空中烟花声对南非开普敦海洋物种的短期影响评估：行为反应与水下声传播证据

《Scientific Reports》：Assessing the short-term impacts of in-air firework sounds on marine species in Cape Town, South Africa

本研究针对南非维多利亚阿尔弗雷德滨海区新年烟花表演对海洋野生动物的潜在影响展开调查。通过视频记录和声学监测，研究人员发现哈特劳氏银鸥(Chroicocephalus hartlaubii)和南非毛皮海狮(Arctocephalus pusillus pusillus)在烟花暴露期间鸣叫频率显著增加，海豹行为从休息状态转为警觉和运动状态。研究首次记录了空中烟花声在水下环境中的传播(约143 dB re 1μPa)，证明烟花声可能对两栖海洋生物构成声学干扰，为相关保护法规的执行提供了科学依据。

　　

每年辞旧迎新之际，绚烂的烟花表演总是吸引着无数观众的目光。然而，在这些璀璨光芒和震耳欲聋的声响背后，野生动物正承受着不为人知的压力。南非开普敦的维多利亚阿尔弗雷德滨海区（V&A）作为人类活动与海洋生物共存的特例区域，每年举办的新年烟花表演对当地野生动物的影响引发了科学界和环保组织的深切关注。2023年，尽管面临动物保护组织提起的法律诉讼，该地区的烟花表演仍如期举行，这为科学家们提供了一个独特的研究机会。

在《Scientific Reports》期刊上发表的最新研究中，Rachel Probert、Simon Elwen和Tess Gridley组成的科研团队对烟花声对海洋物种的短期影响进行了系统评估。该研究特别聚焦于两种常见且易于观察的物种：哈特劳氏银鸥(Chroicocephalus hartlaubii)和南非毛皮海狮(Arctocephalus pusillus pusillus)，旨在揭示突发性高强度噪声对野生动物行为的影响机制，并首次探究空中烟花声在水下环境中的传播特性。

研究人员在V&A滨海区设置了多个监测点，使用AudioMoth录音设备和SoundTrap水听器分别收集空中和水下的声学数据，同时通过人工摄像记录海豹的行为变化。声学分析显示，烟花声的主要能量集中在50赫兹至4千赫兹频段，这一范围恰好与哈特劳氏银鸥(1.5-3千赫兹)和南非毛皮海狮(100赫兹-4千赫兹)的通讯频率重叠，可能对它们的声学交流造成严重干扰。

在烟花表演期间，两种动物都表现出明显的行为了变化。海豹从95%个体休息的状态迅速转变为高度警觉(92.7%)和运动状态(6.7%)，部分个体甚至逃离栖息点进入水中。与此同时，它们的鸣叫频率从平时的每分钟11.2次激增至77.1次。哈特劳氏银鸥也表现出类似的反应，鸣叫频率从每分钟4.0次增加至17.3次。值得注意的是，这种鸣叫增加的趋势在烟花结束后仍持续了至少5分钟，表明动物在噪声暴露后需要一段时间恢复。

水下声学监测带来了意想不到的发现：尽管空气-水界面通常被认为是声学屏障，但烟花声仍能以约143分贝（参考1微帕）的声压级传播至水下。不过，与船只噪声（144分贝）和回声探测仪信号（116-120分贝）相比，烟花对水下声景的贡献相对较小，信噪比仅为4.5±2.1分贝。

研究方法方面，团队在V&A滨海区布设了五台AudioMoth空中录音设备（站点1-4）和一台SoundTrap水下水听器（站点4），记录了2023年12月31日15:00至次日09:00的声学数据。同时，在站点3（海豹常规栖息地）使用专业摄像设备记录了海豹行为变化。声学分析采用Raven Pro软件进行声谱分析，统计比较使用了针对零膨胀数据的栅栏模型（hurdle model），行为数据分析则采用曼-惠特尼U检验（Mann-Whitney U-test）。

声学反应分析结果表明，烟花暴露期间两种物种的鸣叫频率均显著增加（p<0.001），且烟花结束后5分钟内的鸣叫频率仍高于暴露期间。行为观察结果显示，海豹在烟花期间从休息状态显著转变为警觉和运动状态（p<0.05），且行为模式在烟花结束后10分钟内未能完全恢复至基线水平。

水下声景特征分析显示，烟花脉冲在水下50-350赫兹频段被检测到，声压级为143.5±0.3分贝（参考1微帕）。与其他人为声源（如船舶发动机噪声和回声探测器）相比，烟花对水下声景的贡献有限，但其特定频段的声能可能对水面附近活动的海洋生物产生影响。

讨论部分指出，尽管V&A区域的海洋生物已对日常人为噪声产生了一定适应性，但烟花这种高强度、突发性噪声仍能引发显著的应激反应。研究强调，根据南非《受威胁或受保护海洋物种条例》（TOPSM），这种导致野生动物行为紊乱的噪声干扰可能构成法律意义上的"骚扰"行为。与德国等国的监管实践相比，南非在烟花表演管理方面仍有改进空间，特别是对濒危物种保护区域的特殊考量。

该研究的创新之处在于首次提供了烟花声对两栖海洋物种影响的实证数据，并证实了空中烟花声向水下的传播。尽管研究存在样本量有限、监测设备校准精度等限制，但其结果为沿海地区烟花表演的管理政策提供了重要科学依据，强调需要平衡文化活动与野生动物保护的关系。

未来研究应扩大监测范围，特别是对濒危物种（如非洲企鹅）的长期影响进行评估，并探索不同噪声特性对各类海洋生物的差异化影响。同时，开发基于声学技术的野生动物保护预警系统，可能成为减少人为噪声影响的有效途径。这项研究为理解突发性噪声对海洋生态系统的影响提供了重要基线数据，也为相关政策的制定提供了科学支撑。