Distributed acoustic sensing reveals temporal occurrence, movement and vocal behaviour of singing fin whales in theGibraltar-Alboran maritime corridor
通过利用海底电缆上的分布式声学传感技术，研究人员揭示了在直布罗陀-阿尔伯兰走廊内鸣叫的尖细鲸表现出季节性的发声可塑性和双向移动性，表明该海峡既是迁徙瓶颈，也是社交瓶颈。
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海洋是一个广阔而黑暗的地方，在那里的声音传播得比光更快、更远。对于许多海洋动物，尤其是大鲸类而言，听觉是它们进行导航、寻找食物以及跨越数百英里进行交流的主要方式。在这些巨兽之中，长须鲸是一种特别爱“歌唱”的旅行者，以产生能够传遍整个大洋盆地的深沉、有节奏的鸣叫声而闻名。科学家们早已知道这些鲸鱼会迁徙经过直布罗陀海峡——这是一个连接大西洋与地中海的狭窄且繁忙的水道。然而，要准确了解它们何时歌唱、歌唱时去往何处，以及它们的歌声如何随时间变化，一直是一件困难的事情。传统方法，如派出携带水听器的船只，或是在天气晴朗时从远处观察，往往会错过全局，因为鲸鱼移动速度极快，且海洋过于广阔，无法完全覆盖。
为了解决这个问题，研究人员转向了一种最初为电信设计的技术：海底光纤电缆。这些电缆在海底承载着互联网和电话数据，现在正被用作巨大的监听设备。通过向电缆发送激光脉冲，科学家可以探测到声波撞击玻璃纤维时产生的极其微小的振动。这种被称为“分布式声学传感”的技术，实际上将整条电缆变成了一个个由数千个麦克风组成的阵列，使研究人员能够连续数月监听海洋，而无需部署昂贵且会耗尽电池的设备。在最近的一项研究中，科学家利用这种方法监听了直布罗陀海峡及其附近阿尔博兰海的长须鲸，揭示了此前隐藏在视野之外的关于它们季节性移动和发声习惯的详细故事。
研究团队监测了两条横跨该地区约95公里的现有光纤电缆。其中一条电缆位于塔里法（Tarifa）与休达（Ceuta）之间，另一条位于埃斯波纳（Estepona）与特图安（Tetouan）之间。他们进行了为期十个月的监测（从2022年6月到2024年2月），捕捉了长须鲸歌唱的声学特征。结果显示，这些鲸鱼不仅仅是在路过；它们在迁徙过程中也在积极地歌唱。研究发现，歌唱活动并非恒定不变，而是遵循着清晰的季节性模式。在塔里法电缆处，鲸鱼在8月中旬开始歌唱，在9月达到高峰，随后在10月下降。在埃斯波纳电缆处，歌唱始于9月，在冬季中期下降，并在1月达到最高水平。这表明鲸鱼在旅途中会持续进行繁殖展示，而不是仅在到达特定目的地时才停下来歌唱。
最令人震惊的发现之一是鲸鱼在歌唱时的移动方式。在8月份，在塔里法电缆处探测到的鲸鱼几乎都在向西移动，即离开地中海进入大西洋。这与以往视觉观测者看到的情况相吻合。然而，随着月份的变化，移动方向变得不再那么可预测。在9月份，塔里法的大多数鲸鱼是向东移动，即回到地中海。在另一条电缆处，鲸鱼在整个研究期间呈现双向移动，在任何给定月份都没有单一的主导方向。这表明直布罗陀海峡不仅仅是这些动物的一条单向高速公路。相反，它是一个“社交瓶颈”，一个雄性聚集并歌唱的狭窄走廊，可能是在为吸引雌性或在其他雄性面前建立存在感而竞争。研究人员甚至探测到了两头鲸鱼在仅几公里的距离内同时歌唱的情况，证实了这些聚集是社交事件，而非仅仅是孤独的迁徙。
研究还仔细观察了这些歌声本身，以查看是否能让研究人员辨别出正在歌唱的是哪一组鲸鱼。长须鲸的歌声以其程式化的结构而闻名，通常由一个低频音符后接一个停顿组成，并不断重复。研究人员发现，这些音符的音高极其一致，维持在20赫兹左右，这是一个非常低、非常深沉的声音。这种稳定性表明，该地区的鲸鱼共享一种共同的声学身份。然而，音符之间的间隔则具有很大的灵活性。音符之间的时间间隔取决于季节和年份。在夏末和初秋，间隔较短；而在冬季，间隔则变长。这种变异性非常显著，以至于研究人员得出结论：你不能仅仅通过观察歌声的节奏来判断是哪一个种群在歌唱。歌声是动态变化的，这意味着鲸鱼的身份并非锁定在一种单一、不变的节奏中。
这种在歌唱节奏上的灵活性挑战了旧有的观念，即科学家可以根据鲸鱼唱歌的速度快慢来轻松分类种群。研究表明，同一组鲸鱼可以在单个季节内改变其歌唱速度，且不同的群体可能会在不同时间唱出相似的节奏。这意味着保护工作需要更加细致入微。直布罗陀海峡是一个鲸鱼面临人类活动剧烈压力的场所，包括每年经过这里的数千艘船只。来自这些船只的噪音可能会掩盖鲸鱼的呼唤，使它们难以进行交流。此外，由于鲸鱼在歌唱时往往处于定向移动路径中，它们可能不太可能改变航向以避开靠近的船只，从而增加了碰撞的风险。
通过利用现有的电缆作为监听网络，研究人员得以收集到使用传统方法无法获取的海量数据。他们可以连续、全天候地追踪鲸鱼，不受天气或季节变化的限制。这种方法揭示了鲸鱼在整个迁徙季节都是活跃的，并且在旅行中持续歌唱。研究表明，直布罗陀海峡不仅是一个重要的旅行地，也是这些动物社交生活的关键区域。它是它们聚集、歌唱和互动的场所，因此是一个至关重要的保护区。该项目的成功证明了我们可以将人类工业的基础设施（如海底电缆）转化为保护自然世界的工具。它为我们提供了一种聆听海洋的新方式，为观察这个星球上最大、最神秘的生物之一的生活提供了一个清晰且持续的窗口。
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