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大自然里，聲音無處不在。

微風(fēng)吹過樹林，河水撞擊石頭，鳥兒掠過枝頭……這些聲音交織在一起，不僅僅是一首首美妙的交響樂，更是人們走進自然、了解自然的密碼。

對于動物來說，聲音更是其傳遞交流信息、表達個體情感的“通訊方式”。許多熱愛自然、熱愛生活的科學(xué)研究者和探索者，正努力嘗試通過各種手段，去解釋和了解其中蘊含的密碼和訊息。聲學(xué)監(jiān)測正是其中之一。

聲音里的秘密

每種動物，都有自己獨特的“語言”，訴說著生命的奧秘。

與下雨、刮風(fēng)相比，黑猩猩更不喜歡悶熱的天氣。一旦溫度較高、濕度較低，它們鳴叫的次數(shù)會更多，以表達身體的“不適”或心中的“不滿”。

在海南的熱帶雨林里，海陸蛙也會根據(jù)溫濕度的變化，“決定”如何釋放自己的魅力。晚上或凌晨是鳴叫的高峰期，到了清晨五六點，溫度升高，鳴叫行為就結(jié)束了。

聲音里潛藏的無限訊息，讓無數(shù)研究者為之著迷，并致力于運用各種手段對聲音進行捕捉與研究，期望解釋生態(tài)環(huán)境的變化規(guī)律，為生物多樣性保護提供指南。

對于科研人員來說，聲音也是研究動物行為、監(jiān)測物種豐富度和生態(tài)系統(tǒng)等方面的重要方法。

一位做過鳥類監(jiān)測和調(diào)研的科研工作者給記者分享了這樣一個故事。四川柳鶯（Phylloscopus forresti）和甘肅柳鶯（P. kansuensis）分別繁殖于我國中西部和西北部。兩個物種形態(tài)上十分接近，“它們只在翅膀、眉毛等部位有細微差異，人眼也不一定能分辨出來，但它們的聲音，也就是鳴聲存在明顯的差異。”

中國科學(xué)院動物研究所鳥類學(xué)研究組以鳴聲為切入點研究發(fā)現(xiàn)，盡管二者作為近緣物種接觸時，幼鳥可能在敏感期學(xué)習(xí)了另一物種的鳴聲，性成熟后在繁殖季鳴唱異種的鳴聲，影響了接觸區(qū)內(nèi)的物種識別，促進了近緣物種之間的雜交。但是，鳴聲差異依然參與維持了兩個物種之間的生殖隔離。

長臂猿能發(fā)出獨特的聲音，且傳播距離較遠。因此，聲音成為觀察與研究其狀態(tài)、社會行為的方式之一。

中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授范朋飛，過去20多年持續(xù)在廣西、云南等地的大山深處駐扎蹲點調(diào)研，從事長臂猿的行為生態(tài)和保護生物學(xué)研究，尤其致力于通過研究長臂猿的聲音進行分析和探索。

2024年，范鵬飛教授團隊在權(quán)威雜志發(fā)表研究，通過對我國境內(nèi)生存的三種野生一夫二妻制冠長臂猿的種內(nèi)和種間比較，首次揭示了節(jié)奏及其變化具有促進合唱的功能，為進一步理解人類音樂的起源和演化提供了重要數(shù)據(jù)和理論支撐。

范朋飛在接受媒體采訪時表示，這個研究最重要的突破性意義，就是在動物中第一次發(fā)現(xiàn)了它們合唱的機制。

技術(shù)推進發(fā)展

如今，作為一種記錄自然環(huán)境中物種聲音類型和聲音變化研究生物多樣性的新型方法，聲學(xué)監(jiān)測正被應(yīng)用于越來越多的場景中，包括野生動物行為、棲息地利用、物種豐富度和生態(tài)系統(tǒng)功能等在內(nèi)的多個方面。

比如，在鳥類監(jiān)測中，可以使用聲學(xué)監(jiān)測鑒定不同鳥種的叫聲，并估算其數(shù)量和分布情況。在蝙蝠監(jiān)測中，可以幫助鑒定不同種類的蝙蝠，并評估其數(shù)量和活動模式。此外，聲學(xué)監(jiān)測還可以用于研究魚類、兩棲動物等底棲動物，以及熊、狼、豹、長臂猿等大型哺乳動物。

這一切，都離不開數(shù)字錄音技術(shù)的進步和聲音分析方法的革新。

早期研究中，野外開展鳥類監(jiān)測和調(diào)查使用的是手持麥克風(fēng)收音，為了保證效果和質(zhì)量，每次都得用手舉半天，回去后通過軟件進行聲譜比較后，才能大概獲知所錄音的鳥是什么鳥。

如今，被動聲學(xué)監(jiān)測（PAM，passive acoustic monitoring）技術(shù)的發(fā)展，讓數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測已經(jīng)無需駐守現(xiàn)場，并且可以連續(xù)、完整且相對低成本的獲得更大物種規(guī)模、更大空間尺度的數(shù)據(jù)。監(jiān)測到的數(shù)據(jù)可以實時傳回終端，并通過軟件完成數(shù)據(jù)分析，大大提高了工作效率。

