淇澳岛的面积很小，仅23.8平方千米，却与中华白海豚全球最大种群的声学保护有着千丝万缕的联系。近年来，科研和保护机构在岛上布设了“中华白海豚智慧监测预警系统”，不分昼夜地识别水下声音、发送预警信息，守护着伶仃洋中1000头左右的中华白海豚。![]()
广东珠江口中华白海豚国家级自然保护区管理局院内的中华白海豚雕塑
广东珠海市东北角的海面上有一座近乎圆形的小岛，叫“淇澳岛”。从空中看，它宛如一粒漂浮在珠江口伶仃洋上的纽扣。我首次到淇澳岛是十几年前的事情，那时港珠澳大桥还没有开始建设。前期筹备工作中，各方都非常关心大桥建设期间和运行时所产生的水下噪声，是否会影响生活于伶仃洋的国家一级保护野生动物中华白海豚（Sousa chinensis）。当时，国内外对中华白海豚的生物声学研究非常不全面，特别是对该种的声音和听力了解十分有限，对伶仃洋的水下噪声状况也缺少基本认识。为了解决这些问题，相关科研和保护机构在淇澳岛上开始了中华白海豚的生物声学研究，以及后来的声学保护技术研发与保护实践，还有目前正在开展的声学保护公益计划等。可以说，淇澳岛见证了伶仃洋中华白海豚声学保护的发展，现在和未来仍是声学保护研究、技术创新和公益基地。![]()
珠江口保护区和武汉白鱀豚保护基金会等机构共建中华白海豚救助站淇澳岛东南部的海湾叫“东澳湾”，呈弧形，如弯月，岸边有一处沙丘遗址。这个遗址是20世纪80年代发掘的，年代相当于商朝时期（公元前1600年—公元前1046年）。基于出土遗物特征，结合东澳湾的自然环境，学者推测当时以渔猎和采集经济为主。近两年，淇澳岛所属的唐家湾镇将遗址所在区域改造成沙丘遗址绿地公园，并修建了绿荫步道和砖墙石阶，增加了遗物模型和图文介绍。穿过沙丘遗址绿地公园，便进入了一处小院落。迎面可以看到一座中华白海豚雕塑，有3米高、10米长，皮肤白色，长吻大眼，尾叶宽厚，头部前方的“额隆”像圆圆的半球，非常逼真。“额隆”又被称为“声透镜”，可以对声音进行聚焦。中华白海豚的声信号在鼻道气囊中形成后，经头部骨骼和软组织的多次反射，在“额隆”中完美聚焦，形成声呐波束并发射出去。小院内有一幢三层白色小楼，广东珠江口中华白海豚国家级自然保护区（以下简称“珠江口保护区”）管理局就设在这里。该保护区位于珠江口伶仃洋，设立于20世纪90年代，保护区及相邻海域的中华白海豚保护管理、科研监测、生态修复和科教公益等工作都由管理局负责。十几年前，中华白海豚的声学保护研究、技术研发和应用就是从这里起步的。![]()
清晨，一天的海上中华白海豚声学考察开始了
珠江，是一个由西江、北江、东江及珠江三角洲诸河汇聚而成的复合水系，经由广东境内的虎门、蕉门、洪奇门、横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门八大口门流入南海。“珠江口”就是这些入海口门的统称。珠江口水域辽阔，大小岛屿众多，海湾和岸线蜿蜒曲折，动植物种类繁多，其中最具标志性的物种当属中华白海豚。该种生活在咸淡水交汇的近岸浅水水域，从印度洋孟加拉湾经东南亚，一直到台湾海峡的整个东南沿海近岸水域都有分布，估计总数有5600头，绝大多数生活在我国广西、海南、广东、香港、福建和台湾近岸水域，约4700头。广东珠江口分布了约2500头，其中珠江口保护区水域中生活着1000头左右。不过，上述数据均来源于比较早期的调查结果，调查方法不完全统一，学术界尚存争议。因此，有关中华白海豚种群数量的系统性调查，多年来一直是社会各界普遍期待的一件大事，但至今还没有落地。![]()
科研人员小心翼翼地将声学设备从水下取出进行定期维护
雨后雾气尽收，我站在保护区管理局的楼顶上，海上吹来的风带着些许咸湿的味道，伶仃洋辽阔的海天和东西两岸的城市尽收眼底：西边是珠海，东边是深圳和香港，北边是连接深圳和中山的深中跨海通道，南边是连接香港、珠海和澳门的港珠澳跨海大桥。珠江口保护区水域面积约460平方千米，被伶仃洋上的多个岛山“锚”定着，西部和北部有淇澳岛和内伶仃岛，南部和东部有牛头岛和东岸的香港大屿山。进出深圳港、广州港的国际航道从南往北穿越保护区，港珠澳大桥从东往西横跨保护区，往来深珠港澳的高速航线在保护区里纵横交织。大型集装箱货轮在马友石水域轰隆隆地进出伶仃洋，高速客船在伶仃洋东西两岸间穿梭，星星点点的渔船或拖着网，或挂着钩在海面上作业。![]()
使用一段时间后，水下声学设备上长满了海藻和藤壶（陈宇维 供图）
