空中煙花聲對南非開普敦海洋物種的短期影響評估：行為反應與水下聲傳播證據
《Scientific Reports》：Assessing the short-term impacts of in-air firework sounds on marine species in Cape Town, South Africa
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時間：2025年12月05日
來源：Scientific Reports 3.9
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本研究針對南非維多利亞阿爾弗雷德濱海區新年煙花表演對海洋野生動物的潛在影響展開調查。通過視頻記錄和聲學監測，研究人員發現哈特勞氏銀鷗(Chroicocephalus hartlaubii)和南非毛皮海獅(Arctocephalus pusillus pusillus)在煙花暴露期間鳴叫頻率顯著增加，海豹行為從休息狀態轉為警覺和運動狀態。研究首次記錄了空中煙花聲在水下環境中的傳播(約143 dB re 1μPa)，證明煙花聲可能對兩棲海洋生物構成聲學干擾，為相關保護法規的執行提供了科學依據。
每年辭舊迎新之際，絢爛的煙花表演總是吸引著無數觀眾的目光。然而，在這些璀璨光芒和震耳欲聾的聲響背后，野生動物正承受著不為人知的壓力。南非開普敦的維多利亞阿爾弗雷德濱海區（V&A）作為人類活動與海洋生物共存的特例區域，每年舉辦的新年煙花表演對當地野生動物的影響引發了科學界和環保組織的深切關注。2023年，盡管面臨動物保護組織提起的法律訴訟，該地區的煙花表演仍如期舉行，這為科學家們提供了一個獨特的研究機會。
在《Scientific Reports》期刊上發表的最新研究中，Rachel Probert、Simon Elwen和Tess Gridley組成的科研團隊對煙花聲對海洋物種的短期影響進行了系統評估。該研究特別聚焦于兩種常見且易于觀察的物種：哈特勞氏銀鷗(Chroicocephalus hartlaubii)和南非毛皮海獅(Arctocephalus pusillus pusillus)，旨在揭示突發性高強度噪聲對野生動物行為的影響機制，并首次探究空中煙花聲在水下環境中的傳播特性。
研究人員在V&A濱海區設置了多個監測點，使用AudioMoth錄音設備和SoundTrap水聽器分別收集空中和水下的聲學數據，同時通過人工攝像記錄海豹的行為變化。聲學分析顯示，煙花聲的主要能量集中在50赫茲至4千赫茲頻段，這一范圍恰好與哈特勞氏銀鷗(1.5-3千赫茲)和南非毛皮海獅(100赫茲-4千赫茲)的通訊頻率重疊，可能對它們的聲學交流造成嚴重干擾。
在煙花表演期間，兩種動物都表現出明顯的行為了變化。海豹從95%個體休息的狀態迅速轉變為高度警覺(92.7%)和運動狀態(6.7%)，部分個體甚至逃離棲息點進入水中。與此同時，它們的鳴叫頻率從平時的每分鐘11.2次激增至77.1次。哈特勞氏銀鷗也表現出類似的反應，鳴叫頻率從每分鐘4.0次增加至17.3次。值得注意的是，這種鳴叫增加的趨勢在煙花結束后仍持續了至少5分鐘，表明動物在噪聲暴露后需要一段時間恢復。
水下聲學監測帶來了意想不到的發現：盡管空氣-水界面通常被認為是聲學屏障，但煙花聲仍能以約143分貝（參考1微帕）的聲壓級傳播至水下。不過，與船只噪聲（144分貝）和回聲探測儀信號（116-120分貝）相比，煙花對水下聲景的貢獻相對較小，信噪比僅為4.5±2.1分貝。
研究方法方面，團隊在V&A濱海區布設了五臺AudioMoth空中錄音設備（站點1-4）和一臺SoundTrap水下水聽器（站點4），記錄了2023年12月31日15:00至次日09:00的聲學數據。同時，在站點3（海豹常規棲息地）使用專業攝像設備記錄了海豹行為變化。聲學分析采用Raven Pro軟件進行聲譜分析，統計比較使用了針對零膨脹數據的柵欄模型（hurdle model），行為數據分析則采用曼-惠特尼U檢驗（Mann-Whitney U-test）。
聲學反應分析結果表明，煙花暴露期間兩種物種的鳴叫頻率均顯著增加（p<0.001），且煙花結束后5分鐘內的鳴叫頻率仍高于暴露期間。行為觀察結果顯示，海豹在煙花期間從休息狀態顯著轉變為警覺和運動狀態（p<0.05），且行為模式在煙花結束后10分鐘內未能完全恢復至基線水平。
水下聲景特征分析顯示，煙花脈沖在水下50-350赫茲頻段被檢測到，聲壓級為143.5±0.3分貝（參考1微帕）。與其他人為聲源（如船舶發動機噪聲和回聲探測器）相比，煙花對水下聲景的貢獻有限，但其特定頻段的聲能可能對水面附近活動的海洋生物產生影響。
討論部分指出，盡管V&A區域的海洋生物已對日常人為噪聲產生了一定適應性，但煙花這種高強度、突發性噪聲仍能引發顯著的應激反應。研究強調，根據南非《受威脅或受保護海洋物種條例》（TOPSM），這種導致野生動物行為紊亂的噪聲干擾可能構成法律意義上的"騷擾"行為。與德國等國的監管實踐相比，南非在煙花表演管理方面仍有改進空間，特別是對瀕危物種保護區域的特殊考量。
該研究的創新之處在于首次提供了煙花聲對兩棲海洋物種影響的實證數據，并證實了空中煙花聲向水下的傳播。盡管研究存在樣本量有限、監測設備校準精度等限制，但其結果為沿海地區煙花表演的管理政策提供了重要科學依據，強調需要平衡文化活動與野生動物保護的關系。
未來研究應擴大監測范圍，特別是對瀕危物種（如非洲企鵝）的長期影響進行評估，并探索不同噪聲特性對各類海洋生物的差異化影響。同時，開發基于聲學技術的野生動物保護預警系統，可能成為減少人為噪聲影響的有效途徑。這項研究為理解突發性噪聲對海洋生態系統的影響提供了重要基線數據，也為相關政策的制定提供了科學支撐。
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