海洋拥有其独特的低语,如今科学终于能够为其命名。一项新技术使我们能够“聆听”鱼儿的声音,并识别出在任何特定时刻发出声音的鱼类,从而在不打扰珊瑚礁生物的情况下,为我们打开了一扇前所未有的窗口,得以窥见珊瑚礁的生命。
这项由FishEye合作组织牵头,联合康奈尔大学和阿尔托大学共同研发的技术,将空间音频与360°视频相结合,能够精准地将每种声音与发出声音的鱼类关联起来。该方案已发表在《生态学与进化方法》期刊上,代表着海洋保护领域的一项重大突破。
珊瑚礁的“耳朵”如何运作
这款名为UPAC-360的水下被动声学摄像机集成了空间音频水听器和360°全景摄像头。借助它,研究人员可以精确定位每个声音信号的来源,并将其叠加到全景图像上,从而实时查看是谁在“说话”。
这种沉浸式方法将珊瑚礁的声景转化为同步的视听轨道。声音的方向在视频中以轨迹的形式呈现,因此当鱼儿撞击、发出吱吱声或咕噜声时,系统可以直接将声音归属到声源。
另一项关键优势在于其自主部署:设备安装完毕后即可长时间持续记录,无需潜水员或船只。这使得研究人员能够记录自然行为,避免人为因素干扰结果。
克服背景噪音一直是最大的挑战之一。珊瑚礁里充满了虾的咔哒声、吱嘎声和砰砰声,以及多种鱼类同时发出的声音。空间音频技术有助于区分不同的声源,即使个体成群游动,它们的信号相互重叠。
到目前为止他们发现了什么?

在 Curazao该系统可将声音归因于46个物种,其中超过一半的物种从未被记录为声音。这构成了最大的声学信号集合。 de peces 迄今已出版。
研究团队估计,加勒比海地区有超过700种物种会发出声音,因此目前收集到的只是冰山一角。与此同时,他们还发布了一个不断扩充的带标签音频录音库,该录音库将用于训练机器学习算法,以便在未来的录音中识别物种。
打造一款类似康奈尔鸟类学实验室开发的鸟类识别应用“Merlin”的海洋版水下导航系统,虽然距离实现还有很长的路要走,但基础工作正在逐步推进。每一种声音特征的赋予都有助于实现自动识别,使我们离快速搜索海量水下音频数据的目标更近了一步。
除了库拉索岛之外,该方法还正在其他珊瑚礁上通过持续的实地活动得到应用和验证。 长时间序列允许比较小时、季节和事件,检测群落声音活动的细微变化 de peces.
保护、管理和后续步骤

浅海热带珊瑚礁仅占海底面积的0,1%,却是近25%海洋物种的家园。由于气候变暖、污染和过度捕捞,它们的衰退使得建立灵敏的指标来监测其健康状况和恢复力至关重要。
聆听鱼儿的鸣叫声,就能获得这种精准的节奏感。声景能够提供有关关键物种的存在、繁殖和活动的信息,有助于评估生态修复工作、保护区以及应对环境压力的措施。
对于管理者和非政府组织而言,被动式、持续式和非侵入式监测有助于更有效地分配资源:明确行动方向、有效措施以及调整策略的时机。该团队计划扩充加勒比海地区的声学数据库,并在新的项目中将监测范围扩展至夏威夷和印度尼西亚。
项目负责人强调,虽然目前还没有能够立即识别所有物种的“通用助手”,但其科学实用性是立竿见影的:从检测稀有或入侵物种到记录交配期和群落组成的变化。
有了这个水下“耳朵”,研究走向了实际应用:让鱼类发声不仅仅是出于好奇,而是一种可以精确、实时监测珊瑚礁健康状况的工具,这对于保护依赖这些生态系统的人们以及指导数据驱动的政策至关重要。

