科学家破译鱼语!原来鱼群热闹得像菜市场

来源:英国那些事儿

人类对海洋的印象,是浩瀚无垠,是沉默空寂。

但最近几年,科学家们靠着水下听音器,发现大海充满动物的咕噜咕噜、嘀咕嘀咕、咔嗒咔哒声,热闹得简直像菜市场!

(科学家在夏威夷海域收集鱼类声学数据)

大海的喧嚣不来自海浪,而是来自海洋居民。

和人类一样,当它们斗殴、求爱、搬家、带孩子时,总要说点什么。

科学家们就像好奇心过重的隔壁邻居,偷听海底里传来的每一阵声音,他们希望破译其中的含义,并且用声音监测海洋环境。

“我们人类对海洋了解得很少,但靠着现代技术,我们能以前所未有的方式聆听海洋之歌。” 英国布里斯托大学的海洋生物学教授史蒂夫·辛普森(Steve Simposon)说。

(史蒂夫·辛普森)

海洋覆盖了地球表面近三分之二的面积,可相比陆地,人类对海洋了解得很少。

目前只有10%的海洋物种被发现,剩下200万种从未被研究。知识缺失是人类恢复海洋生物多样性最大的阻碍。

海洋之所以难以探究,是因为人类很难下去,东西也看不清。

但如果用声音代替眼睛,一切就不一样了。

声音是绝大多数海洋生物生存的基本工具。小牡蛎能靠听声音搬到健康繁茂的珊瑚礁,鲸鱼、海豚和鼠海豚能用复杂的声音帮自己导航、交流和交配。

只要在海底里安插几个水下听音器,动物们做了什么,有什么新物种出现了,环境发生了什么变化,这些科学家都能够掌握。

(科学家在安装水下听音器,装一次能听数周)

“这是一种低成本的、非侵入性的研究方式。“ 辛普森说,”如果我们自己潜水,能听到一些动物的声音,但如果把水下听音器放到珊瑚礁里,整个礁都热闹起来,一下子层次都不一样。”

辛普森是最早一批用水下听音器研究海洋生物的人。最开始,这种长得像管子的设备非常昂贵,过去十年价格降了很多,如今单个研究员能有20到30个。

现在,全球有数千台水下听音器在记录海洋的声音,各国研究员也联合起来,绘制海洋的声景。

(水下听音器)

“声景是对动物的声学记录,也是我们研究生物多样性很有效的方式。以珊瑚礁为例子,健康的珊瑚礁很吵闹,充满虾的‘劈啪’声。只要这种声音多,说明珊瑚礁很好。”

“但在2015到2016年,大片的大堡礁死亡时,这种劈啪声就消失了。这种变化很细微,往往出现在人类肉眼发现之前。当鲜艳明亮、五彩缤纷的珊瑚礁变得安静,这是它内部死亡的证明。”

(健康珊瑚礁的声音)

(发出噼啪声的虾)

除了虾的劈啪声外,科学家还用草食性雀鲷的声音来判断珊瑚礁状况。

因为对石斑鱼等肉食鱼过度捕捞,导致食草的雀鲷越来越多,其中相当一部分会主动杀死珊瑚,用来种植自己的“藻类花园”。

如果听到了太多草食性雀鲷的声音,意味着珊瑚礁遇到麻烦。

(漂亮的雀鲷)

除了监测环境外,科学家还喜欢将动物的声音和它们的行为联系起来。换句话说,他们试图破译动物语言。

“我们不停听珊瑚礁里的声音,逐渐意识到我们可以解锁语言。” 辛普森说,“特别是小丑鱼,我们正在解码它们互相照顾、斗殴、吸引配偶、照顾后代的语言。”

(可爱的小丑鱼)

辛普森经常听到“哒哒哒,哒哒哒”,像是老电影里机关枪的声音。

他们很快发现,这是小丑鱼捍卫领地时发出的攻击性声音(翻译成人类语言可能就是一堆脏话吧……)。

下面是一条雌性小丑鱼在莫雷阿岛海域,保护自己的海葵时发出的声音。

辛普森还常常听到“呱呱呱”,像是夏日夜晚,遥远池塘里发出的青蛙叫。

这是雄性雀鲷求爱的声音,它不停地“呱呱呱”,希望能赢得一个姑娘的青睐。

五线雀鲷鱼是雀鲷的一种,它也叫军士鱼,喜欢发出“咔哒”声和爆裂声。海洋声学分析师吉尔·芒格(Jill Munger)说,军士鱼将咽齿咬在一起,与鱼鳔共鸣发出独特的声音。这种声音通常和攻击行为、保护巢穴有关。

换句话说,这是军士鱼在打架时放的狠话。

(五线雀鲷鱼)

辛普森也听过这种声音,“它们喜欢将卵产在开阔的礁石上,一旦有生物靠近,就用暴躁的叫声恐吓对方”。

长时间听同一片栖息地的声音,辛普森发现雀鲷会在黎明和黄昏迎来大合唱,到夜晚会四散跑开,躲避捕食者。

这大概是每天两次的集体活动,属于鱼类的广场舞。

在美国,伍兹霍尔海洋研究所的研究员们也在使用水下听音器。今年六月,他们在《美国国家科学院院刊》上发表论文,称海豚妈妈和人类妈妈一样,喜欢对宝宝说儿语。

(海豚妈妈和宝宝)

当人类面对小宝宝时,忍不住用夸张滑稽的语调模仿宝宝说话,好像只有这样宝宝才明白。

而海豚也是一样的。研究员们发现,雌性宽吻海豚面对小海豚时,会改变说话语气,使用一种高音调的宝宝语。

他们观察了19条海豚妈妈,每一条都是如此。

这可能是为了提高宝宝学习声音的能力,也可能是提醒它“妈妈在跟你讲话”。

(海豚和宝宝交流)

辛普森和芒格说,科学家一直在用水上听音器记录声音,但最近几年进步特别大。这多亏了人工智能,能在极短的时间内处理大量声音数据。

“我们以前会让学生坐着戴耳机,记录听到的声音。现在有了机器学习,我们能一次性听完十年的数据,以及来自全球的录音。” 辛普森说。

(珊瑚礁)

数据处理是最耗时耗力的部分,现在AI完成后,科学家们能把更多力气用在分析上。

“我们还能把声音转成声谱图,让专精图像分类的机器学习模型替我们研究。它们的数据库会比我们人工听的大多了。”芒格说。

在AI的帮助下,芒格找到了一条未知种类的鱼。它发出的声音时低时高,像是“咕咕”声,在巴尔米拉环礁频繁出现。

芒格认为它可能是新物种,因为它的发声方式和其他鱼截然不同。

“在海洋里,碰到未知的声音是常有的事。我们不知道它是稀有物种还是常见物种,是大鱼还是小鱼?是全年在那里,还是产卵时才过去?”

“等未来全球的音频信息能共享,相信答案会很容易找出来。”

(雀鲷)

科学家们计划打造一个全球水下生物声音图书馆,它将收集最全的海洋声音。图书馆允许人们分享自己的数据,也能比较全球各地的数据。

打开它,估计全是鱼儿们的嘟嘟囔囔声,

看似空旷的大海,其实也很热闹啊……

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