蓝鲸不依靠视觉那是通过什么方式来辨认方向的?
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蓝鲸（Balaenoptera musculus）是地球上有史以来最大的动物。尽管它的体型庞大，但它的生物学、行为和生态学的许多方面仍然让我们难以捉摸。这种壮丽的哺乳动物大部分时间都在海洋表面以下，科学家们试图解开它的奥秘。
但即使我们无法通过视觉观察蓝鲸，我们也能听到它们传播数百公里的强大声音。MBARI 研究人员及其合作者利用蒙特利湾国家海洋保护区中心的录音，发现了蓝鲸生活的新维度。我们已经了解了蓝鲸如何合作觅食，以及它们如何调整生态系统的生产力来决定何时开始每年的长途迁徙以进行繁殖。
蓝鲸（Balaenoptera musculus）是地球上曾经生活过的最大的动物，但关于它的生物学和生态学，我们仍有许多悬而未决的问题。新的研究利用 MBARI 有线天文台的水下麦克风记录的音频来更好地了解这些庞然大物的行为。图片来源：© NOAA
MBARI有线天文台上的水下麦克风（水听器）一直是研究在蒙特利湾肥沃水域季节性聚集的鲸鱼的宝贵工具。麦克风记录鲸鱼的叫声——声学数据提供了对动物行为的洞察力。
“由于鲸鱼和其他海洋哺乳动物在交流、觅食、导航、社交和繁殖等基本生命活动中使用声音，因此在海洋声景中表达了丰富的意识。我们的目标是利用这些财富来更好地了解和保护海洋生物，”MBARI 的生物海洋学家 John Ryan 说。
Ryan 和斯坦福大学的合作者之前的研究——包括即将到来的 MBARI 博士后研究员 William Oestreich——将水听器广泛的声学数据档案与实地研究相结合，以更好地了解蓝鲸的行为。
当蓝鲸潜入海洋表面下看不见时，科学家们会转向鲸鱼蓬勃发展的声音来研究它们的行为。来源：William Oestreich（NMFS 许可证 #16111）
“我们过去与蒙特雷湾周围的合作者开展的研究工作为了解使用 MBARI 水听器在蓝鲸身上收集的声学数据中模式的行为背景打开了大门。这种背景为一系列研究奠定了基础，这些研究利用了这种声学记录提供的令人难以置信的长期行为观点，”Oestreich 说。
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现在，MBARI 的声学数据为斯坦福大学位于加利福尼亚州太平洋格罗夫的霍普金斯海洋站的研究生领导的两项关于蓝鲸的新研究做出了贡献。
David Cade 于 12 月在《动物行为》上发表的一项研究[1]检查了蒙特利湾蓝鲸的饲养群。Cade 最近是加州大学圣克鲁斯分校 Ari Friedlaender 生物遥测和行为生态学实验室的博士后研究员，现在是霍普金斯海洋站 Jeremy Goldbogen 实验室的博士后研究员。
利用生物测井标签、声学猎物测绘、社会线索的水听器记录和洋流遥感，包括 Oestreich 和 Ryan 在内的研究团队调查了蓝鲸异常密集聚集的生态系统动力学——一个范围内多达 40 只巨鲸。半径一公里的区域。
磷虾是小虾状甲壳类动物，是蓝鲸的主要食物来源。磷虾的密集聚集在蒙特雷湾季节性发生，维持着许多海洋动物的种群。图片来源：© 2003 MBARI
“我们才刚刚开始研究这些巨大但短暂的磷虾斑块的作用，这些磷虾斑块可以养活超群的蓝鲸。这些“热点”可能对蓝鲸在向南游泳过冬之前找到足够食物的能力总体上起着关键作用。MBARI 水听器不仅让我们对蓝鲸的行为有了新的认识，而且这种行为可以告诉我们蒙特雷湾的猎物状况，这对整个生态系统至关重要，”凯德说。
