Антропогенный шум стал преобладающим звуком в океане
Carlos M. Duarte et al. / Science, 2021
За прошедшие десятилетия человечество полностью преобразило звуковые ландшафты океанов. Судоходство, добыча полезных ископаемых и военные учения резко повысили уровень антропогенного шума, а вот звуков, производимых животными, наоборот, стало меньше, поскольку численность морских организмов сократилась из-за промышленного вылова и разрушения среды обитания. Изучив исследования по данной тематике за сорок лет, специалисты выяснили, что изменения звуковых ландшафтов серьезно вредят морской фауне. Чтобы избежать этого, авторы рекомендуют законодательно ограничить уровень антропогенного шума в океанах. Обзор опубликован в статье для журнала Science.
Если вы хотите понять, как сильно человечество изменило окружающую среду, просто прислушайтесь. Даже за городом вы наверняка услышите голоса людей, шум дороги или гул летящего самолета. При этом пение птиц или стрекот насекомых в последние десятилетия постепенно смолкают, ведь численность этих существ сокращается. Подобная трансформация звукового ландшафта вызывает сильное беспокойство у экологов.
Может показаться, что океан, в отличие от суши, звучит точно так же, как и до промышленной революции, то есть его звуковой ландшафт состоит из шумов, произведенных живыми организмами, например, поющими китами или кормящимися рыбами (биофония), и неживой природой (геофония) с незначительным вкладом шумов из антропогенных источников (антропофония). Однако в последний десятилетия многочисленные морские суда, добыча полезных ископаемых и военные учения производят все больше шума.
Команда исследователей во главе с Карлосом Дуарте (Carlos M. Duarte) из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы решила выяснить, насколько сильно такой шум искажает естественные звуковые ландшафты океанов и как отражается на жизни морских обитателей. Для этого авторы проанализировали результаты исследований, посвященных влиянию антропогенного шума на океанские экосистемы и проведенных в течение последних сорока лет.
Дуэрте и его коллеги обнаружили, что произведенные людьми шумы все сильнее искажают естественные звуковые ландшафты. Особенно сильно это влияние заметно в зонах с развитой нефтедобычей, таких как Северное море (здесь регулярно проводится сейсмическая геологоразведка), и промышленным рыболовством (рыбаки активно используют эхолоты для поиска рыбьих косяков и скребут морское дно тралами). А на основных морских транспортных путях за последние 50 лет в 32 раза вырос уровень низкочастотного гула, сопровождающего движение судов. Авторы перечисляют и множество других источников антропофонии от взрывов динамита, который все еще используют для рыбалки в Африке и тропической Азии, и детонации утонувших снарядов времен Второй мировой войны до людей, отдыхающих на пляжах и пускающих фейерверки.
Люди меняют звуковые ландшафты океанов не только за счет шумового загрязнения. Промышленный вылов разнообразных морских организмов и разрушение среды их обитания заметно уменьшили их численность, в результате чего уровень биофонии снизился. Например, из-за китобойного промысла в океанах стало намного меньше китов, так что их песни теперь слышны реже. Тише стало и на коралловых рифах, поврежденных антропогенными изменениями климата. А в некоторых местах уровень антропогенного шума настолько силен, что морские животные покидают их или замолкают.
Человечество повлияло даже на характер геофонии. Например, звуковые ландшафты полярных морей меняются по мере того, как из-за климатических изменений в них образуется все меньше льда. В тропиках же из-за роста температур увеличивается частота и мощность штормов, так что их вклад в шум океана увеличивается.
Исследования показывают, что морские животные сильно страдают из-за изменившихся звуковых ландшафтов океана. Так, некоторые морские млекопитающие получают физические повреждения из-за шума, который производится во время сейсморазведки или военных учений. Однако чаще влияние антропофонии не такое прямое. Ряду видов постоянный шум, производимый людьми, мешает общаться с сородичами, а также находить добычу и ощущать приближение хищника. Также предполагается, что затихающие по вине человека коралловые рифы или водорослевые леса привлекают меньше мальков рыб и личинок беспозвоночных, что ускоряет деградацию этих экосистем.
