挪威地震勘测的科学咨询策略：海洋生态系统保护与资源开发的平衡之道

本文针对海上地震勘测（使用气枪阵列）产生的强烈噪声对海洋哺乳动物和鱼类可能造成的物理损伤和行为干扰问题，系统介绍了挪威海洋研究所（IMR）基于科学证据构建的管理建议体系。研究通过评估关键栖息地和繁殖期，制定了“咨询地图”以指导避开敏感区域的地震作业，并每年更新数据。该成果为协调石油勘探与生态保护提供了可操作框架，被挪威监管部门采纳应用，对实现海洋战略框架指令（MSFD）要求的“良好环境状态（GES）”具有重要实践意义。

　　

在挪威专属经济区内，石油资源与丰富的生物多样性及重要渔业资源共存，这种共存潜藏着管理上的冲突。每年约60-80次的地震勘测活动使用气枪阵列产生强烈脉冲声，这些声音可在水下远距离传播，可能对依赖声音进行通讯、觅食和繁殖的海洋动物造成多重影响，包括听力损伤（如暂时性听阈偏移TTS和永久性听阈偏移PTS）、行为改变（如栖息地回避、摄食中止）以及种群水平的潜在后果。随着欧洲海洋战略框架指令（MSFD）要求成员国实现“良好环境状态（GES）”，即确保引入的水下噪声不对海洋环境产生不利影响，如何科学地管理和减轻地震勘测噪声的影响成为紧迫课题。

为此，挪威海洋研究所（IMR）的Lise D. Sivle、Tonje N. Forland、Karen de Jong、Geir Pedersen、Kate McQueen、Marte Louise Str?mme和Henning Wehde等研究人员在《Marine Policy》上发表论文，系统阐述了IMR向挪威海上管理局（NOD）提供的科学建议的形成过程、依据及实施框架。该研究聚焦于四大核心挑战：噪声生成活动的量化、噪声对个体动物的影响评估、潜在种群/资源水平影响的评价以及寻找最有效的缓解措施。

研究团队综合运用了多种关键技术方法，包括：（1）基于实地监测和OSPAR脉冲噪声登记数据（如脉冲区块日）的噪声活动量化；（2）通过实验室控制和野外实验（涉及挪威水域物种）评估噪声对海洋哺乳动物和鱼类的物理（如听力损伤、组织伤害）和行为影响（如回避、摄食减少）；（3）利用专家评分系统（“红绿灯”表）对物种敏感性（考虑生态系统角色、红色名录状态、听力与发声、繁殖特性等）进行相对评估和优先级排序；（4）集成多年研究数据（如鱼类产卵图、鲸类摄食热点）绘制并逐年更新具有高时空分辨率（每两周一期）的“咨询地图”，这些地图被纳入地震勘测申请系统，用于指导空间和时间避让。

研究结果主要从以下几个方面展开：

2.1. 挑战1：噪声生成活动的量化

分析显示，挪威水域每年进行60-80次地震勘测，是报告国家中脉冲区块日数最高的国家之一（2019-2022年）。这些活动的详细信息（计划时段、区域、气枪阵列大小、测线长度）是IMR提供建议的基础。

2.2. 挑战2：噪声对个体动物影响的评估

2.2.1. 物理影响

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  海洋哺乳动物：综述了不同功能听力组（如低频鲸类、高频鲸类、海豹）的TTS和PTS触发阈值（以24小时累积声暴露级L_E,w和零峰值声压级L_p,0-pk表示）。港海豹等物种研究表明，听力损伤可能影响回声定位、社会联系等功能。

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  鱼类：根据功能听力分组（有无鳔、鳔是否参与听觉）提出了致死、可恢复损伤和TTS的可能阈值（基于声暴露级L_E和单脉冲峰值压力L_p,0-pk）。早期生命阶段（卵和幼体）因活动能力有限，在极近距离（如5米内）可能受到伤害，但对种群的附加死亡率被认为可忽略。

