有鬍子的海洋學家:象鼻海豹如何揭開深海的祕密

作者: Inna Horoshkina One

象海豹潛入人類幾乎無法抵達的深處。它們裝有微型儀器,成為南冰洋的活生生的研究人員,為科學帶來深處的數據。

南冰洋浩瀚而嚴酷。它的風暴、陡峭的冰層與無邊無際的距離,將一整個世界藏於人類視野之外。研究船鮮少來到這裡,停留的時間也不長。定置水聽器只能聽見自身周圍的一小片區域。在浪濤之上盤旋的衛星也無能為力:藏在水體深處的聲音,對它們而言是看不見的。

然而,在這片荒無人煙的海域中,始終有一群生物來回穿梭,對牠們而言,南冰洋是家園,也是獵場。

九頭雌性南象鼻海豹開始了牠們例行的、長達數月的覓食之旅。牠們穿越巨大的海洋鋒面,潛入超過一千五百公尺的深處,並緩緩漂流,恢復體力。牠們身上帶著微小的電子助手——生物聲學記錄器,捕捉著周圍的每一個聲響。

於是,動物的行進路線變成了一張移動的水下觀測網,而象鼻海豹則幫助科學家聽見了鯨魚在人類船隻從未到過之處的聲音。

南冰洋的九位旅人

這項研究由一支國際專家團隊進行:阿納托爾·格羅-馬西亞爾、馬埃爾·托爾特羅、巴蒂斯特·皮卡爾、瑪蒂爾德·米歇爾、多里安·卡佐、莎拉·巴贊與克里斯多夫·吉內。他們全都任職於法國頂尖的科學研究中心,從事海洋生態學、生物聲學與海洋觀測研究:CEBC(夏朗生物研究中心)、ENSTA Bretagne(布列塔尼國立高等先進技術學院)與 Geo-Ocean(地質海洋學實驗室)。

團隊分析了為期三年的錄音資料 自2017年至2020年,由九頭雌性南象鼻海豹所蒐集:

  • 三頭動物從阿根廷瓦爾德斯半島沿岸出發——那是該物種唯一的陸上聚居地;
  • 六頭則從印度洋南部的凱爾蓋朗群島出發,那裡棲息著全球第二大的象鼻海豹族群。

每頭動物都裝上了聲學記錄器 DTAG4——一種微型裝置,以32–38,4千赫的取樣頻率不間斷地記錄水下聲音。除了聲音之外,它還記錄壓力(深度)、磁場與動物身體的加速度,讓科學家得以了解牠在每一刻的活動。

研究人員特別仔細地研究了漂流時段——那是分析聲音的關鍵時刻,此時象鼻海豹幾乎停止主動移動,在水中緩緩下沉或上升,宛如一座隱形的電梯。

在這樣的時刻,動物自身動作所產生的噪音減弱,錄音便成為一扇通往南冰洋聲學世界的潔淨之窗。

為什麼偏偏是象鼻海豹?

南象鼻海豹是天生的極限潛水者。牠們能在開闊的海洋中待上數月,潛入遠比絕大多數傳統研究方法所能觸及的更深處。

但最重要的是——牠們的路線與科學船隻的航線並不相符。牠們的方向取決於最基本的生存需求、覓食、看不見的洋流、海底地形,以及自身獨特的策略。正因如此,動物的資料才能將科學家帶往那些鮮少、甚至從未納入船隻探險計畫的偏遠海域。

當然,象鼻海豹並非帶著「聆聽鯨魚」的任務上路。牠們依舊按照自己的法則生活,忙於覓食,而固定在牠們頭上的儀器,只是記錄下牠們游經的聲學環境。

這種方法的價值正在於這個悖論:研究平台並非航行於海洋表面,而是行進於海洋內部——與一個自然穿越不同深度、壓力與水團的活生生生物同行。科學騎在自然的背上,卻不驚擾它。

深處傳來的聲音是誰的?

錄音中捕捉到了幾種鬚鯨與齒鯨的訊號——從南極藍鯨那樣的巨獸,到較為低調的喙鯨。在某些數據集中,研究人員發現了異常活躍的生物聲學活動。

聲音的地理分佈顯示出一種與海洋大型結構相關的規律:

  • 南極藍鯨最常被記錄在極地鋒面附近——那是一道隱形的邊界,冷冽的極地水域在此與較溫暖的北方水域交會;
  • 座頭鯨——則在南冰洋印度洋扇區的亞南極鋒面附近;
  • 抹香鯨——則沿著大西洋扇區海床地形顯著落差處。

鋒面不僅僅是地圖上的線條,更是不同溫度與鹽度的水團交會的動態邊界。深處的營養物質在此湧升,孕育出磷蝦與小魚的密集聚落。隨之而來的是掠食者——包括鯨魚與其他海洋哺乳動物。這些聲學記錄首次讓我們聽見,生物是如何在這種由海洋物理學所創造的隱形結構中分佈。

然而,必須記住這種方法的侷限性。偵測到的聲音僅代表 聲學存在 該物種在該處的存在。這無法顯示發聲動物的確切數量,也不一定能確定距離聲源的精確距離。一頭活躍發聲的鯨魚可能會留下十幾個訊號,而幾頭沉默的獵手則可能未被察覺。因此,高聲學活動並不總是代表動物的大量聚集。

動物、聲音與環境——認知的三角合一

普通的水下水聽器回答的是一個簡單的問題:此時此刻,在這個地方,我身邊有什麼聲音?

安裝在象鼻海豹身上的生物記錄器,為每一個聲音增添了更多資訊:動物的完整路徑、深度、移動速度、水溫與鹽度。研究人員因此有機會將鯨魚的聲音與精確的座標、深度、水團特性,以及載體動物本身的行為,幾乎在同一個時空點上連結起來。

這引發了新的問題:

  • 鯨魚通常在哪些海洋鋒面附近歌唱與狩獵;
  • 牠們偏好哪些海床區域;
  • 牠們的存在與特定的水體特性(溫度、鹽度、壓力)有何關聯;
  • 當氣候持續改變海洋條件並導致海冰減少時,這些規律可能會如何變化。

就這樣,象鼻海豹不再僅僅是儀器的載體。牠成為了連結點,一座連接多層知識的橋樑:連結了生物的移動、行星尺度的物理現象,以及牠家園鄰居們的聲音。

海洋提醒了我們什麼?

為了接近這片浩瀚空間的奧祕,人不需要在其中開闢新的路線,也不必建造固定的觀測站。有時,只需懷著敬意跟隨那早已熟知這條路、並走了千百年的生命。

象鼻海豹在冰冷漆黑的水中划動鰭肢,尋找食物。鯨魚將聲音送往深處。洋流以看不見的絲線,牽繫起地球上遙遠的角落。科學家學習聆聽,並辨別牠們之間所產生的連結。

每一個都忠於自己的本性,但牠們共同構成了一套完整的知識體系——一場與海洋的鮮活對話。

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來源

  • Producing a New In Situ Wind Speed Product for the Southern Ocean Based on Acoustic Meteorology from Biologged Southern Elephant Seals

  • Península Valdés, Argentina - Smithsonian

  • Submesoscale ocean fronts act as biological hotspot for southern elephant seal

  • Elephant seal - Wikipedia

  • Successful foraging zones of southern elephant seals from Kerguelen Islands in relation to oceanographic conditions

  • Frontiers in Marine Science - официальный сайт

  • The founding of a southern elephant seal colony

  • A matter of life and death – Hunting tactics of Southern elephant seals

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