Проанализировав 538 исследований, авторы обнаружили многочисленные доказательства вреда, который антропогенный шум наносит морским обитателям. Негативные эффекты были выявлены в 85-94 процентах работ, в которых рассматривалось влияние антропофонии на морских млекопитающих. Для рыб и беспозвоночных аналогичные показатели составляют 82 и 81 процента соответственно.
Хотя некоторые виды меняют поведение, чтобы сократить ущерб от антропогенного шума или даже обратить его себе на пользу (как хищные рыбы или морские млекопитающие, которые по шуму находят рыболовные суда и воруют рыбу из сетей), изменения в звуковых ландшафтах происходят слишком быстро, чтобы можно было говорить о полноценном эволюционном ответе на них.
Авторы отмечают, что, несмотря на очевидные свидетельства вреда антропогенного шума для морских экосистем, этот фактор редко учитывают при оценках влияния человека на океан или разработке инициатив по его защите. Это особенно тревожно, учитывая, что по прогнозам объем судоходства и другой человеческой деятельности в морях будет только расти.
Чтобы снизить негативное влияние антропофонии на океаны, необходимо законодательно снизить количество шума, который производят люди, например, за счет ограничения скорости судов. Дуарте и его коллеги полагают, что это незамедлительно окажет положительный эффект на морские экосистемы. Также такие решения подтолкнут развитие и внедрение технологий, уменьшающих шумовое загрязнение. Кроме того, борьба с климатическими изменениями также поможет замедлить изменения естественных звуковых ландшафтов океана.
Карантин, введенный из-за пандемии коронавируса, немного снизил уровень антропогенного шума и позволил ученым больше узнать о его влиянии на животных. В ходе наблюдений за белоголовыми зонотрихиями из окрестностей Сан-Франциско, зоологи обнаружили, что в апреле-мае 2020 года самцы белоголовых зонотрихий (Zonotrichia leucophrys) сократили амплитуду песен и снизили их минимальную частоту. Эти изменения связаны с тем, что птицам больше не требовалось перекрикивать городской шум.
Источник
Шумовое загрязнение океанов
Океан – величественное и будоражащее разум слово, вызывающее в воображении невероятные картины различных стихийных явлений – разбивающихся о скалы огромных волн, серо-черного шторма, с головой накрывающего раскачивающиеся от ветра судна, и бескрайняя водная гладь, не имеющая начала и конца.…С давних пор в человеке был заложен страх, страх неизведанных и неконтролируемых сил природы.
Океан пугал и, одновременно, притягивал к себе мореплавателей, любой, кто когда-либо слышал о нем, мечтал узнать, что таят в себе эти темные толщи вод, которые не раз уносили столько жизней, но и давали любому человеку. Со временем человек разумный и человек могучий подчинил себе большую часть Мирового океана, узнал о множестве секретов, запрятанных в его глубинах, научился спасаться от опасных хищников и охотиться на них самому.
Но вкус «победы» над стихией затмил разум и не позволил человеку открыть глаза на кажущуюся очевидной истину: природа – дом наш и каждое существо в ней, и каждая не властная нам непогода, и любое иное ее проявление, всё находится на своем месте, и нет ничего в мире рациональней и гармоничней.
Влияние шумового загрязнения на животных
К сегодняшнему дню мы наблюдаем печальную картину – по всему миру выбрасывается на пляжи и погибает огромное количество китов, касаток, дельфинов и других крупных обитающих в воде животных. Происходит это из-за так называемого «шумового загрязнения» – перенасыщения вод Мирового океана звуковыми волнами в диапазоне от 20 до 300 герц. Именно такой диапазон используется китовыми для получения и передачи информации. Эволюционно сложилось так, что именно слух стал основным инструментом, помогающим животным выжить – услышав угрожающие звуки, животные испытывают стресс и немедленно спасаются бегством, чтобы оказаться как можно дальше от источника угрозы.
