科学家识别出不列颠哥伦比亚省沿海8种岩礁鱼类的独特声音

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维多利亚大学研究团队近日在《鱼类生物学杂志》发表论文称,研究人员在加拿大不列颠哥伦比亚省沿海水域识别并归类了多种鱼类发声,首次将超过1000段水下声音与8种岩礁鱼类对应起来。

研究团队表示,尽管学界早已知道部分鱼类会发声,甚至古希腊哲学家兼科学家亚里士多德也曾在著作中提及,但由于水下环境难以精确定位声源,长期以来“哪种声音来自哪种鱼”的信息仍较为有限。

为解决声源定位问题,研究人员在不列颠哥伦比亚省巴克利湾部署水下声学定位阵列。该阵列由项目合作者Xavier Mouy设计,可通过三角测量确定声音发生的具体坐标。研究团队同时使用水下视频记录,将声学定位结果与影像信息结合,从而把声音与鱼种进行匹配。

论文称,研究人员最终将记录到的声音归属于8种岩礁鱼类,分别为:铜头鱼、刺背鱼、黑鱼、金丝鱼、朱红岩鱼、长鳍鱼、堆鲈和海带绿鱼。研究团队特别指出,金丝鱼和朱红岩鱼的发声此前未见文献记录。

在区分不同鱼类声音方面,研究团队基于47项声音特征(包括频率与持续时间等)建立机器学习模型,用于识别各鱼种叫声差异。论文举例称,黑鱼会发出类似青蛙叫的长而低沉的咆哮声,刺背鱼则常发出短促的敲击声与咕噜声。模型对声音所属鱼种的预测准确率最高可达88%。

研究还记录了鱼类在多种行为情境下的发声。论文称,除求偶或领地防卫等已知场景外,研究人员发现不少鱼类在逃避其他鱼类时也会发声。例如,铜头鱼和刺背鱼在被较大鱼类追逐时,会显著增加咕噜声的频率;研究团队也记录到鱼类在觅食与追逐等攻击性行为中发出的声音。

此外,研究团队使用立体摄像机测量鱼体长度,并发现体型较小的鱼往往发出更高频率的声音,体型较大的鱼则倾向于发出更低频率的声音。研究人员认为,这一结果意味着未来或可通过声音估算鱼的大小,而鱼体大小是管理鱼类种群的重要指标之一。

研究团队表示,下一步计划将声学识别方法用于海洋保护与监测,包括开发特定鱼种的声音探测器,以在尽量不干扰鱼类的情况下判断其栖息地分布;并尝试通过分析各鱼种叫声数量,探索基于声学记录的鱼类计数方法。团队还计划将巴克利湾采集的声音与不列颠哥伦比亚省其他地区的记录进行比较,研究鱼类是否存在“口音”或“方言”差异。

论文指出,水下声音记录具有侵入性较小的特点,声学记录器可在难以接近或能见度较低的水域连续工作数月甚至数年。研究团队认为,随着技术发展,水下声学监测有望成为保护工作与渔业管理的重要工具。

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