濒危物种灰护士鲨(Carcharias taurus)栖息地声景特征解析：岩石礁生态系统声学生态研究

本研究针对全球濒危物种灰护士鲨(C. taurus)栖息地保护需求，通过SoundTrap水听器采集澳大利亚东南海岸6个岩礁位点1000+小时声学数据，采用SSCmetrics多指标分析系统（SPLrms/SPLpk/β/D等），首次揭示鲨鱼聚集区在宽带(0.1-24kHz)和无脊椎动物频段(2-4kHz)显著低噪声特征，发现鲸歌(M. novaeangliae)与聚集区高度关联，为海洋濒危物种声学生态保护提供新范式。

　　

在海洋生态系统面临日益严重的人为噪声干扰背景下，声景生态学研究成为评估生物栖息地质量的新兴领域。灰护士鲨(Carcharias taurus)作为澳大利亚东海岸的极危物种（IUCN红色名录2025年评估），其种群数量已锐减至1600-2100尾成体，栖息地声学特征可能直接影响这一顶级捕食者的行为模式与空间分布。然而，现有研究多聚焦鲸豚类或硬骨鱼类，对软骨鱼类的声学感知机制认知仍存在巨大空白——全球仅2%的板鳃类物种具有明确听觉阈值数据，且缺乏野外声景与栖息地选择的关联证据。

澳大利亚纽卡斯尔大学（University of Newcastle, Ourimbah Campus）的研究团队在2023年5-7月期间，于新南威尔士州斯蒂芬斯港海洋保护区的6个岩礁位点（3个鲨鱼聚集区与3个非聚集区）部署ST600/ST300水听器阵列，采用标准化采样方案（每25分钟记录10分钟，采样率48kHz）获取1020小时声学数据。通过创新性应用SSCmetrics声景编码系统，首次实现宽带（0.1-24kHz）、鱼类（0.1-1kHz，涵盖鲨鱼听觉范围）和无脊椎动物（2-4kHz，主要反映甲壳类声源）频段的多维度声景解析，并结合t-SNE降维算法与PERMANOVA统计验证栖息地声学特征差异。

关键技术方法包括：1) 基于校准水听器的海底固定式声学监测网络；2) Audacity软件人工筛查剔除异常录音；3) MATLAB平台开发的SSCmetrics批量处理代码（含SPL_rms、峰声压级SPL_pk、峰度β、周期性和均匀性D指数5大指标）；4) 依据日出/日间/日落/夜间划分声学时段；5) 鲸类与船只噪声的人工标注标准（>50%录音时长出现即判定）。

研究结果

声压级分布特征

宽带分析显示非聚集区SPL_rms中值显著高于聚集区（124 dB vs 112 dB re 1μPa，p<0.001），其中Cabbage Tree 1位点（非聚集）噪声水平最高。鱼类频段虽存在位点间差异（p<0.001），但聚集区与非聚集区中值相同（107 dB），无显著生态模式。无脊椎动物频段呈现与宽带相似的聚集区低噪声特征（112 dB vs 118 dB，p<0.001），CT2与Looking Glass位点例外。

声景多参数聚类

t-SNE分析显示所有位点在鱼类频段均无聚集类型区分（p>0.05），但日出/日落/夜间时段存在位点特异性聚类（p=0.001）。无脊椎动物频段在日出/夜间呈现位点差异（p<0.03），可能与甲壳类昼夜节律相关。

声景贡献源解析

聚集区船只噪声占比<5%（非聚集区达15%），而鲸歌出现率呈现相反趋势——Seal Rocks聚集区55-75%录音含鲸类发声，非聚集区普遍<10%。值得注意的是，Cabbage Tree 2聚集区同时缺乏船只与鲸类噪声，暗示其他声学因子可能影响鲨鱼分布。

讨论与意义

这项开创性研究首次建立灰护士鲨栖息地与声景参数的定量关联，揭示三个关键机制：1）声学避难所假说——宽带低噪声环境可能吸引鲨鱼聚集；2）营养级联效应——无脊椎动物频段差异可能反映底栖食物网动态；3）鲸类声学标记——高频鲸歌或间接指示优质栖息地。研究创新性应用SSCmetrics于濒危物种保护，证实声景指标可识别微生境差异（即使同属岩礁生态系统），为海洋保护区的声学管理提供科学依据。

未来研究需结合声学遥测（acoustic telemetry）与水下视频（RUVs）验证行为响应，并扩展采样深度（当前10-24m vs 鲨鱼最大分布深度191m）。本成果发表于《Marine Environmental Research》，不仅为C. taurus保护策略注入声学维度，更推动板鳃类声生态学这一新兴领域的发展，对全球海洋噪声管控政策制定具有启示意义。