《Journal of Marine Science and Engineering》：The Sounds of San Diego Bay May Affect Bottlenose Dolphins (Tursiops truncatus) During Cognitive Tasks
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注意力是引导有机体参与目标导向行为（goal-directed behavior）的过程，例如饥饿时寻找食物。然而，注意力容易受到干扰（distraction）的影响，而这些干扰会影响上述行为的执行。海洋中充满了可能造成干扰的听觉刺激（auditory sti
注意力是引导有机体参与目标导向行为（goal-directed behavior）的过程，例如饥饿时寻找食物。然而，注意力容易受到干扰（distraction）的影响，而这些干扰会影响上述行为的执行。海洋中充满了可能造成干扰的听觉刺激（auditory stimuli）。宽吻海豚（Tursiops spp.）依赖声音作为其首要的感觉与交流方式，已有研究表明它们会受到噪声的影响，尤其是人为噪声（anthropogenic noise）。在本研究中，研究人员评估了较大的背景噪声（包括自然噪声和人为噪声）是否与两项常见认知任务中较差的表现相关。利用先前记录到的认知任务数据，研究人员收集了海豚做出选择所需的时间、其考虑各备选方案的次数、试验是否成功，以及海豚做出选择时三个频率带（frequency band）内背景噪声的均方根振幅（root-mean-squared amplitude）。在两个数据集中，较长的选择时间（choice time）和更多的备选方案间振荡（oscillations）均与最高频带中较响的噪声相关，该频带主要由附近海豚发出的同种发声（social sounds）所构成。在两个数据集之一中，表现变差也与这一高频带相关。低、中频带的结果则不一致。研究结果表明，对于圣迭戈湾（San Diego Bay）的海豚而言，同种声可能比船舶噪声更具干扰性，尽管这些数据属于相关性（correlational）数据，仍需进一步研究。未来的实验应在更多类型的认知任务及不同任务难度下，操纵最具干扰性的噪声类型与强度（magnitude）。这将进一步阐明动物福利（welfare）与比较认知（comparative cognition）两方面的考量。
**研究背景与问题提出**
注意力是引导有机体从持续的感官输入中选择与物种生存相关信息、同时忽略无关信息的认知过程，但注意力易受干扰（distraction）影响，可能对动物福利产生重大负面影响。宽吻海豚（Tursiops spp.）是高度社会化的沿海海洋哺乳动物，依赖认知能力导航、社交、学习与完成生存关键行为，其听觉注意需求很高。海洋声景（soundscape）由同种个体及邻近生物的发声、自然声响与人为声响共同构成且日益嘈杂。已有研究表明人为噪声（anthropogenic noise）对鲸类（cetaceans）有多方面危害，包括导致叫声偏移以避免掩蔽、增加逃离噪声的时间、减少摄食与休息、升高代谢应激、削弱合作能力，甚至导致死亡或集体搁浅。然而，关于海豚认知任务干扰的研究十分有限：以往工作多聚焦人为噪声或研究者播放的人工纯音，而在相互连接的水池或海池中，参与任务的海豚仍能听到同种个体与环境产生的全部噪声，自然背景噪声对决策行为的影响在很大程度上尚未被探索；且不同物种关于人为声与生物声相对干扰性的结果相互矛盾。为填补这一空白，研究人员利用自然噪声的全频谱记录开展本相关性研究，检验背景噪声是否影响海豚在认知任务中的决策表现。
**研究人员开展的工作与主要结论**
研究人员分析了先前存档的两套认知任务数据，即2024年的匹配样本（MTS，match-to-sample）任务与2025—2026年的二选一强制选择（AFC，alternative forced choice）任务。研究假设较响的背景噪声与更慢的决策及更差的表现相关，并基于既往证据提出两个对立假设：低频船舶噪声因"陌生性"更具干扰性，或高频同种发声因"个体相关性"更具干扰性。结果显示，最高频带（>10 kHz，主要由附近同种海豚发声构成）的均方根振幅（root-mean-squared amplitude）在所有模型中一致预测更长的选择时间、更多的备选方案间振荡（oscillations），并在AFC数据集中预测更低的成功率，提示同种声对圣迭戈湾的海豚可能比船舶噪声更具干扰性，该发现对动物福利与比较认知研究均有重要意义。
