

本文最初刊载于Hakai Magazine,这是一个关于沿海生态系统的科学与社会的在线出版物。在hakaimagazine.com上阅读更多此类故事。
在地中海,一个原型鲸鱼探测系统可以通过抹香鲸发出的咔哒声,以30至40米的精度将其定位在三维空间中——对于这些长达16米的鲸鱼来说,这只是一到两个身长的距离。在对人工声波和真实抹香鲸发出的声音进行的测试中,研究人员表明,该系统可以为附近船只提供足够的预警,使其在鲸鱼挡路时改变方向或减速。
该系统由一群来自希腊的生物和计算研究人员开发。在希腊研究与技术基金会(Foundation for Research and Technology–Hellas)的研究主任Emmanuel Skarsoulis的领导下,该团队将其新工具命名为“濒危鲸鱼避船撞系统”(System for the Avoidance of Ship-Strikes with Endangered Whales),简称SAvEWhales。这个名字反映了研究人员的希望,即如果该系统得到实施,它可以减少地中海濒危抹香鲸的主要死亡原因——船只撞击。
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SAvEWhales的设计相当简单。在希腊克里特岛以南约五公里深的希腊海沟(Hellenic Trench)附近,Skarsoulis的团队将三个浮标以一到两公里的间距呈三角形布置。每个浮标通过一条100米的缆线悬挂一个水听器,用于探测水下声音。
这三个水听器会记录下附近抹香鲸每次发出用于定位猎物的咔哒声。Skarsoulis及其同事开发了一个计算机程序,通过比较声音到达每个水听器的时间差,从而能够对鲸鱼的位置进行三角定位。但SAvEWhales的秘密武器意味着它不仅能在一个网格上定位鲸鱼。
在之前使用船只拖曳水听器监听抹香鲸的工作中,团队成员之一Alexandros Frantzis注意到,他听到的每声抹香鲸的咔哒声似乎都会重复,就像一个幽灵般的回声。直到Frantzis,希腊Pelagos Cetacean Research Institute的研究主任,与Skarsoulis讨论这个问题时,他们才找到了一个解释:第二声咔哒声是抹香鲸的声音撞击海面后反弹回来的。
通过利用这些反射声,科学家们开发了算法来计算咔哒作响的鲸鱼的深度。鲸鱼发出咔哒声时越深,原始咔哒声和反射声到达水听器之间的时间间隔就会越长。利用两次咔哒声的信息,SAvEWhales系统可以在距浮标10公里范围内,探测到900米深度的鲸鱼。通过在附近鲸鱼发出咔哒声时重复同样的计算,科学家们可以主动追踪鲸鱼的游动。未来,他们甚至可以使用该系统来警告船只,一只鲸鱼即将在此附近浮出水面,从而可能避免碰撞。
专家认为SAvEWhales是不断增长的被动鲸鱼监测系统领域的一个有益补充。康奈尔大学(Cornell University)的生物声学家Christopher Clark(他曾领导建立了波士顿港浮标网络,该网络可自动检测濒危北大西洋露脊鲸的叫声)赞赏了提供船只可即时使用的近乎实时信息的创新性。他还强调,在地中海,抹香鲸的观测非常稀少,这增加了该系统的价值。
尽管SAvEWhales前景广阔,但可能还需要一段时间才能投入永久使用。到目前为止,该系统只经过了为期两年的试点测试,Skarsoulis及其同事已经确定了一些在将其扩展为全职监测系统方面存在的障碍。这些障碍包括分析方面的挑战,例如当一群鲸鱼一起游动时,区分个体鲸鱼的难度。此外,维护一个海上系统还存在后勤障碍,因为该系统会遭受盐、阳光和风暴的持续磨损。事实上,恰好在附近的渔民目睹了最初部署的两个SAvEWhales浮标在飓风中因强洋流而被拖入水下。Skarsoulis希望有一天该系统能成为一个永久性的有线观测站。
然而,这类系统能够广泛适用的范围也存在局限性。对于那些通过歌声而非咔哒声进行交流的鲸鱼(例如同样在地中海濒临灭绝的长须鲸),表面反射分析——这使得SAvEWhales如此强大——就无法使用。
还有一个与当前时代独特相关的障碍。在项目的初步原型测试期之后,Skarsoulis于2月23日向希腊环境与能源部提交了一项提案,希望在克里特岛附近操作一个单一浮标,以便他的团队能够监测有多少抹香鲸经过该区域。第二天,俄罗斯入侵乌克兰,引发了国际能源危机。
“重要的是要指出那是环境*与能源*部,”Skarsoulis强调,并讽刺地暗示,对鲸鱼探测的兴趣可能会妨碍石油勘探。自那时起,他再也没有收到关于其提案的回复。
然而,意大利米兰Tethys Research Institute的鲸鱼研究员Nino Pierantonio表示,在地中海,这种监测是迫切需要的。船只撞击造成的死亡占该地区所有抹香鲸死亡的一半以上。此外,由于地中海的抹香鲸在基因上与北大西洋的抹香鲸不同,这一种群特别脆弱。
Pierantonio指出,希腊海沟区域的风险尤其高,该区域海洋生物丰富,是抹香鲸的热点区域。该区域受一群抹香鲸母子欢迎,它们在水面花费的时间要多得多。
Pierantonio表示,减少船只撞击的其他措施,例如要求船只在鲸鱼热点区域减速和调整航道,也将是保护地中海濒危抹香鲸的关键工具。“当改道和减速不是一个选择时,我们需要另一种方式来提醒船只鲸鱼的存在,”他补充道。