长江日报
武汉晚报 2024年11月29日 星期五
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为了修复生态

他们决定在户外播放“音乐”

    对澳大利亚弗伦奇岛上同一个地点遭受山火前后的声学数据对比。

    声学观测设备的架设非常简单。

    牡蛎礁。

    近年来,生态学家们开始将注意力转向自然界中的声音,发现生态系统的物种多样性与声音的复杂程度之间存在着紧密的正相关关系。当我们漫步在大自然中,耳边充盈着鸟鸣、虫叫和风吹树叶的沙沙声,这些声音不仅营造了自然的和谐美,也在潜移默化中反映了生态的健康状态。相反,如果某个区域突然变得异常安静,这往往是该地区生态出现问题的信号。

    随着科技的快速发展,这些来自大自然的声音不仅成为珍贵的个人回忆,也开始成为极为重要的科研数据,甚至是帮助我们恢复生态系统的重要工具。

    声学监测的另一个妙用

    起初,科学家们也只是进行偶尔和短期的声音数据收集,用于研究单个的濒危物种或是入侵物种的分布、习性等,比如我们经常就能在一些科学新闻中见到鸟类的观测和声音收集,这些收集活动也往往都是偶尔、短期的活动。

    科学家提出,通过建立长期的声学监测站,收集并分析监测站附近的绝大部分动物的声音,通过对声音的分辨,判断出这种声音属于哪种动物,以及这种动物的活动频率和范围,从而实现对动物的多样性调查。

    传统的动物多样性调查往往需要人工,费时费力,也不一定能收集到所有的动物数据,但声学收集设备小巧方便,还不怎么扰动环境,因此会是非常好的动物多样性调查手段。基于此,澳大利亚的科学家建设了一个由360个永久声音监听站组成的声学数据收集网络。

    而且这种声学数据确实能充分反映当地生态系统的多样性,因此自然也能作为监测当地生态系统多样性变化的指标。

    举个例子,澳大利亚弗伦奇经常遭受山火袭击,科学家们就采集到了同一个地点遭受过山火前后的24小时内的声学信号,可以明显看出其数据的不同,这种数据就反映了当地生态多样性的区别。

    在这个想法出现之后,另外一个想法也自然而然地出现了:能否在受损的环境中不断播放未受损环境下的声音,从而引诱动物重返受损环境中,这样可以快速修复受损环境。

    这一个想法并不是毫无来由的,因为我们人类已经有了很长时间地使用声学诱饵的经验。其中我们最熟悉的可能就是海洋捕鱼业,渔船会使用声学技术驱赶或引诱鱼群到特定区域。而利用声学驱赶鱼群的技术在我国明朝时候就出现了,叫作敲舟古技术,渔民敲击船板将鱼驱赶集中,然后张网捕捞,这种技术的捕捞量非常大,一度让我国东南沿海的黄花鱼等鱼种濒临灭绝,因此已经被禁止使用了。

    声诱捕捞技术则是通过在水中播放鱼类摄食、求偶、集群等的声音,来诱导相应的鱼群集中进行捕捞。这个技术在20世纪70年代开始发展,无论是日本、俄罗斯还是美国、瑞典等国家都有非常成熟的应用。

    但是最近科学家们研究的重点可不在如何引诱鱼群上,而是在诱发不同动物的特定反应上,因为很多动物实际上是通过声音信号触发繁殖、迁徙、警报等不同行为的。

    在这些方面的研究中,有科学家成功利用特定声音引诱青蛙、海鸟、蝙蝠、鱼类等前往不同的栖息地;还有科学家研究过利用交配的声音引诱青蛙和蝾螈通过高速铁道的地下隧道;还有科学家研究过利用降雨和青蛙的叫声来触发青蛙的繁殖行为等。

