2023-09-06 02:13:52
科学家们长期以来一直在倾听海洋的声音,但新技术正在帮助拼凑出一幅更加复杂的海浪下生命的图景。
在海面之下,海洋里充满了喧闹。无数物种的点击声、咕噜声和吠叫声构成了海洋音景——这是人类常常忽视的合唱。下面,您可以通过研究人员录制的海洋生物录音来亲耳听到其中的一些声音。
声音对于许多海洋动物来说至关重要,也是它们在海洋中生存的主要工具之一。光能到达水面以下几百英尺,但声音在水中传播的距离比在空气中的距离和速度要快得多。有些声音,特别是低频声音,如鲸鱼发出的声音,可以覆盖很远的距离——传播数千公里,穿越整个海洋盆地。
海洋覆盖了世界近三分之二的表面,在维持地球上的生命方面发挥着至关重要的作用——从我们呼吸的空气和我们吃的食物,到天气和气候模式。但我们对海洋生物的了解仍然存在巨大差距。科学家认为,目前仅发现了 10% 的海洋物种,还有大约 200 万种尚未被发现。
然而,即使我们发现了新物种,海洋生物也因过度捕捞、污染和气候变化而受到损害。缺乏对海洋生物的了解被认为是恢复海洋生物多样性的最大障碍之一。
近年来,新技术——尤其是人工智能——让研究人员开始以前所未有的方式聆听海洋之歌。对已知物种的记录正在帮助他们监测由于气候变化和其他人类影响而导致的海洋生态系统的变化。与此同时,其他人的身份尚未确定。新的水生物种一直在被发现,提供了有关海洋群落以及对地球上所有生命至关重要的生物多样性的宝贵信息。
在近250,000 种已知海洋物种中,科学家认为所有全水生海洋哺乳动物都会发出声音,至少有 100 种无脊椎动物和 1,000 种鱼类也是如此。
鱼类和无脊椎动物利用声音来实现基本的生命功能——以微小的牡蛎幼虫为例,它们利用声音引导它们到达健康的珊瑚礁。与此同时,鲸类动物(鲸鱼、海豚和鼠海豚)经过数百万年的进化,能够使用各种复杂的声音来帮助它们导航、相互交流和交配。
水下录音机(称为水听器)为研究人员提供了一种低成本、非侵入性的方式来监测世界上最黑暗的海洋环境中的生命。水听器一次可以部署数天或数周,使科学家能够实时观察海洋生物的行为、运动和对环境变化的反应。
如果我们在潜水时集中注意力,我们就能听到周围动物的声音。是当我们将水下麦克风放入珊瑚礁中时,它就会活跃起来,给我们一个全新的维度。
一开始水听器的价格非常昂贵,但过去十年价格有所下降,研究人员可以拥有 20 或 30 个水听器。现在世界海洋中有数千台水下记录仪。今年,世界首次在水下录音方面进行合作。
6 月 8 日,世界各地的科学家参加了世界海洋被动声学监测日的全球水生声音研究。研究人员比较了 250 多个地点的音频,及时创建了全球海洋音景的快照。
研究人员观察水下生物如何利用从气味和磁力到太阳和月球指南针的一切来导航他们的世界。
健康的珊瑚礁充满生命,是海洋中最喧闹的地方之一。聆听各种生物发出的声音是否存在可以很好地表明其是否健康或退化。
当我们聆听珊瑚礁的声音时,我们会同时听到许多物种的声音——通常是我们看不到的动物。音景是物种的声学记录,这对我们来说是衡量生物多样性的一种非常有效的方式。
上面健康珊瑚礁的录音充满了虾的噼啪声——这种声音定义了健康的珊瑚礁,但随着 2015-16 年大堡礁大部分死亡,这种声音就消失了。
成年珊瑚礁鱼生活在珊瑚礁上,但它们产生的卵和幼虫在公海中发育。然后幼虫返回珊瑚礁栖息地,通常是它们开始时所在的珊瑚礁。“问题是如何?他们生活在什么样的感官世界中,可以让他们选择何时何地以珊瑚礁为家。这对三周大的动物来说是一个很大的要求。
科学家们还能够将单个物种的各种噪音不仅与它们的存在联系起来,而且与它们的特定行为联系起来。
通过聆听珊瑚礁的声音,我们意识到我们可以开始解锁它们的语言。我们一直专注于小丑鱼,以解码它们用来互相照顾、互相殴打、吸引配偶、照顾后代等的声音语言。
几十年来,科学家们一直使用水听器来记录上述声音,但现在人工智能可以在短时间内分析大量数据。
我们不再让学生戴着耳机坐着听录音并记下他们发现的内容。通过机器学习,我们可以同时收听 10 年的数据,或者来自世界各地的特定时刻的录音。
人工智能的飞速发展正在消除数据处理这一瓶颈,并使研究人员能够分析更多水听器收集的更多样本。我们在水中放置的仪器越多,我们就能从更广泛的地方、更长的时间内收集到更多的记录。这也允许复制,从而获得更好的统计能力。研究比以往任何时候都多。
研究人员还在探索如何使用人工智能来实时直播和分析录音。
源:BBC
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