从鱼类发声到海洋监测：揭秘水下声音通讯的奥秘

从鱼类发声到海洋监测：揭秘水下声音通讯的奥秘

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在缅甸的浅水区域，生活着一种体长仅1.27厘米的小鱼——小脑丹鳉。这种看似不起眼的鱼类，却能发出超过140分贝的响声，相当于人类在100米外听到飞机起飞时的噪音强度。这一发现不仅颠覆了人们对鱼类发声的认知，也揭示了海洋生态系统中声音通讯的重要性。

小脑丹鳉的发声机制堪称独一无二。研究人员通过高速摄像机、微型CT扫描和遗传信息分析，揭示了其发声奥秘。这种鱼类拥有特殊的敲击软骨、特殊肋骨和耐疲劳肌肉，通过交替使用身体左右侧的软骨挤压鱼鳔，产生高频率的脉冲声。较低频率的脉冲则是通过在身体同一侧重复按压产生的。这种双边和单边收缩的方式，使得小脑丹鳉能够发出多样化的声音。

这种独特的发声机制，使得小脑丹鳉能够在浑浊的水域中进行有效的声音交流。在视觉受限的环境中，雄性之间的竞争促进了这种特殊声学通讯机制的发展。这种现象不仅在小脑丹鳉中存在，许多其他鱼类也发展出了类似的声音通讯方式，以适应复杂的海洋生态环境。

然而，随着人类活动的不断扩张，海洋环境中的噪声污染日益严重，对鱼类的声音通讯产生了显著影响。水体中的主要噪声源包括打桩、船舶、声呐和水下地震勘探等。这些噪声不仅会对鱼类造成暂时性或永久性的听觉损伤，还会改变其集群行为、逃避行为和捕食行为。

研究表明，高强度的噪声会导致鱼类死亡率上升，影响其生长发育。即使是低强度的噪声，也可能对鱼类产生负面影响。例如，地铁振动和噪声会影响草鱼的摄食量和生长，临界振动压级为85分贝，影响半径达8.5米。此外，海上风电场的建设也会产生持续的噪声污染，对海洋生态系统造成潜在威胁。

面对日益严重的海洋噪声污染，精准的监测技术显得尤为重要。近期，由中国牵头制定的首个水声传感器国际标准《水声—5Hz-10kHz频率范围声波矢量接收器的校准》（IEC63305:2024）正式发布。这一具有里程碑意义的标准，为全球水下声波监测技术的高效应用提供了可靠保障。

该标准针对5Hz-10kHz频率范围内的压差型和同振型矢量水听器，提供了系统的校准方法和步骤。这不仅解决了商用矢量水听器在国际贸易中面临的性能校准和量值溯源需求，更为海洋生物保护提供了重要工具。

精准的水声监测能够有效追踪鱼类和水生无脊椎动物的行为与栖息环境，为生态保护政策的制定提供科学依据。随着新型水声设备的逐渐增多，科学家将能更细致地研究水域生态系统，推动可持续发展。

随着全球对海洋环境的关注不断增加，水声传感器的应用前景广阔。未来，这些传感器将不仅用于科学研究，还将在海洋资源管理、生态监测和环境保护等领域发挥重要作用。在实际应用中，水声传感器可以用于监测海洋噪声污染、捕捉海洋生物活动、优化渔业资源管理等，为可持续发展做出积极贡献。

此次标准的发布，是中国在海洋科技领域的又一重要里程碑，标志着我国在国际标准制定方面的能力不断提升，也为未来水下探测技术的发展指明了方向。随着技术的不断创新与应用的深入，水声传感器将在更广泛的范畴内发挥其独特的价值，为保护和研究海洋生态环境做出新的贡献。