出品：科普中国

作者：地星引力

监制：中国科普博览

我们都曾聆听过大自然的声音，无论是儿时还是独自旅行时，这些声音总是令人怀念，虽然这种声音可能有数百种不同的来源，但它们总是让我们觉得莫名好听、和谐。

随着科技的快速发展，这些来自大自然的声音在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。

澳大利亚的声学观测网络

（图片来源：参考文献1）

声学观测设备的架设非常简单

（图片来源：参考文献1）

而且这种声学数据确实能充分反映当地的生态系统的多样性，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（French Island）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。

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

（图片来源：参考文献2）

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的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。

利用声学诱惑青蛙前往无青蛙区域定居的实验，黑框为之前无蛙定居的实验区，星号为播放声音的设备所在位置，红色和橘色的点均为青蛙

（图片来源：参考文献3）

利用声音保护环境的尝试

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，牡蛎们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，全世界的牡蛎礁的退化都极为严重，据估计，全球目前85%的牡蛎礁都已经消失了。

牡蛎礁

（图片来源：Wikipedia）

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，引诱到的前来定居的牡蛎幼虫数量是不播放声音的区域（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。

牡蛎礁修复实验的区域，黑色星为实验区，白色星为对照区，右下图为水下播放设备设计图

（图片来源：参考文献4）

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。

不止动物，声音甚至对细菌和真菌都有作用！

上述这些研究都是针对动物的。最近，也有科学家发现，声音不仅对动物有效，还对细菌和真菌有效。

在其中针对哈茨木霉菌（Trichoderma harzianum，一种真菌，可以用作杀菌剂，抑制其他真菌生长，从而帮助植物的根部正常生长）的实验中，向它们播放白噪声后，它们从第三天就开始超速生长，在5天的实验期内，它们的生长速度提高的7倍，孢子数量增加了4倍。

(a)为接受了声音刺激的真菌，其中(b)是(a)的统计结果，(c) (d)为对照组

（图片来源：参考文献5）

大家都爱“音乐”

这一发现无疑对于陆地上的生态系统恢复具有重要意义，毕竟土壤生态系统是支撑动植物生长的基础。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。

参考文献：

1.Roe P, Eichinski P, Fuller R A, et al. The Australian acoustic observatory[J]. Methods in Ecology and Evolution, 2021, 12(10): 1802-1808.

2.Znidersic E, Watson D M. Acoustic restoration: Using soundscapes to benchmark and fast‐track recovery of ecological communities[J]. Ecology Letters, 2022, 25(7): 1597-1603.

3.James M S, Stockwell M P, Clulow J, et al. Investigating behaviour for conservation goals: Conspecific call playback can be used to alter amphibian distributions within ponds[J]. Biological Conservation, 2015, 192: 287-293.

4.McAfee D, Williams B R, McLeod L, et al. Soundscape enrichment enhances recruitment and habitat building on new oyster reef restorations[J]. Journal of Applied Ecology, 2023, 60(1): 111-120.

5.Robinson J M, Annells A, Cando-Dumancela C, et al. Sonic restoration: acoustic stimulation enhances plant growth-promoting fungi activity[J]. Biology Letters, 2024, 20(10): 20240295.

来源: 中国科普博览

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