2.2.2. 行为反应

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  海洋哺乳动物：行为反应（如回避、摄食中止）发生的距离远大于物理损伤，影响个体数量更多。研究表明，鼠海豚在至少12公里外出现回避和摄食减少；座头鲸在摄食期间对声纳反应强烈（摄食中止）；弓头鲸和独角鲸（偶尔出现在挪威最北部水域）对地震声表现出心率变化、回避和摄食减少。

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  鱼类：地震噪声可导致鳕鱼和黑线鳕丰度和捕获率下降（最远37公里）、垂直回避、惊跳反应、心跳改变、摄食减少、日活动模式改变等。但在食物丰富或产卵等有吸引力的栖息地，鱼类可能不回避。

2.3. 挑战3：影响对种群/资源的后果评估

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  物理影响的后果：通过“缓启动”（ramp-up）程序可有效预防听力损伤。鱼类早期生命阶段的死亡率与自然死亡率相比微不足道。因此，物理影响不太可能造成种群水平影响。

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  行为反应的后果：

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    繁殖：在鱼类密集、 confined（空间受限）的产卵聚集区（如鲱鱼、毛鳞鱼、玉筋鱼需要特定底质）受到干扰可能导致产卵位移或中断，影响繁殖成功率。实验表明，产卵鳕鱼对SEL 145 dB re 1μPa²s（10秒）的噪声无明显回避。

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    摄食：对须鲸（资本繁殖者，依赖能量储备）摄食的干扰（如摄食中止）可能严重影响其能量积累，潜在影响种群动态。对于分散摄食的鱼类和齿鲸，地震调查造成种群水平影响的可能性较低，除非大部分摄食区受影响。

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  特别敏感物种和区域的后果：挪威最北部巴伦支海是北极熊、北极鳕、弓头鲸和独角鲸等濒危物种的栖息地，这些物种对噪声敏感，需要采取特别预防措施。

2.4. 挑战4：寻找最合适的缓解措施

基于评估，IMR向NOD提出了主要缓解建议：1) 使用缓启动预防听力损伤；2) 避免在重要、集中的鱼类产卵区和产卵洄游路线进行地震勘测（除非SEL低于145 dB re 1μPa²s over 10s）；3) 避免在密集的须鲸摄食区进行；4) 在濒危物种高密度区高度限制勘测，建议使用海洋哺乳动物观察员(MMO)。通过专家“红绿灯”表对物种敏感性进行评分，决定哪些物种的关键栖息地应纳入“咨询地图”。这些地图以两周为周期标识 advised protected areas（建议保护区域），并每年更新。为确保产卵地SEL不超过145 dB re 1μPa²s over 10s，建议设置安全区（如37公里）。

3. 讨论与结论

研究表明，挪威的地震噪声管理策略独具特色，其核心在于通过基于科学的空间和时间避让（“咨询地图”）来优先缓解行为反应带来的潜在种群影响，而非像一些国家那样主要关注防止海洋哺乳动物的听力损伤。这种方法被认为能更有效地管理对大量个体的潜在影响。缓启动程序的有效性因物种和情境而异，且对鱼类的效果证据有限。“咨询地图”的成功依赖于持续更新的物种分布和生态学知识。目前的管理建议主要针对硬骨鱼类和哺乳动物，未来需将软骨鱼类和无脊椎动物等更多类群纳入考量。

该研究强调，国际间地震勘测 regulations（法规）存在差异（如挪威限制产卵区而英国不限制），凸显了加强国际合作以协调缓解措施的必要性。技术创新（如交替震源、海洋振动器）有望降低噪声影响，但需同时研究其对动物的影响。此外，海洋生物还面临航运、海上风电、气候变化等多种人为压力源的累积影响，未来研究需关注这些复合效应及其营养级联作用，以改进种群模型。

总之，挪威IMR提供的科学建议及其“咨询地图”实践，为平衡近海资源勘探与海洋生态系统保护提供了一个透明、基于证据且可操作的框架。该框架被挪威监管部门采纳并整合至申请流程，确保了科学知识向管理行动的有效转化，为其他国家管理类似活动提供了重要借鉴，对实现海洋可持续发展和GES目标具有重要意义。