自然の中を散策し、大きな声で叫んでみてください。聞こえるのは近くにいる鳥、カエル、リスだけです。陸上動物にとって、音を感知することは重要な生存戦略ですが、その警告システムとしての効果は限定的です。なぜなら、音は（大規模な火山爆発のような音を除けば）空気中では遠くまで届かないからです。音は水中をはるかによく伝わり、海中の音は状況にもよりますが、数百マイル、あるいは数千マイルも遠くまで届きます。
海洋が温暖化するにつれ、こうした状況は急速に変化している。塩分濃度、温度、圧力の変化は海の音を変え、その音に依存して生きる生物に未知の影響を与えている。クジラは仲間同士で会話をし、海岸に打ち寄せる波の音を聞きながら地球の音を頼りに航海する。イルカは爆発的な音でエコーロケーションを行い、獲物を捜す。サンゴ礁に生息する魚は外洋で生まれるが、活気に満ちたサンゴ礁の音を頼りに住処を探す。そして、生命の音に加えて、地球のシステムの音も聞こえる。風は海面を掻き乱し、嵐の時にはさらに大きな打撃を受ける。地震や海底の地滑りは、海全体に轟音を送る。その結果生じる津波は海面を疾走し、騒音を立てるが、海洋生物はそれに慣れきっている。
これは、気温上昇や船舶などの騒音活動の増加が海洋生態系にどのような影響を与えているかという重要な側面であり、しかも十分に研究されていない。「自然の音風景が人々の思考の中心に躍り出たのはこの10～15年ほどです」と、カリフォルニア大学サンタバーバラ校で海洋生態系への圧力を研究する海洋生態学者ベン・ハルパーン氏は言う。例えば科学者たちは現在、昆虫、鳥、両生類といった人間の目には見えない生物の音に耳を傾けることで、森林の生物多様性をより深く理解し始めている。「海洋における音風景の役割に人々が気づき始めたのはごく最近のことです。人間の影響が拡大するにつれて、海中で何が起こっているのかを物語ってくれるのです」とハルパーン氏は付け加える。
音は空気中よりも水中の方が速く遠くまで伝わるため、海中では「近隣地域」はより広くなります。（鳥は数百フィート離れた場所からコミュニケーションできますが、クジラの場合は数百マイルの距離です。）この領域での音の伝播方法は、水温、圧力、塩分濃度によって異なります。これは、音自体が圧力波であり、水中の分子を圧縮したり減圧したりするためです。水温が高いほど分子の振動が速くなり、音波の伝わりも速くなります。水深が深くなるほど圧力は高くなります。例えば、海に淡水を注入している氷河の近くにいる場合、塩分濃度も変化することがあります。
これにより、一種の成層構造が形成されます。温度、塩分濃度、圧力がそれぞれ異なる方法で組み合わさり、音の伝播方法に影響を与えます。「サラダドレッシングを振る前に油と酢を混ぜるのと同じように考えてみてください。海は塩分濃度と温度が異なる異なる層でできています」と、ニューファンドランドメモリアル大学とイタリア国立海洋学・応用地球物理学研究所の生物音響学者、アリス・アファタティ氏は述べています。これらの層は明確に区別されているため、音はそこで反射します。「ですから、クジラを音波の発生源と想像すると、クジラがどこにいるかが重要になります。深い層にいるか浅い層にいるかで、同じ音でも伝播の仕方が変わります」と彼女は言います。
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アファタティ氏と、同じく国立海洋学・応用地球物理学研究所の同僚であるキアラ・スカイニ氏は先月、海洋の変化が特定の種であるタイセイヨウセミクジラの音響環境にどのような影響を与えているかに関する研究を発表しました。彼らは、水温、水圧、塩分濃度といった変数に関する過去の膨大なデータを用いて、グリーンランド海とニューファンドランド沖の2つの変化のホットスポットを特定しました。これらの地域では、水中音の平均速度が2100年までに1.5%以上上昇する可能性があります。これにより、クジラの鳴き声はより遠くまで届くようになり、この種のコミュニケーション方法に未知の影響を与える可能性があります。
二人の研究者は、他の科学者が同じ枠組みを用いて、他の海洋生物の音響環境の変化を調査することを期待している。「これは、例えば、異なる種が同じ変化にどのように反応するかを調べることができる他の研究への出発点となります」とスカイニ氏は言う。「これが海洋生物にどのような影響を与えるかは、多くの変数が関係しているため、まだ分かっていません。ですから、モデル化できるほど簡単な問題ではないのです。」
