抹香鲸是地球上叫声最大的动物,它们依靠声音在漆黑无垠的深海中寻找食物。MBARI 技术让我们能够聆听它们的声音,从而对这些动物的神秘生活有了新的认识。
通过审查蒙特利湾国家海洋保护区七年来的声学数据,MBARI 的研究人员以及海军研究生院和华盛顿大学生态系统哨兵中心的合作者发现,抹香鲸在加州近海的出现比之前认为的更为常见。
研究人员还发现,抹香鲸在冬季更频繁地出现在蒙特利湾地区,这为该物种在东北太平洋的季节性迁徙提供了有力的证据。
他们于 9 月 24 日在《运动生态学》杂志上发表了他们的研究成果。
“动物通过它们发出的声音让我们了解它们的生活,”领导这项研究的博士后研究员威廉·奥斯特里希 (William Oestreich) 说。“收集声音数据使我们能够观察动物的行为,加深我们对抹香鲸等神秘动物的了解。
“我们的发现为抹香鲸的行为以及深海的季节性提供了新的见解,有助于保护这种濒危海洋哺乳动物及其赖以生存的生态系统。”
抹香鲸(Physeter macrocephalus)体长可达 16 米(52 英尺),体重可达 41 公吨(45 吨)。尽管体型巨大,但这些重要捕食者的生活仍然笼罩在神秘之中。抹香鲸潜入水下数百至数千米,以鱿鱼和鱼类为食。
就像蝙蝠在夜空中进行回声定位一样,抹香鲸在漆黑的深海中发出咔哒声来定位猎物。这些响亮而独特的咔哒声让科学家有机会通过聆听来研究它们的行为。
抹香鲸的叫声蕴含着丰富的信息,告诉我们它们的身份和行为。科学家可以通过连续回声定位的咔嗒声间隔判断个体的年龄和性别。抹香鲸发出的声音还能提供关于它们行为的线索,比如它们是在寻找食物还是成功捕食。
MBARI 拥有独特的能力,可以长期收集深海中连续的高质量声音记录。该研究所的有线观测站——蒙特雷加速研究系统 (MARS) 位于蒙特雷湾外的大陆坡上。
MARS 让研究人员能够测试和部署用于研究海洋的创新新技术,并提供监测海洋声景的平台。观测站上的水听器或水下麦克风可全天候记录蒙特利湾国家海洋保护区中心的声学数据。
“要看到抹香鲸或它独特的侧向喷水,我们必须乘船在附近。但在水下,我们可以听到一百英里外抹香鲸回声定位的独特声音,”生物海洋学家约翰·瑞安 (John Ryan) 解释说,他是 MBARI 海洋音景团队的负责人,也是最近这项研究的合著者。
“由于声音在水下传播的威力巨大,聆听极大地拓展了我们感官的范围。这种范围使我们有了第一个重要发现——抹香鲸在蒙特利湾国家海洋保护区很少见,但它们一直是该地区丰富生物多样性的一部分。”
MBARI 的研究人员开发了一种算法,可以在深水下听器记录的大量声学数据中检测抹香鲸独特的叫声。声学检测显示,在加州海岸附近,抹香鲸的叫声在冬季达到顶峰。
这与阿拉斯加湾研究人员此前报告的抹香鲸叫声夏季高峰相反。
为了了解抹香鲸发声季节性模式背后的行为,MBARI 的研究人员及其合作者将七年来的这些声音探测与最先进的模拟进行了比较,这些模拟结合了有关其他脊椎动物物种的已知运动策略的数据。
研究小组确定,在东北太平洋不同地区检测到的抹香鲸声音模式可能代表季节性迁徙运动。此前,人们认为抹香鲸是四处游荡的游牧民族,会趁机寻找食物。
抹香鲸的季节性与北太平洋过渡区 (NPTZ) 的纬度一致。NPTZ 形成于凉爽的亚极地水域与温暖的亚热带水域交汇的地方。多种海洋生物在此区域觅食。NPTZ 随季节变化而变化——冬季向南移动,夏季向北移动——与抹香鲸的活动相呼应。
抹香鲸叫声的季节性高峰并不像栖息在海面的迁徙动物(如蓝鲸)那样强烈。历史上人们认为,没有光和风,深海过程全年都保持静止。然而,生物联系将海面与深海联系在一起。
为深海动物和生态系统提供食物的有机物质雨会随着季节和每年海面生产力的繁荣而变化,并滴落到深海。
MBARI 对抹香鲸的最新研究提供了迄今为止最有力的证据,证明这种顶级深海捕食者会经历季节性迁徙。抹香鲸迁徙的更微妙信号反映了深海整体的季节性减弱。
“深海的研究充满挑战,但我们知道生活在那里的动物对地球的健康起着至关重要的作用。鲸鱼将碳储存在体内,并将营养物质输送到水体深处,在海洋食物网和碳运输中发挥着重要作用。
“通过聆听深海最大的捕食者之一的声音,我们可以了解深海生态系统的更大模式,”资深科学家凯利·本努瓦·伯德 (Kelly Benoit-Bird) 说,他是 MBARI 声学海洋生态学团队的负责人,也是最近抹香鲸研究的合著者。
这些发现还可以帮助决策者对这些濒危的海洋巨物及其赖以生存的环境实施保护。
“为了管理人类与野生动物之间的互动,我们首先需要了解动物在哪里以及它们在做什么。这项研究迈出了重要的第一步,揭开了这种难以捉摸的海洋捕食者的神秘面纱,并有助于指导负责任的管理,”Oestreich 说。
MBARI 自 2015 年以来记录的数百 TB 连续音频数据中隐藏着更多重要发现的机会。MBARI 通过其 AWS上的开放数据项目与全球研究人员、政策制定者、教育工作者和音响艺术家社区分享这一独特的数据集。