鳥類監(jiān)測，曾被林調(diào)人稱為“孤獨的馬拉松”。

而根據(jù)生態(tài)監(jiān)測行業(yè)的國家高新技術(shù)企業(yè)鼎星科技的成果顯示，如今的聲紋監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了僅用兩個小時就完成全域掃描，連藏身蘆葦叢的幼鳥啁啾都能被精準歸檔。

“從‘數(shù)鳥難’到‘秒級識別’，打開了鳥類監(jiān)測新維度?！倍π强萍歼@樣評價。

當然，聲學(xué)監(jiān)測也存在短板和挑戰(zhàn)。

一是監(jiān)測的技術(shù)路徑?jīng)Q定了聲學(xué)監(jiān)測的研究對象，僅適用于會發(fā)生聲學(xué)活動的物種；二是當出現(xiàn)容易混淆的聲音，物種辨別缺少輔證，可能造成假值；三是面對惡劣天氣或嘈雜環(huán)境時，從環(huán)境聲中剝離生物信息特別是物種信息的難度較大等。

機遇與挑戰(zhàn)并存

如今，聲學(xué)監(jiān)測正在被越來越多的研究人員和行業(yè)部門重視和參與。

中國科學(xué)院動物研究所研究員肖治術(shù)近年來致力于推進現(xiàn)代生物聲學(xué)的學(xué)科發(fā)展和學(xué)術(shù)團體建設(shè)。作為負責(zé)人之一，他牽頭組織召開了兩屆全國動物聲學(xué)科學(xué)與應(yīng)用大會，并在《生物多樣性》期刊上連續(xù)組織了兩期有關(guān)生物聲學(xué)和被動聲學(xué)監(jiān)測研究的專題。這些學(xué)術(shù)活動和研究成果，為我國生物聲學(xué)的學(xué)科發(fā)展和團隊建設(shè)搭建了良好的學(xué)習(xí)交流平臺。

肖治術(shù)告訴中環(huán)報記者，作為一門新型交叉科學(xué)，現(xiàn)代生物聲學(xué)的學(xué)科整體框架可以大致分為動物生物聲學(xué)、生態(tài)聲學(xué)、水下生物聲學(xué)、環(huán)境生物聲學(xué)、保護生物聲學(xué)和計算生物聲學(xué)等方面。

“各分支學(xué)科和前沿領(lǐng)域之間存在深度交叉和融合，是未來生物聲學(xué)發(fā)展的重要源泉和驅(qū)動力。面對生物多樣性保護、資源可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境治理，生物聲學(xué)研究也迎來了新的發(fā)展機遇?！毙ぶ涡g(shù)表示。

不過，除了機遇，研究人員也面臨不小的挑戰(zhàn)?！跋嚓P(guān)的監(jiān)測技術(shù)規(guī)范還尚未建立，不同類群、不同區(qū)域的調(diào)查研究也缺乏統(tǒng)一的標準，這些情況和問題都迫切需要推進與解決。”肖治術(shù)告訴記者。

此外，PAM技術(shù)會采集海量的聲學(xué)數(shù)據(jù)，需要高效傳送、存儲和整理原始資料，對硬件和軟件技術(shù)都提出了更高要求。而且，聲學(xué)大數(shù)據(jù)的處理依賴高效的自動化數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，需要人工智能和信號處理技術(shù)的支持。

行動已經(jīng)展開。2024年11月底，中國聲學(xué)學(xué)會生物聲學(xué)分會在?？谡匠闪?。肖治術(shù)當選為分會第一屆主任委員。分會共有48名委員，來自全國各地的高校、科研機構(gòu)和民間團體，涵蓋我國生物聲學(xué)眾多學(xué)科領(lǐng)域的優(yōu)秀代表。

“我們期望，生物聲學(xué)分會在推動學(xué)科體系建設(shè)、創(chuàng)新研究、科技服務(wù)和人才培養(yǎng)等方面發(fā)揮重要作用，以支持產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展，為滿足生物聲學(xué)相關(guān)的國家重大戰(zhàn)略需求和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展做出更重要的學(xué)科貢獻。”肖治術(shù)告訴記者。

公眾的力量也被業(yè)內(nèi)人士看重與期待。今年4月，生物聲學(xué)分會牽頭組織，啟動了“聆聽生物圈——公眾科學(xué)哨兵行動”。聆聽生物圈相關(guān)活動旨在鼓勵公眾參與生物多樣性監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境保護，提升公眾對生物圈聲景價值的認知與理解，在科研與科普之間架起橋梁和紐帶，共同建設(shè)人與自然和諧共生的美麗家園。無論是否有專業(yè)背景，人人都可以報名參與，并在專家引導(dǎo)下成為“生物圈鳴星偵探”。

“體驗自然聲景，探索萬物和鳴的秘密。”肖治術(shù)期待，更多社會公眾參與進來，提升對生物圈聲景價值的認知與理解的同時，感知生命的堅韌與美好，增強保護地球生物多樣性的意識和行動。