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清理完成后的水下声学设备——水听器
满眼所见只不过是海面上的情景，实际上水下的世界更加繁忙和嘈杂。各种船舶辐射到水下的噪声，桥隧交通和风电叶轮转动传播到水下的振动，近岸和海上施工的水下噪声，风浪和海流产生的声音，中华白海豚和鱼虾的声音，甚至低空飞行的飞机的声音也能传播到水下。社会经济发展与物种保护之间的博弈从来没有停止过。珠江口伶仃洋是全球最繁忙的港口水域，根据MoverDB.com网站数据，广州港、深圳港和香港港2020年的集装箱运输总量约6990万个标准箱；同时，该水域也是全球最大的中华白海豚种群的自然栖息地。近年来，珠江口保护区在广东省林业局支持下，通过与中国科学院水生生物研究所、武汉白鱀豚保护基金会和武汉品度科技公司等机构合作，率先探索出一条全新的中华白海豚保护路径，即基于中华白海豚声影像智能识别技术，研发出并在保护区内的部分重点水域布置了“中华白海豚智慧监测预警系统（IMW-Sousa）”（以下简称“智慧系统”），开展伶仃洋中华白海豚实时监测和声学保护。![]()
珠江口保护区和多家机构共同维护海上声学监测设备（陈宇维 供图）
智慧系统目前包括3个功能模块，即电子围栏、声学识别和声像联动，其中既有专门研发的新技术，如基于中华白海豚声呐信号时频特征和影像特征的物种识别和数量估算技术，也有多项成熟技术的集成，如将海事系统的船舶自动识别（AIS）和远程雷达监测技术与声影像识别技术进行集成融合与应用。
智慧系统开始运行后，一旦在监测区域内航行的船舶出现异常，它们的航迹就会被自动记录下来，并显示在珠江口保护区的电子地图上。管理人员可远程提醒当事船长遵守航行规则，并加强瞭望，保护中华白海豚。该系统可以全天候运行，连续监听、记录和识别中华白海豚的声呐信号。一旦识别出中华白海豚的数量和方位，将通过声像联动技术对所记录的水面影像片段进行剪辑，并同步向管理局的数据中心和展示平台传送这些声影像。科研和管理人员的手机上会同时收到系统发出的预警信息，提醒加强对中华白海豚所在水域的航运和其他人类活动的监管。智慧系统长期运行还能持续收集水下和水面多源声影像数据，用于分析和定量评价中华白海豚受航运、渔业、桥隧和施工等人类活动产生的水下噪声的影响，为后续在保护区实施交通限速等声学保护措施提供科学依据。![]()
与声学监测设备同时工作的还有水环境监测设备（陈宇维 供图）
因此，在淇澳岛东南侧这处普通的小院子里，人们看到的可能只是那座3米高的中华白海豚雕塑，实际上这里还隐藏着鲜为人知的智慧系统。在保护政策、高新科技和社会公益的支持下，它就像一位拥有千里眼和顺风耳的海上巡逻兵，不分昼夜、不知疲倦地守护着伶仃洋里全球最大的中华白海豚种群。中华白海豚的生存和繁衍完全离不开声呐探测和声通信，因此，基于声学技术的保护有别于传统的保护模式。被动声学种群调查的一些优势是传统的截线抽样法所不具备的，如前者对天气状况和海况不敏感；后者正好相反，只有在天气能见度和海况均较好时才能进行，否则数据的质量难以达标。在声学保护技术研发中，最核心的需求是对中华白海豚的声信号特征、发声规律和听觉特征，以及水下噪声的影响有深入的了解和掌握。因此，珠江口保护区与中国科学院水生生物研究所、武汉白鱀豚保护基金会等机构，在淇澳岛上共建了珠江口中华白海豚科研工作站（以下简称“工作站”），下一步将推动共建博士后创新实践基地，持续推进科学研究、技术研发和公益保护实践。目前，工作站的技术和公益人员正在珠江口保护区水域开展中华白海豚被动声学种群调查，也可以称之为“拖曳声学截线种群调查”。这种方法既发挥了被动声学监测技术的优势，也吸收了传统的截线抽样法的部分技术。实践中，调查人员首先按照截线抽样法的规范设计调查线路，然后沿线进行拖曳被动声学调查，获得线路上的中华白海豚种群抽样数据，再通过与智慧系统长期收集的中华白海豚数量和分布数据进行比对和分析，计算出声学目击率，推算出不同水域中华白海豚的密度，最后基于水域面积计算出中华白海豚的种群数量。这项工作完成后，将形成可供推广应用的技术规范。![]()
考察船尾几十米长的缆绳拖曳着水下声学设备，很担心大货轮会把设备撞坏