海洋条件和海底地形（测深）相结合，聚集了大量称为磷虾的类似虾的甲壳类动物，它们是蓝鲸的主要食物。磷虾群的巨大规模使这些蓝鲸“超级群体”能够一起觅食而不会耗尽食物供应。
Ryan 和 Oestreich 正在研究所有类型的蓝鲸发声，包括一种与觅食有关的发声。
“在这些显着的觅食蓝鲸聚集之前的几个小时内，MBARI 的水听器记录了异常密集的特定蓝鲸呼叫类型的集群。这一令人兴奋的发现引发了许多关于这些声音在蓝鲸觅食和信息共享中所起的作用的问题和假设，”Oestreich 回忆道。
通过研究蓝鲸“超级群体”在蒙特利湾吃磷虾时发出的声音，研究人员观察到，个体鲸并没有对寻找丰富的食物保持沉默，而是呼吁其他人分享盛宴。图片来源：© Duke Marine Robotics and Remote Sensing (NMFS Permit #16111)
水听器记录显示，与直觉相反，鲸鱼表现出社交觅食策略。研究小组观察到，蓝鲸并没有争夺食物，而是呼叫其他鲸鱼来发出食物信号。布鲁斯的风箱邀请其他人加入盛宴。
社会互动的建模表明，使用来自其他鲸鱼的社会信息可以减少个体鲸鱼发现和利用它们生存所需的密集食物块所需的时间。鲸鱼的觅食变得更有效率，而最先找到食物的呼叫者没有任何明显的成本。
第二项研究[2]由 Oestreich 领导并于本月在功能生态学上发表，也利用 MBARI 的声学档案来获得对蓝鲸行为的新见解。
2020 年，Oestreich 和来自 MBARI 和斯坦福大学的一组研究人员记录了蓝鲸发声的明显季节性变化，这些变化揭示了这些温和的巨人何时开始进行年度迁徙。在夏季和初秋，蓝鲸在夜间唱歌更多。在秋季晚些时候和冬季，鲸鱼在白天开始更多地唱歌。这一变化与一年中鲸鱼减少摄食并开始每年向南迁徙的时间相吻合。来自生物记录标签的数据证实，水听器检测到的声学特征反映了鲸鱼行为的变化。
摘自加利福尼亚州蒙特雷湾录制的一首蓝鲸歌曲。为使低频声音更清晰，播放速度为原声的 10 倍。该频谱图显示了蓝鲸的“A”、“B”和“C”呼叫，并与以原始速度十倍的速度播放这些相同呼叫的音频配对，使它们更容易听到。这段音频是从位于蒙特雷湾国家海洋保护区中心的 MBARI 水听器录制的。“B 呼叫”的昼夜模式可以用作鲸鱼是在觅食还是在迁徙的指标。图片来源：© 2020 MBARI
现在，Oestreich 和他的合作者已经使用 MBARI 水听器数据来了解蓝鲸如何年复一年地改变它们迁回繁殖区的时间。
我们早就知道，鲸鱼的迁徙活动会根据其海洋栖息地的自然周期来计时，尤其是生产力的季节性变化。但人口如何调整迁徙时间以应对每年的环境变化仍不清楚。
从 2015 年夏季到 2021 年春季收集的数据记录了蒙特雷湾地区蓝鲸的咆哮声。当鲸鱼停止觅食当地丰富的磷虾开始向南繁殖迁徙时，发出了声音。令团队惊讶的是，鲸鱼迁徙的开始时间每年可能长达四个月。
考虑到蓝鲸繁殖季节本身仅持续大约四个月，迁徙时间的这种巨大差异最初令人费解。在这里，每年有关生态系统变化的数据提供了重要线索。
迁徙时间紧跟鲸鱼觅食栖息地的条件。具体来说，当生态系统为蓝鲸提供更多建立能源储存的机会时，蓝鲸在加利福尼亚中部的逗留时间更长。从觅食到迁徙的较晚转变发生在几年内，开始较早，高峰较晚，生物生产力的积累更大。
在加利福尼亚州蒙特雷湾觅食潜水之间，一头蓝鲸浮出水面。来源：William Oestreich（NMFS 许可证 #16111）
