为什么海洋研究人员想要创建一个全球海底声音库

海洋是喧闹的地方，但科学家们并不总是知道是什么在制造喧闹。这就是为什么一群科学家联手创建了 GLUBS，即全球水下生物声音图书馆。它的起源是在国际安静海洋实验期间——该项目旨在协调使用全球非军事水听器网络来监听水下发生的事情。虽然 GLUBS 的完整实现形式尚未出现，但一组研究人员正在努力建立可以构建它的基础。

被动声学监测（将水听器放在水中运行）使研究人员能够通过他们听到的复杂声音组合了解海洋生命。

“你可以听到雨水落下、海浪拍打、海底火山或地震、船只或拖网渔船在海底拖网的噪音。当然，你还能听到动物的声音，”洛克菲勒大学环境研究员、IQOE 主任杰西·奥苏贝尔 (Jesse Ausubel) 说道。“声音在水中非常强大。它传播得很好，但光却不能。所以，声音是许多海洋生物生活方式的重要组成部分。”

2020 年春季，由于新冠疫情，全球航运业务下滑。寻找海底石油和天然气的钻探活动和地震测试活动减少。这段时间为研究人员提供了一个宝贵的机会，他们只需聆听珊瑚礁或海藻森林的声音，就能了解海洋生物的多样性、分布和丰富程度。

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作为 IQOE 的一部分，伍兹霍尔海洋研究所的科学家 Aran Mooney 带领一个工作组调查与生物多样性热点相关的声学研究。但该小组的研究人员很快意识到，要使被动声学成为有用的工具，他们需要一个参考库。“无论是指纹、视网膜、语音识别还是照片，你总是需要将某样东西与其他东西进行比较，”Ausubel 说。

穆尼与澳大利亚海洋科学研究所的生物声学家迈尔斯·帕森 (Miles Parson) 一起，在世界各地寻找了十几位研究人员，并于今年 2 月共同呼吁创建一个全球声音图书馆，他们将其命名为 GLUBS。“这有点像诺亚方舟，”奥苏贝尔说。“海象人可能一直在收集海象的声音，海豚人可能一直在收集海豚的声音。所以，人们到处都有几本有声读物，但没有人创建过图书馆。”

伍兹霍尔海洋研究所的研究员莱拉·萨伊格 (Laela Sayigh) 在该小组开始编制现有海洋数据库时加入了该小组。萨伊格与马萨诸塞州新贝德福德捕鲸博物馆合作管理沃特金斯海洋哺乳动物声音数据库。

“GLUBS 是一个巨大的团队努力的结果，它源于生物学研究中被动声学监测的广泛参与，”她说。“这当然不是第一次提出这样的建议。但这是第一次在全球范围内提出。”

一旦建成，GLUBS 的潜在科学用途将非常巨大。拥有一个跨物种的声音数据库将使研究人员能够详细研究行为并追踪它们随时间的变化。他们可以研究迁徙路线、栖息地使用情况以及生物对人类活动或气候变化的反应。例如，被动声学记录已被用于监测藻华的影响。

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广泛的声音库还可以帮助资源管理者确定某些区域是否适合鱼类和其他海洋生物生存。“许多鱼类和海洋哺乳动物在产卵时都会发出声音。许多动物会发出觅食的叫声，”Sayigh 指出。“这些声音可以帮助你识别出觅食的关键区域，你可以想象使用这些数据来保护某些区域。”

重要的是，参考库将使科学家能够研究通信信号本身，并了解动物如何使用不同的信号。

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该团队提议建立一个基于网络的开放式平台，其中包含一个已知声音参考库，以及一个研究人员可以放置未知声音的地方。能够识别这些神秘声音的专家将能够提出建议。理想情况下，该库将整合来自世界各地的现有声音数据库。还将有一个门户网站，研究人员可以查看单个动物的带注释和未带注释的录音以及声音景观。

此外，该平台还可以为基于人工智能的算法提供训练数据，然后可用于分析和注释新上传的音频片段，并让其提示录音中可能存在的鱼类或无脊椎动物种类。该团队正在研究开发一款配套的公民科学应用程序，让任何人都可以将声音数据上传到图书馆。

有人讨论过这个图书馆如何整合现有的非声音平台的元素，比如 OBIS-SEAMAP：一个显示海洋动物目击地点的大型地理数据库。这样一来，物种分布图就可以增加一个新的声音维度。“很多动物我们都看不到，”Sayigh 说。“如果我们不能记录它们的声音，我们大部分时间都不知道它们的存在。”

在过去的几十年里，收集海浪声所需的软件和硬件技术已经成熟到可以实现这样的效果。更便宜的设备能够获得并存储长期录音。水听器和防水录音系统的成本已大幅下降。例如，Hydromoth 的价格约为 79 美元，GoPro 的价格约为 349 美元。

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Sayigh 在职业生涯早期开始研究声学数据时，她将录音带录制下来，然后将其数字化。“现在，可能性大大增加，甚至还有 Raven、PAMGuard、Kaleidoscope 等商业软件程序，它们非常用户友好，甚至内置了检测和分类算法，”她说。“它们并非在所有情况下都极其准确。但这仍然是一个开始。”

目前，GLUBS 团队正在努力收集尽可能多的有关所有现有海洋声音数据库（包括当前数据和历史数据）的信息。这可以让 GLUBS 团队评估哪些方法有效，哪些方法无效，还可以联系所有管理这些单个数据库的人员，以便将来进行合作。

7 月份即将举行的研讨会将讨论平台建设和资金筹措的下一步措施。GLUBS 团队将利用这次研讨会引入更多合作伙伴和潜在合作者，包括康奈尔大学的科学家，他们已经建立了一个类似的鸟类声音平台。