相较于传统的目视调查方式，拖曳声学截线抽样调查的最大优势是无须投入大量的人力资源，且获得的数据（如声学目击率和群体数量估算）更加客观，几乎不受调查人员野外经验不足、视觉疲劳和注意力降低等主观因素的影响。它的另一个优势是成本相对较低，后期的计算、分析和校正等过程耗时较短，可以更快地对外发布调查结果。期望在不久的将来，这项技术能在整个中华白海豚的分布水域得到推广应用。届时，人们不仅可以较准确地估算我国东南沿海的中华白海豚种群数量，甚至有可能对分布于孟加拉湾至台湾海峡近岸水域的整个中华白海豚种群数量进行估算。针对中华白海豚的声学保护，目前还需要强化的技术是如何控制栖息地的水下噪声水平以及建立水下噪声控制规范。近年来，科研人员已经对伶仃洋多个位点的水下噪声和中华白海豚声呐信号进行了长期监测，获得了较丰富的一手资料。例如：航道附近水下噪声约137分贝，离航道和隧道越近的位点水下噪声越强；风电场水域的水下噪声强度与涡轮发电机的运行状态相关，未运行时水下噪声约123分贝，接近风电场建设前的水平，但是一旦涡轮发电机启动运行，水下噪声至少会提高15分贝。需要注意的是，航道附近虽然是强噪声水域，但由于海事安全管理严格，渔业捕捞活动较少，故鱼类反而更多。当航道附近水下噪声低于140分贝时，中华白海豚为了更快更多地吃鱼，会冒险在该水域捕食；一旦水下噪声继续增强，它们就会离开，到鱼类较少的水域花更长的时间捕食。![]()
高速船舶产生的水下噪声会对中华白海豚产生影响
从感知声音强度变化的能力来看，中华白海豚毫无疑问是非常聪明的动物，可以根据水下噪声的状况选择是冒险捕食，还是远离危险。但这种聪明的选择只会发生在鱼类资源相对较丰富的备选水域。一旦备选水域的鱼类资源很少，中华白海豚虽努力捕食但仍食不果腹，它们极有可能会被迫在风险极高的航道水域捕食，由此产生的结果就是被船舶撞击致死或被高速螺旋桨打伤致死。因此，在航道、桥隧和风电水域，如何降低水下噪声水平，避免其对中华白海豚的行为、生理、听力和健康造成影响和危害，是声学保护的重要任务。我们的研究表明，在中华白海豚觅食和抚幼等的关键水域和关键时期，划定交通限速区和设置限速时段，可以减少船舶航行和桥隧交通带来的不利影响；限定风机运行总量和限定运行时段，可以缓解风电场造成的不利影响。声学保护技术的研发和广泛应用，不仅仅是减少水下噪声对中华白海豚的不利影响，更重要的是可以在较大程度上有效缓解海洋经济发展与海洋物种保护之间的矛盾，促进人与自然和谐共生。![]()
海上四顾茫茫，唯有水下声学设备能“看”到中华白海豚。设备出了小故障，技术人员在船上现场维修（陈宇维 供图）减少水下噪声及其对中华白海豚等鲸豚动物的影响，目前已出现公众积极参与的势头。水下世界与人们平时生活的环境完全不同，并且水面对水下噪声的反射非常强，故水下噪声很难辐射到空气中，使得公众无法听到和感受到水下噪声及其影响。实际上，鲸豚动物至少有95% 的时间在水下活动，它们的水下生活自工业化时代以来一直受到诸多人类活动的影响和干扰，尤其是无处不在且日渐增强的水下噪声，但公众很多时候只能看到它们在水面活动时的状态。因此，鼓励公众借助技术手段体验水下世界的嘈杂和风险，支持控制水下噪声强度，推动营造更安静的水下声世界，是目前推动声学保护技术发展和应用实践的重要工作之一。![]()
珠海的风筝爱好者在海滩上放鲸鱼风筝
武汉白鱀豚保护基金会作为鲸豚保护专业的公益机构，正在与保护区管理局、技术机构和教育机构合作，推动“听豚计划”。借助智慧系统的软硬件条件，以及丰富的水下声学数据和水面影像数据，搭建面向全社会的公益技术服务平台，鼓励人们通过网站或手机APP进入平台，亲眼看到中华白海豚等鲸豚动物在海上的影像，亲耳听到鲸豚动物的声音以及航运、桥隧建设等人类活动产生的水下噪声，体验水下噪声对鲸豚动物生活的影响，感受这群可爱动物们“微笑”背后的艰辛，进而共同推动鲸豚声学保护事业。目前，淇澳岛上的兆征纪念学校已被选为“听豚计划”的首批试点学校之一，相信不用等太长时间，学校师生就可以在教室中听到辽阔的伶仃洋海面下中华白海豚的声音，看到它们在澳门、香港大屿山附近跃出水面的影像。![]()
淇澳岛上的守护中华白海豚示范学校——兆征纪念学校
淇澳岛，正在为珠江口中华白海豚声学保护添一抹新绿。（本文图片除说明外，均由王克雄提供）
作者单位：中国科学院水生生物研究所、
武汉白鱀豚保护基金会
本文为《大自然》杂志2024年第5期原创文章，未经授权不得转载或建立镜像。
排版：冯雪
编辑：李峰
审核：曾朝辉
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