这些发现表明，在生物生产力最高和最持久的年份，蓝鲸等待开始向南迁徙。研究人员认为，一旦积累了足够的能量储备，鲸鱼就不会简单地离开它们的南部繁殖地。相反，当食物充足时，鲸鱼会延迟迁徙，以最大限度地在觅食地吸收能量。
“我们之前表明，蓝鲸使用长期记忆来根据他们预计食物何时可用来确定他们到达觅食场的时间，因为他们没有预先了解到达时觅食条件的信息。然而，在决定何时离开觅食地时，他们有更多直接的信息可以用来确定是留下还是离开。这使得这些鲸鱼在开始向南迁徙返回繁殖区时非常灵活，”华盛顿大学生物系助理教授 Briana Abrahms 解释说和迁移时间研究的合著者。“了解更多关于这些动物如何以及何时决定在海洋中进行如此大规模运动的信息真的很令人兴奋。”
使用灵活的线索（可能包括觅食条件和长距离声学信号）来确定主要生命史转变的时间可能是这一濒危种群在经历巨大自然和人为变化的生态系统中生存的关键。
“这项研究表明，蓝鲸的觅食和迁徙行为比以前意识到的更加灵活。这种灵活性对于适应全球快速变化的时代至关重要——这种行为灵活性是否能让蓝鲸适应其觅食栖息地的长期变化还有待观察，”Oestreich 说。
开放获取科学数据是 MBARI 的基本价值，也是该研究所使命的一部分。作为 MBARI 开放合作承诺的一部分，整个研究期间的原始录音可通过太平洋录音项目通过亚马逊网络服务 (AWS) 云上的开放数据注册表获得。
“科学发现和进步需要透明度、可重复性和可扩展性。为了满足这些要求，我们与分析工具箱一起共享我们所有的录音（150 TB 并且还在不断增长），”Ryan 说。“我们最近一次确认开放数据的价值是在上周，当时一位来自加拿大的十年级学生联系我，向我展示他如何从我们已发表的一项研究中扩展研究。”
MBARI 还将现场水下音频流式传输到音景聆听室，与公众分享海洋音景的奇妙和兴奋。现场音景可以充满海洋“声音”——从座头鲸复杂的歌曲作品到海豚荚的喋喋不休。聆听室还包括存档的声音，以便在直播安静时聆听。
事实证明，MBARI 技术对于研究濒临灭绝的蓝鲸行为的研究人员来说是无价的。MBARI 将在 2022 年通过新的蓝鲸天文台扩大这些努力。这个由 Oestreich 和 Ryan 以及海洋生态学家 Kelly Benoit-Bird 和研究员 Chad Waluk 领导的新项目将通过整合对鲸鱼、磷虾及其生态系统的跨学科感知来深入研究蓝鲸生态学。天文台将利用一系列技术将复杂、重要和美丽的拼图拼凑在一起。
参考：
- David E. Cade, James A. Fahlbusch, William K. Oestreich, John Ryan, John Calambokidis, Ken P. Findlay, Ari S. Friedlaender, Elliott L. Hazen、S. Mduduzi Seakamela 和 Jeremy A. Goldbogen，2021 年 11 月 19 日，《动物行为》 。
DOI: 10.1016/j.anbehav.2021.09.013 - “声学特征揭示蓝鲸将生命史转变为海洋条件”，作者：William K. Oestreich、Briana Abrahms、Megan F. McKenna、Jeremy A. Goldbogen、Larry B. Crowder 和 John P. Ryan，2022 年 2 月 3 日，功能生态学.
DOI：10.1111/1365-2435.14013