    牡蛎礁复苏计划

    基于这样一些研究,就有科学家成功利用声音进行了环境保护的尝试,其中一项尝试就是修复牡蛎礁。

    牡蛎礁曾是世界各地河口的常见景观,牡蛎密集聚集在浅海处的礁石上生长,形成大型牡蛎礁,从而为多个物种提供了栖息地和避难所,也为河口处提供了天然防波堤。

    但是这些年来由于人们的过度捕捞,以及石灰生产,全世界的牡蛎礁退化都极为严重,据估计,全球目前85%的牡蛎礁都已经消失了。

    因此全球各地都在探索如何重建牡蛎礁,一般使用的方法比较昂贵,首先需要在海岸浅滩处投放消过毒的死亡牡蛎壳、混凝土或石灰石碎片——因为捕鱼往往会把这些地方的坚硬基质摧毁,而牡蛎的生长又需要附着在一些坚硬物质上。再通过人工养殖牡蛎幼虫投放到这些区域。但其实真正能定居下来的牡蛎幼虫少之又少,所以牡蛎礁修复过程无法一蹴而就,需要年复一年地投放和修复,既花钱又花时间。

    有澳大利亚的科学家团队就使用了他们自己录制的正常礁石处的声音,在需要修复牡蛎礁的地方重复播放这些声音,结果发现,在3个月内,引诱前来定居的牡蛎幼虫数量是不播放声音区域(对照组)的4.4±1.6倍,其中在3月份,其引诱数量甚至是对照组的18倍。

    除此之外,还有科学家在已经受损的珊瑚礁处播放正常珊瑚礁的声音,从而引诱到了大量生活在珊瑚礁处的鱼类群落,使得该处鱼类的物种丰富度增加了50%。由于我们目前也面临着珊瑚礁退化的危机,这种方法也就让我们有更多的手段来减缓珊瑚礁生态系统退化的速度。

    鸟类回归行动

    同样,也有科学家将这一理念应用于巴尔米拉环礁,以吸引曾遭受破坏的鸟类回归。这个位于太平洋中心的小岛,历史上曾因老鼠的入侵而导致多种鸟类的绝迹。尽管科学家们成功铲除了老鼠,但鸟类并没有如期归来,因此生态系统的恢复依旧面临挑战。

    为了打破这一僵局,科学家们决定利用鸟鸣声来吸引鸟类。通过在岛上设置音箱,持续播放包括楔尾鹱、黑剪水鹱等鸟类的叫声,科学家希望能激起鸟类的好奇心,使它们重新回到这个曾是它们栖息地的地方。果然,鸟类传来的消息令科研人员欣喜,一对灰背燕鸥被吸引过来后竟然选择在此定居,并成功繁殖下一代,这也是声音疗法初显成效的标志。

    声音对微生物也有作用

    不仅动物,微生物也对声音产生反应。在弗林德斯大学,学者们进行了一项有趣的实验,检验哈茨木霉菌在声波刺激下的生长反应。研究者将真菌分为两组,一组处于无声环境,另一组则每天享受30分钟的白噪音。结果显示,后者在第5天的生长速度显著提高了7倍,产生的孢子数量上涨了4倍有余。这一发现不仅让人们对微生物的生长机制有了新的认识,也让科学家们思考如何利用声波来增强植物和真菌的抗逆性,支持生态保护。

    声音如何促进生态生长

    那么,为什么声音能如此有效地促进动植物生长呢?专家认为,声音通过多个机制对生态系统形成积极影响。对于大多数动物而言,环境的声音往往是判断生存条件的重要依据。嘈杂的环境意味着生机与丰富的资源,而寂静则常常传递出敌意和不适合生存的信号。

    而对于不具备听觉器官的微生物和植物,尽管它们可能听不到声音的存在,但声波的机械能却能深入到细胞之中,孕育出令人惊异的反应。研究表明,细菌和真菌的细胞壁上存在感受器,这些感受器能够捕捉声波,进而触发一系列复杂的信号反应,激活与生长相关的基因。此外,声波引起的电反应也能影响细胞内部的信号传递,促进生长。

    这一发现无疑对于陆地上的生态系统恢复具有重要意义,可能未来有一天,当我们漫步森林的时候会听到大喇叭正在播放白噪声或莫扎特或贝多芬,但那不是给我们听的,是给树和土壤听的。

    据科普中国