保护中华白海豚,我们在水下建起了“气泡长城”

作者: 王克雄

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2021-06-10 17:39:29

本文讲述了王克雄研究员在保护白鱀豚、江豚和中华白海豚方面的工作,包括对这些物种面临的威胁、听觉能力的研究以及采取的保护措施,特别是通过气泡帷幕减少施工噪声对白海豚的影响。

大家好,我是王克雄,今天给大家分享的主题是《保护白海豚》,很荣幸能和大家分享我在工作中保护白鱀豚、江豚和中华白海豚的故事。中华白海豚和我们所在的广东省关系非常紧密。在广东珠江口,有全球最大的中华白海豚群体;在湛江的雷州湾,有全球次大的中华白海豚群体。中华白海豚实际上在我国南海地区,从福建一直到广西的沿海海域都有分布。

在介绍中华白海豚之前,我先介绍下另外一种动物——白鱀豚。

白鱀豚生活在我国长江中下游,是我国特有的一种水生哺乳动物。从毕业之后,我就和淇淇在一起生活着。当时它养在水池里,我工作的小办公室和淇淇的水池,只有一个窗户之隔,所以晚上我都能听见淇淇呼吸的声音。它刚到水生所的时候,还是一个非常年轻的个体。它特别贪玩,有时候我们给它喂鱼,它为了玩水里的救生圈,连鱼都不怎么想吃,就带着救生圈过来吃鱼。到后来因为衰老,它的听力、发声能力等各种能力都非常迟钝。

2002年7月14日那天早上,训练员准备给它喂鱼的时候,发现它已经躺在水底了。当时我不在水生所,正在日本参加一个会议,后来直接从日本经上海回到武汉,等到达的时候,发现淇淇已经躺在解剖台上了。

2006年,我们组织了7个国家的科学家进行科学考察活动,这些科学家都是国际上非常知名的人士,他们在野外见过很多鲸豚类物种。我们分别乘坐两艘大型考察船,在长江航行了38天,从宜昌到上海之间往返,总共航行了3700多公里。但是,直到考察结束我们并没有找到白鱀豚,甚至连白鱀豚的踪迹都没有发现。所以,我们在国际期刊上发表论文,表示白鱀豚这个物种已经是功能性灭绝,也就是极可能灭绝,在野外很难发现。

白鱀豚、长江江豚和中华白海豚生活的环境是不一样的,分别是在淡水里和在河口、海洋里。它们的外形形态也不一样,但是它们面临的威胁是相似的。比如,它们在各自的生活环境中找不到足够的食物,也就是食不果腹,导致种群繁育变得非常慢,甚至停滞不前。这是造成物种灭绝的第一个原因。第二个原因是,人类对海洋、淡水、河流的开发利用太快了、太猛了,导致豚类的栖息地受到很大的影响。

其中最重要的就是航运和涉水施工等人类活动,导致水下的噪声增强了。对这些物种而言,这造成了很严重的影响。

大家可能会奇怪。因为我们在陆地上生活的时候,感受不到水下的噪声。但其实水下的情况和陆地上是一样的,有各种各样的声音。鱼虾会发声,海豚也会发声,更多的是我们人为引入到水下的噪声,比如航运、施工、爆破或者军事试验等等。这导致水下的噪声非常多,对豚类物种生存的影响很大。

豚类经过长期进化之后,形成了与人类完全不同的感官。人类在陆地上生活,可以凭借视觉、听觉、嗅觉等感官去感知周围的世界。但是对豚类来讲,它们感受水下世界唯一的方式就是通过声音。水下世界都是漆黑一片的,尤其是生活在长江的豚类,它们看不清周围的事物,即便看得到也看不远,更没法用嗅觉去感受世界。声音是豚类感受水下世界的唯一渠道。

那么,豚类是如何在水里找到午餐的?它必须用自己的声纳去探测。

发出的声波碰到前方目标后,辨别出鱼类,就能把鱼抓起来吃掉;如果碰到障碍物,它也会躲避;如果碰到同伴同类,它们之间会进行声通讯、声交流。所以,声音对豚类物种来说是非常重要的。人类和豚类的发声方式实际上是不一样的。人类是通过声带发声,用外耳去听。而像中华白海豚、白鱀豚、江豚等豚类,它们鼻孔下方的鼻道里有三对气囊,空气在气囊里来回运动,就产生了声音。