Звуком многие животные заявляют о себе, это неотъемлемая часть брачных игр большинства животных. Не исключением являются и киты, а также большая часть остальных крупных жителей вод. Потерявшийся малыш кита может найти свою маму, обмениваясь с ней сигналами, а о надвигающемся шторме все могут быть оповещены еще задолго до того, как он доберется до места пребывания животного. Все это стало возможным благодаря свойству воды, как отличного проводника звуковых волн. Это явление можно сравнить с тем, как воздух пропускает свет, который мы можем увидеть даже от звезд, находящихся в мириадах километров от нас. А это значит, что китовые могут слышать звук, находясь в другом конце земного шара, как мы можем говорить по телефону.
Но с появлением различных благ цивилизации возникла опасность шумового загрязнения Мирового океана в такой степени, которая стала критической даже для некоторых популяций существ. Животные, в попытке спастись от невыносимого шума, выплывают на мелководье, где, выносимые на берег волнами, погибают от обезвоживания. Кроме того, исследователями было обнаружено, что у большинства погибших китов произошло кровоизлияние в мозг – слуховой аппарат не выдержал перегрузки. Из-за декомпрессии у некоторых китов проявляется эмболия, отмечены также очаги воспалений во всех органах.
Как происходит шумовое загрязнение?
Каким же образом происходит непосредственное шумовое загрязнение? Известно, например, компании по добыче полезных ископаемых исследуют мировой океан с помощью эхолотов и подводных пушек – это изобретение позволяет исследовать рельеф дна мирового океана благодаря выстрелу, который затем отражается от морских глубин. Обычно таких пушек на корабле от 10 до 40, все стреляют одновременно, раз в 10-12 секунд. Такие исследования могут длиться месяцы и инициироваться не одной страной. Трудно представить себе, что ощущают в это время животные, ведь даже для человеческого слуха эти звуки настолько неприятны, что от прослушивания дольше 10 минут вызывают приступы тошноты и головокружения.
Другой источник – транспортные и грузовые суда, шум их моторов также глушит китовых, не позволяет самке выбрать самца, не дает вовремя узнать о шторме и как следует прокормиться. Известно также, что многие современные боевые корабли имеют на борту сонары со звуком средней частоты, которые используются для обнаружения целей, например подводных лодок.
Погибают и глохнут гладкие киты, дельфины, касатки. Страдают не только животные в океане, но и люди, которые зависят от него и питаются его ресурсами. Стали известны случаи, когда из-за поисковых компаний с сейсмической разведкой улов сократился на 60%. И рыба после таких исследований не возвращается.
Как бороться с шумовым загрязнением?
Выход есть. Учеными предлагаются такие способы, как сокращение шума – с помощью изготовления и применения эффективных двигателей можно не только снизить шумовой уровень, но и сократить экономические затраты на топливо. Пониженный уровень шума выгоден также для военного флота – чем меньше шум, тем меньше вероятность быть замеченным противником. То есть, чем эффективнее судоходство, тем больше пользы для всех.
Другой предложенный вариант – двигаться на меньшей скорости (это тоже сократит издержки на топливо), вместе с тем улучшив эффективность разгрузочных инстанций на побережьях.
Для военно-морских и иных структур необходимо повсеместно ввести экологический мониторинг, на основании данных которых целесообразно строить маршрут. Это позволило бы обходить места, где наиболее высок вред для популяций.
Для всех приборов, принцип действия которых основан на звуколокации, можно и нужно найти альтернативу, например, вместо подводной пушки ввести в эксплуатацию вибросейс, который работает на низких частотах и позволяет получить гораздо более качественную картинку подводного дна.
Последним и наиболее значимым способом является поиск альтернативных источников энергии – запасы нефти и газа могут иссякнут, а это означает, что найти им замену придется в любом случае. Это позволит исключить из мирового океана любые изыскательные виды работ и значительно снизить шумовую нагрузку.
