2018年4月27日

生物聲景與環境生態— 以昆蟲為例

楊正澤/國立中興大學昆蟲學系教授。以聲音行為特徵探討鳴蟲生物系統分類與演化。努力撰寫昆蟲科普文章「街角遇見蟲」FB 及「百變昆蟲族」blog。

陳佩琪/目前汲汲營營於消滅登革熱蚊子大軍,偶爾回鍋做寫作小打手跟大家分享昆蟲新知。


(本文內容部分為2016 科技部補助專題研究計畫成果報告)



2014 年,IUCN World Parks Congress講者巴克萊(Leah Barclay)在演講中提出「聲景(soundscape)是啟發下一世代的重要環境意識」的概念。聲景相對於地景(landscape),最早由謝弗(Schafer, 1977)於《世界調音》(The tuning of the world)一書中所提出,泛指在人耳接收能力範圍內,能與周遭環境有所連結的聲音。其後克勞斯(Bernie Krause, 1998)結合希臘文bio(生物的)與phone(聲音),造出生物聲音(biophony)一詞,聲景中有關生物的生命現象:營養、運動、感應、生殖等相關行為所產生的聲音及訊息,總合稱為生物聲音。

生物聲音之外, 根據克勞斯(Krause, 2008)報導2001~2002年蓋奇(Stuart Gage)在一個聲學研究計畫中將自然界非生物產生的聲音與人類製造的聲音分別歸類為地理聲音(geophony)與人類聲音(anthrophony),自此構成聲景的三元素便確立。地理聲音囊括任何風吹草動、地球殼活動、河溪川流水及湖海浪拍濤等聲音;而人類聲音則包含說話、行走,或是藉由工具儀器在有意(樂器演奏)或無意(汽車等交通工具或機具運作)下製造出來的聲音。但當人類聲音的分貝過高或不悅耳時,就可能成為影響人類與生物聲音傳訊功能的人為噪音。

根據我國行政院環保署2006 年規定,一般所稱的「噪音」是指不想聽到或讓人感到不舒適的聲音。而在制定相關法規時,噪音管制法所指的噪音則是「受管制的噪音源所發出的聲音超過管制標準」的聲音。隨著都市化與交通網絡的發展,人為噪音已成為全球污染議題,噪音發生的頻率和聲學特色與自然界所產生的聲音相當不同(Radford et al., 2014),大多數能量由低頻至高頻遞減,最大能量集中於3 kHz 以下(Wood and Yezerinac, 2006),且發生時間較為隨機,並廣泛出現在陸域與海域之中。


人為噪音對生物的影響
嚴重的人為噪音,除了對人體本身造成心理及生理上的影響外,對生物的影響更是不容小覷。這需要由生物的生命現象中總結族群生命力表現的生殖開始談起。

無後為大:嚴重「人擇」恐形成生殖隔離
許多生物在生存與繁殖上倚賴聲音傳遞訊息,由遠方的呼喚到近距離的辨識、甚至是同種異性生理狀態的判別,甚至是否接受交配的回應也靠聲音訊號傳遞,人為噪音卻可能遮蓋掉這些重要的聲音訊號。過去幾十年來,越來越多研究探討人為噪音對各類生物的行為和生理所造成的影響。許多研究著重在鳥類,發現棲息於都市的鳥聲音頻率調高或聲音強度提高,得以減少聲音訊號被人為噪音所遮蓋的可能性。

同種兩族群方面,帕里斯等人(Parris et al., 2009)指出,居住在吵雜環境中的青蛙族群,所發出的叫聲會比在郊區族群的聲音頻率來的高;凱澤(Kaiser et al., 2011)則發現噪音導致雄青蛙減少合唱天數與時間,可能造成都會區青蛙繁殖成功率下降。動物在繁殖過程中,除了交配行為之外,甚至各發育階段也需要聲音的溝通,生殖的成果需要維護,例如鱷魚卵在孵化前的撞擊卵殼聲音會引來母鱷魚的協助、幼鳥張開口啾啾呼喚,引來親鳥餵食、小雞群的叫聲與母雞的聲音當作互動的訊號雞群才不會走散,一直到成長階段,這些訊號才會改變或消失。由配對– 交尾– 護幼,動物的聲音組曲在自然環境下形成一片美麗的聲音風景,這是攸關生存的生命序曲,不是給動物界的後生晚輩的人類,附庸風雅的吟誦聆聽,幻想風花雪夜,創造歌曲辭調闕。

圖一:前翅摩擦產生聲音。(楊正澤攝影)
圖一:前翅摩擦產生聲音。(楊正澤攝影)

無聲不歡:嚴重影響生理– 感應與代謝
不只在陸域環境,在海洋中高強度的噪音或較低強度的雜訊,如船隻動力引擎噪音或探測聲納,亦會影響海洋生物的聲音行為及族群分布模式。暴露在高分貝噪音下,不論時間長短,海洋生物除了行為會改變外,更甚者會造成暫時性或永久性的失聰,波普爾(Popper)曾在2003 年於《未來漁業研究》雜誌發表的文章中,引用三篇國內生物聲學前輩嚴宏洋教授研究成果,包括魚耳內的纖毛細胞及聽力受損 。另外還有研究證實,人為噪音不僅會干擾生物聲音訊號溝通,影響偵測天敵的能力,也會造成生理壓力,並顯示生物會表現出補償性聲音訊號的變化,聲音行為活躍時段改變,甚至季節性和展現位置也會改變,嚴重則可能離開原有棲所。生存策略被改變也許降低人為噪音所帶來的影響,但是有些對於個體生理代謝已經造成的傷害將無法彌補。也許人為噪音只是造成部分族群衰弱、缺乏競爭力,但在整體生態結構上,因為某物種出走,不只是少了一員,生物群聚的功能結構也會因此受到影響,嚴重可能破壞生態系平衡,不容忽視。

莫利等人(Morley et al., 2014)分析至2012 年止發表的相關文獻,發現探討人為噪音對動物影響的相關研究共有83 篇,探討的分類群僅兩篇針對無脊椎動物的研究。文獻中以鳥類為目標物種的研究最多,共有63篇,次之為哺乳類,共10 篇。文中推論人為噪音會影響生物聲音訊號的特性、傳遞與偵測訊號能力及效果的文獻共44 篇,兩篇無脊椎動物研究亦屬此類。這樣的研究潮流在國內也有相關研究,高雄醫學大學謝寶森副教授等人,比較高雄澄清湖與觀音山的高砂熊蟬(Cryptotympana takasagona)族群發現,位於人為環境噪音較高的澄清湖的蟬鳴頻率會較限制車輛進入的觀音山來得高。

圖二:蟋蟀棲所常在人類活動密集場所,易受人為噪音干擾。(上排圖片為楊正澤攝影;聲紋圖由T4Bio 研究室提供)


......【更多內容請閱讀科學月刊第581期】




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