**关键技术方法（含样本队列来源）**
研究人员分析了存档的音视频记录：2024年MTS任务（2头宽吻海豚）与2025—2026年AFC任务（4头宽吻海豚，雌雄各2）数据，样本来自美国海军海洋哺乳动物计划（MMP，Marine Mammal Program）与加州大学圣地亚哥分校合作、在圣迭戈湾浮动海池中开展的认知任务。视频由训练员头部佩戴的GoPro HERO8相机记录；水下声学信号由两只分别置于焦点海豚两侧的CR3型全向水听器（hydrophone）采集，经Tascam Portacapture录音仪以192 kHz采样率、24位分辨率记录。声学分析在Raven Pro 1.6与Audition CC 2024中完成，提取低（<1 kHz）、中（1–10 kHz）、高（>10 kHz）三个频带在决策时段的均方根声压级（RMS，root-mean-square sound pressure level）。统计分析在R语言环境中完成，选择时间采用线性混合效应模型（linear mixed-effects model），成功率采用二项式逻辑回归（binomial logistic regression），振荡次数采用零膨胀泊松模型（zero-inflated Poisson model）。
**研究结果**
MTS数据集方面：3.1.1 MTS成功率——包含29个场次、120次"自由"试验（free trial），来自2头海豚；成功率接近天花板水平（仅4次失败均由同一头个体造成），个体间与试验间方差过低，不适合建模。3.1.2 MTS选择时间——高频带RMS每增加1 dB，选择时间增加2%（β=0.02，t(101)=3.85，p<0.001），低频与中间频带无显著效应；个体间决策时间差异（ICC=0.47）解释了大部分方差。3.1.3 MTS振荡次数——高频带RMS增加与更多振荡相关（β=0.08，p<0.001），中间频带RMS增加与更少振荡相关（β=?0.08，p<0.05），低频无效应。
AFC数据集方面：3.2.1 AFC成功率——包含125个场次、1293次试验，来自4头海豚；高频带RMS每增加1 dB，成功几率下降3%（β=?0.03，p<0.05），中间频带RMS每增加1 dB，成功几率反而上升4%（β=0.04，p<0.01），但模型整体判别力较低（Tjur's r2=0.006），需谨慎解读。3.2.2 AFC选择时间——高频带每增加1 dB选择时间增加1%（β=0.01，t(127)=2.34，p<0.05），低频带亦观察到类似效应（β=0.01，p<0.05），中间频带无效应。3.2.3 AFC振荡次数——高频带RMS增加伴随更多振荡（β=0.04，z=5.01，p<0.001），中间频带RMS增加伴随更少振荡（β=?0.04，z=?4.85，p<0.001），低频无效应。
**讨论与结论**
讨论部分指出，最可靠的效应来自高频带，它在所有模型中一致预测更差的表现、更慢的选择时间与更多振荡。尽管无法在录音中分离出船舶活动，高频带RMS（即使海豚头部出水时）在100–135 dB之间，提示附近同种海豚的发声，为社会性声音比其他类型声音更具干扰性提供了支持。低、中频带的结果不一致：低频带仅在AFC数据集中预测更慢的选择时间，中间频带RMS增加甚至预测更高的成功几率与更少的振荡，提示圣迭戈湾的海豚可能对大小船舶噪声产生习惯化（habituation），或任务学习存在情境依赖性（context-dependent learning）。研究同时强调结果存在较大个体差异，其来源尚不清楚。研究人员承认数据为相关性数据，无法报告精确的噪声事件类型及其典型性，且海豚在任务中可通过视觉完成任务，可能低估了听觉干扰。未来研究应在声学隔离条件下实验操纵声强、可预测性与声音类型，并测试更依赖海豚听觉的任务，以检验人为噪声、非社会生物声与社会生物声是否存在不同的干扰阈值与习惯化过程。研究结论认为：对于圣迭戈湾的海豚，社会性声音可能比船舶噪声更具干扰性。