Можно заключить, что человек является первопричиной всех настигающих его бед, и только имея сильные руки и доброе сердце, мы сможем исправить все те ошибки, которые совершило человечество за многие годы своего существования.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Как люди заполнили океан шумом
О чем поют киты?
Выражение «нем, как рыба» — не больше, чем фигура речи, причем устаревшее. Ученые давно доказали, что рыбы умеют издавать различные звуки, равно как и многие другие морские обитатели, включая креветок. Однако самыми разговорчивыми остаются китообразные, к которым относят не только китов, но и дельфинов, нарвалов, кашалотов, морских свиней и многих других.
Звуковые волны в воде распространяются примерно в пять раз быстрее, чем в воздухе, благодаря более высокой плотности среды, и услышать что-либо под водой на большом расстоянии гораздо проще, чем увидеть. Поэтому китообразные практически полностью полагаются на слух и на голос, как человек на зрение. Звуки, которые издают подводные млекопитающие, за мелодичность, певучесть и повторяющийся характер ученые окрестили «песнями китов». Однако морские обитатели используют их в практических целях. Это один из основных способов ориентации в пространстве и навигации, охоты, миграции и коммуникации. От того, насколько хорошо другие особи слышат их «песни», зависит, найдет ли кит еду и партнера, сможет ли научить молодняк основным правилам охоты и выживания, не потеряет ли детеныш родителей и дойдет ли сигнал бедствия до остальных.
Поскольку внешних ушей у китов нет, звуки они воспринимают нижней челюстью, от которой резонанс распространяется на внутреннее и среднее ухо. Обоняние у них, наоборот, атрофировано, а зрение развито недостаточно, поэтому безопасность звукового пространства — жизненно важная вещь для всего океана. Между собой киты могут общаться на расстоянии в сотни и даже тысячи километров. Но в последние годы, по данным Международного фонда защиты животных, опубликованных в докладе «Шум в океане: приглушите звук»1, пространство для общения синих китов сократились на 90% — и, разумеется, не без помощи человека.
Соседи, что мешают спать
За последнее столетие присутствие человека в акватории Мирового океана возросло настолько, что даже появился термин «шумовое загрязнение океана». Под ним подразумевают ущерб, который наносит водной флоре и фауне шум, вызываемый антропо- и техногенными факторами. Их можно объединить в три большие группы — суда, разведка полезных ископаемых и военные гидролокаторы.
Пассажирские лайнеры, супертанкеры, круизные и грузовые суда уже давно делят с дельфинами и китами водное пространство. Их движители — чаще всего гребные винты — издают во время работы шумы в диапазоне от 20 до 300 герц, который совпадает с диапазоном звуков подавляющего большинства китов. И с каждым днем океан становится все оглушительнее для его обитателей: уровень шума кораблей увеличивается вдвое каждое десятилетие в течение последних 40 лет.
Не менее губительна для подводных млекопитающих и проводимая человеком морская разведка местонахождения полезных ископаемых — в первую очередь газа и нефти. Для сейсморазведки используют пневмопушки, или аэрогенераторы, — они позволяют определить территории, потенциально содержащие нефть и газ (раньше для этих целей использовали динамит). Пушки в течение нескольких месяцев перевозят на специальном буксире, и они выстреливают сжатым воздухом в воду каждые 10 секунд. Пульсирующий звук, возникающий от этих выстрелов, достигает 259 децибел и может перемещаться на расстояния, превышающие 3000 километров от источника. Каждый день как минимум 22 корабля сейсморазведки с такими пушками на борту выходит в океан. Однако в области подводной разведки нефти и газа есть и другие громкие, во всех смыслах слова, технологии: шланговые взрыватели, установки газовой детонации, электроискровые сейсмические источники, многолучевые эхолокаторы для сейсмоакустического профилирования морского дна, и уровень их импульсного шума превышает 230 дБ. Не отстают по громогласности и военные гидролокационные системы, которые используют, чтобы точно определить местоположение цели (чаще всего подводных лодок) на большом расстоянии. Для этого они излучают мощные акустические импульсы на расстоянии в тысячи метров и принимают их обратно отраженными от цели. Такие высокочастотные (свыше 10 килогерц) акустические импульсы на считаются одними из самых мощных подводных звуковых сигналов.
