寧靜海洋保護(hù)區(qū)”，那將一定是一個(gè)壯舉。

好消息是，噪聲污染能夠極其迅速地被解決——已有現(xiàn)成的解決方案和有效的手段去緩解噪聲風(fēng)險(xiǎn)。Weilgart說，地震勘測中常用的氣槍可以用一種水下震動(dòng)器取代，這種震動(dòng)器產(chǎn)生的聲音和峰值壓力較小，能降低傷害海洋生物的風(fēng)險(xiǎn)。Weilgart說，當(dāng)?shù)聡O(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定了離岸風(fēng)力發(fā)電廠的打樁機(jī)噪聲上限后，業(yè)界很快就采用了更安靜的方法，比如將樁柱包裹在氣泡墊中來吸收聲響。她還補(bǔ)充道，有一些公司正在開發(fā)讓樁柱下沉的方法，而非錘擊樁柱。

讓船舶變得更安靜的方式有，將發(fā)動(dòng)機(jī)提高離開船底，或者使用可降低空穴效應(yīng)的螺旋槳——空穴效應(yīng)會(huì)使水中產(chǎn)生細(xì)小的氣泡，它們爆裂時(shí)會(huì)發(fā)出很大響聲。Tougaard補(bǔ)充道，現(xiàn)代通訊技術(shù)能夠幫助船只慢慢靠近港口，而不是像從前那樣快速?zèng)_到附近，再怠速等待空船位。很多游輪如今都使用電子馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)螺旋槳，主要是為它們的付費(fèi)乘客減少噪音，但對(duì)海洋生物也有益處。

Weilgart說，所幸大部分降低船只噪聲的方式也同時(shí)能夠提升燃油利用率?！拔谊P(guān)注的就是解決方案，”她說，“我們就是需要讓那該死的噪聲降下來?！?/p>

原文以O(shè)cean uproar: saving marine life from a barrage of noise為標(biāo)題

發(fā)布在2019年4月10日《自然》新聞特寫上

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Nature|doi:10.1038/d41586-019-01098-6