声音在他们头部的前额上,即在额隆上进行聚焦,像透镜把光线聚焦得很细一样,形成波束,然后发射出去,才能够精准地打中前面的目标。

另外,豚类的发声频率也和人类完全不同。理论上,人类最高能够发出20千赫兹的声音,但实际上能够发出十几千赫兹就是极限了。但是海豚发出的声音都超过100个千赫兹,江豚最高能发出139个千赫兹非常高频的声音。这是一个特征。豚类的另一个特征是发声速度非常快。

为了每时每刻都去探测周围的环境,豚类发射声音的速度是非常高的。它们需要在几十微秒的时间里就发出一个脉冲信号,然后接收声音的回波。我们很难想象这么高的发声速度。正因为有了这些特征,这些鲸豚类在水下生活得很好。但是,由于人类引入了很多噪声,导致了它们的功能出现了一些变化。

对于豚类同类之间的交流来说,声音是非常重要的,每时每刻都离不开。

淇淇和珍珍是居住在中科院水生所的两头白鱀豚,珍珍来的比较晚,淇淇来的比较早。为了避免它们打架,它们分别被放在两个相邻的水池里,中间用一块木板挡住。它们是互相看不见彼此的,只能通过声音来交流。一段时间之后,它们对彼此的声音都很熟悉了,我们就把木板子拆掉。但是它们并没有主动走到一起,还是在各自的水池里互相对望,不停地发声。我们用仪器记录下它们的声音,也就是它们之间的通讯,但是我们没法破译。

在给白鱀豚测量听力时,我们会给淇淇发出一个声音,训练它听到了声音后,主动把头抬出水面。如果持续发声它没有听到,它就会一直在水下等着。有时强度调得非常弱,淇淇一直听不见,它也不耐烦了,就用尾巴往我身上打水,或者在水池里快速游动,把波浪搅得非常高,让我很困难地站在水池里。当时训练它的时候,我是站在水下训练的。现在我们测量江豚和中华白海豚的听力时,没有用传统行为学的方式,改用了听觉电生理的方式。

我们在水下放一个换能器,俗称“水下麦克风”,用它发出声音,并且在中华白海豚身上贴电极贴。这种电极贴类似医学心电成像的电极贴,对海豚本身是不会有任何伤害的。

在白海豚的听觉研究中,我们也发现了和人类一样的规律,即白海豚的年龄越大,听觉能力越差。上图中,左边的白海豚的年龄大约13岁,它最敏感的声音频率是45个千赫兹。即便把45个千赫兹的声音调得非常弱,它也听得见。而右边的白海豚年龄有45岁,它最敏感的声音频率只有38个千赫兹,显然它对声音的敏感度下降了很多。人和豚类的听觉能力是一样的,越老听觉能力越差。

港珠澳大桥已经建成通车,它是非常壮观的大桥,横跨了珠江口中华白海豚保护区。它在建设期间产生了严重的施工噪声污染。建造大桥与隧道连接的人工岛时,需要用下图左上那样很大的桩围起来在里面填沙。一根桩的直径是22米,高度是40米。我们要把巨大的桩打到海底去,必须用很大的液压锤才能打进去,在锤打的过程中会产生很大的噪声。

除此之外,桥墩的建设、水下隧道的建设等等,都产生了很大的噪声,这些噪声会对白海豚造成很大影响。

针对施工噪声污染,我们采取了很多种措施,其中最重要的措施是气泡帷幕。我们在水底铺一个很长的塑料管,它可以耐高压。在塑料管表面打很多1个毫米直径的小孔,然后在管子内注入高压空气。由于高压压强很大,气体能从小孔里冒出来,一直冒到水面上上去,在水体形成一圈气泡帷幕。我们在气泡帷幕里面进行工程施工,海豚在气泡帷幕外面生活,它们就不会受到施工噪声的影响。

我希望今天的演讲能给大家留下这四点信息。

第一,水下并非是寂静无声的世界,实际上水下世界非常嘈杂,各种声音都存在。第二,人为引入到水下的噪声对水体来讲是生态污染,更是对水生动物的污染。第三,豚类对声音是非常敏感的,人为引入的水下噪声对它们是一种伤害。如果噪声过强,对它们生命的各个阶段,包括捕食、个体之间的交流、目标的探测等等,都会造成很大的伤害。第四,我们通过各种方式减少水下噪声污染,也是对水生物种的保护措施。

这种方式既是为了保护好豚类,也为了保护会发声的其他鱼类。保护好鱼类,豚类的饵料、食物资源就会非常丰富,这样水下的生态食物链也能持续发展下去。

我今天就分享这些,谢谢大家!

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