しかし、スカイニ氏とアファタティ氏がグリーンランド海を変化の兆しがあると指摘したのは偶然ではない。北極圏は地球の他の地域よりも最大4倍の速さで温暖化しており、その主な理由は氷が溶けて暗い海水が露出し、太陽エネルギーをより多く吸収することにある。また、2016年の論文によると、太平洋は北極圏に浅い「音響ダクト」と呼ばれる温水を送り込んでおり、これが音響環境を強め、劇的に変化させているという。言い換えれば、太平洋は実質的に北極圏の海洋生態系に音を注入していると言える。
北極の氷が溶けると、溶け出した淡水が海水の塩分濃度を下げ、音の伝わり方をさらに変化させます。南極でも同じことが起こっており、温暖化した海水が巨大な氷河の裏側を侵食しています。「表面にはかなり厚くなる可能性があり、温度が高く塩分濃度が低い水の層ができます」とハルパーン氏は言います。「そのため、基本的にその層とさらに下の層の間を音が伝わるのを妨げます。その結果、その地域で海を伝わる音に依存するあらゆるものに影響が及ぶでしょう。」
極地やその他の地域で人間活動が生み出している騒音に加えて、こうした騒音も発生しています。巨大な船舶は轟音を上げて海面に波紋を広げます。石油掘削装置などのインフラ設備も騒音をさらに増幅させます。橋を渡る車などの地上の騒音でさえ、海に不要な音を注入しています。「水中だけでなく、水上でも伝播するあらゆる種類の人為的騒音があり、それが生物が音を道具として利用する能力を阻害しています」とハルパーン氏は言います。
カリフォルニア沖に設置されたMBARIの水中聴音装置の一つ。ケーブルは海岸まで伸びており、研究者たちは海の音をリアルタイムで録音できる。
写真：MBARIモントレー湾水族館研究所の研究者たちは、この変化する音環境がシロナガスクジラにどのような影響を与えているかをより深く理解するため、水中マイク（圧力の変化を検知するマイクロフォン）を用いている。「1つのセンサーから毎月2テラバイトという膨大な量のデータを収集しています」と、モントレー湾水族館研究所の生物海洋学者ジョン・ライアン氏は語る。このデータから、船の音とクジラの音を特定の瞬間に区別できるだけでなく、音の方向も特定できる。「これにより、様々な動物が生息地の異なる部分をどのように利用し、環境の変化にどのように反応するかを学ぶことができます」とライアン氏は語る。（MBARIの録音ライブラリはこちらで聴取可能）
ライアン氏と彼の同僚たちは、膨大な水中聴音器のデータから、地球最大の動物にとって音がいかに重要かを目の当たりにしている。「シロナガスクジラは、最適な餌場を見つけるために、音響信号で互いに協力し合っていることが分かりました」とライアン氏は語る。「シロナガスクジラが回遊している時期を私たちは聞き取ることができますが、回遊の時期は年によって大きく異なります。」生態系の生産性が高い時期は、クジラはより長く海に留まり、水中聴音器が音を拾う間、せわしなく音を立て続ける。
こちらは、2020 年 1 月 7 日の 6 時間にわたって水中聴音機が記録したもの。船舶、ナガスクジラ、地震からの明確な信号に注目してください。
イラスト：MBARIこうした動きをより深く理解することで、科学者はクジラをより効果的に保護することができます。例えば、「ホエールセーフ」と呼ばれるシステムは、水中聴音器のネットワークを用いて、クジラの存在を船舶に警告し、船舶が速度を落とすことを可能にします。これは船舶との衝突を完全に防ぐわけではありませんが、クジラが衝突を避ける時間を確保します。「クジラの行動生態を理解し、どのように、そしていつ船舶との衝突の危険にさらされるのかを理解すること。これが、クジラの回復を支援するための戦略なのです」とライアン氏は言います。
劇的に変化する音環境は、海洋生物の生活を複雑化させています。これは極めて重大な問題です。なぜなら、化学物質やプラスチックによる汚染、乱獲といった、海洋生物が直面する他のストレス要因に加えて、騒音が重なるからです。しかし、人間は水中の音に関する知識を活用することで、海洋生物をより効果的に保護できるかもしれません。科学者が特に影響を受けやすい海域を特定できれば、船舶の航行を制限したり、少なくとも船舶の速度を落として静かに通過させたりできるかもしれません。「騒音公害が主要なストレス要因の一つ、海洋生物が直面する主要な問題の一つとなっている場所があります」とハルパーン氏は言います。「ですから、海洋騒音がこうした広い文脈の中でどのように位置づけられるかに注目することは、非常に価値があると思います。」
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