Чем страшен звук
Все звуки, так или иначе связанные с деятельностью человека в подводном мире, негативно сказываются на обитателях Мирового океана. Шум винтов кораблей нередко дезориентирует морских жителей, создает трудности в общении животных, мешает им передавать друг другу информацию, несущую различный окрас (страх, боль, удовольствие, опасность, тревога, призыв). Более того, киты и дельфины не в состоянии отличить искусственные шумы от звуков, которые издают сородичи, поэтому неизбежно сталкиваются с судами — в настоящее время это одна из главных причин их гибели по всему миру.
Все гидролокаторы, эхолокаторы, пневмопушки, взрыватели, ветряные электростанции и прочие технологии производят шумы в диапазоне от 200 до 400 дБ. Для сравнения, верхний безопасный (но далеко не комфортный) предел для человека — около 130 дБ. Частота выше 160 дБ вызывает шок, контузию и разрыв барабанной перепонки. Поэтому для обитателей океана все эти звуки сравнимы, скорее, с невыносимой какофонией лязга, скрежета, грохота и выстрелов, чем с беззаботным пением птиц. Техногенные шумы настолько сильны, что нередко вынуждают китообразных целыми группами выбрасываться на берег, спасаясь от такой «звуковой» атаки. В ходе исследования, проведенного в 1993 году, были обнаружены горбатые киты, оставшиеся в области, где повторялись крупные подводные взрывы. У двух выброшенных на берег горбачей были повреждены слуховые органы, а у 5 тюленей — внутреннее ухо.
Из-за пугающих, непонятных звуков киты и дельфины теряют ориентацию в пространстве, вынужденно меняют ареал обитания, что губительно сказывается на пищевых повадках и, соответственно, здоровье. Многие и вовсе оказываются выброшенными на берег, сбившись с пути. Приняв посторонний шум за сигнал опасности или испугавшись незнакомого звука, они резко всплывают наверх, тем самым провоцируя развитие кессонной болезни — у многих найденных погибших животных обнаружены обширные кровоизлияния и пузырьки воздуха внутри, типичные признаки стремительного подъема на поверхность. Помимо этого, антропогенный шум способствует увеличению уровня глюкокортикоида — гормона, который выделяется в случае опасности и помогает справиться со стрессом. В больших количествах глюкокортикоиды подрывают иммунную систему, тормозят рост особи, снижают её способность к воспроизводству потомства и в конечном счете приводят к гибели.
Убавить громкость
Методы борьбы с шумовым загрязнением океана носят пока дискуссионный характер, поскольку самым очевидным и простым путем решения проблемы можно назвать минимизацию присутствия человека в море и океане — то есть отказаться от использования новейших технологий и установок, кораблей и гидросистем. Так, после терактов 11 сентября 2001 года США в несколько раз снизило количество морских перевозок в целях безопасности, и оказалось, что гормон стресса у китов резко упал, а случаи выброса их на берег сократились. Но в настоящий момент об отказе от использования судов, сонаров, сейсморазведки подводных территорий, инструментов нефтегазовой отрасли и других, речь, конечно, не идет. Современные меры носят, скорее, паллиативный характер: перенос морских рейсов на несколько километров в сторону от известных мест обитания подводных жителей, предложена разработка проекта специальных карт, указывающих капитанам больших судов, где можно проходить, а где — нет. Вдобавок, были созданы специальные мобильные приложения, отражающие всех находящихся близко к кораблю китов. Наиболее действенным шагом из возможных стало бы снижение уровня шума двигателей кораблей (чаще всего они шумят из-за неэффективности), но это требует времени и внушительных инвестиций.
Не пропустите документальный фильм «Оглушающий океан», премьера которого состоится 23 октября в 18:00 на Discovery Channel.
Источник