جوقة الشفق التي يمكن سماعها على عمق 18000 قدم تحت سطح البحر

قبالة جزيرة ميناميتوريشيما اليابانية، عند الغسق، بعد أن تغرب الشمس تحت الأفق، تجتمع أصوات العديد من الحيوانات معًا في جوقة. المشاركون في هذه الجوقة هم من الأسماك لأنه لا يمكن سماعهم على الأرض. إنهم لا يغنون باستخدام الحبال الصوتية – ليس لديهم أي منها – ولكن بدلاً من ذلك يغنون عن طريق قبض المثانة المملوءة بالغاز مثل الكازو، أو عن طريق فرك زعانفهم أو أسنانهم ليهمسوا مثل الصراصير. تندمج هذه النداءات المتداخلة من النفخات والحفيف والقرائن والضوضاء في جوقة يتردد صداها عبر البحر الشاسع مع تلاشي الشمس في المسافة.

وكتبت كريستين إربي، مديرة مركز العلوم والتكنولوجيا البحرية بجامعة كيرتن في بيرث، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “لا ينتقل الضوء جيدًا في مياه البحر، لذلك يكون الظلام في العمق”. “لكن الصوت ينتقل بشكل جيد للغاية.”

لا تنتقل ترانيم جوقة السمك أيضًا عبر الأمواج فحسب، بل أيضًا تحتها. إنها جزء من المشهد الصوتي للمحيط، والذي يتضمن الحيوانات والقوى الطبيعية مثل الرياح والزلازل والتكنولوجيا التي من صنع الإنسان. النظم البيئية البحرية المختلفة لها مناظر صوتية مختلفة، وقال تزو هاو لين، الذي يصف نفسه بأنه “مستمع للمحيطات” في أكاديميا سينيكا في تايوان: كرس نفسه لدراسة الأجواء الصوتية المحددة لأعماق البحار. هو عنده مقاطع صوتية مسجلة الفتحات الحرارية المائية التي يزيد عمقها عن 18000 قدم في مياه جزيرة ميناميتوريشيما النائية، من منطقة الشفق وسهول الوادي. وفي هذه المياه العميقة بشكل استثنائي، اعتقد لين أنه اكتشف السمكة وهي تغني بعد وقت قصير من غروب الشمس وتهدأ حوالي منتصف الليل. لكن السجل كان مختصرًا جدًا، ويشير إلى أقل من يوم واحد في العمق، مما قد يكون مجرد ومضة، أو مدرسة للأسماك الثرثارة.

وقال لين: “إنها في أعماق البحار، لذلك لم يكن لدينا الكثير من الأسئلة العلمية في وقت مبكر”. “نريد استكشاف ما يمكننا العثور عليه.”

توصل لين إلى خطة لتسجيل أصوات الحفرة في أعماق البحار لمدة عام كامل. في مارس/آذار 2020، تخلى شينسوكي كاواغوتشي، الباحث في الوكالة اليابانية لعلوم وتكنولوجيا المحيطات والأرض، عن جهاز تسجيل تحت الماء يسمى الهيدروفون على جانب سفينة جنوب ميناميتوريشيما، وهي محظورة ومعزولة عن المدنيين. شحن. وغرق الهيدروفون حتى استقر في قاع البحر على ارتفاع أقل من 18 ألف قدم. لقد جلس لمدة عام في منطقة عميقة ونائية للغاية بحيث لا يمكن تصويرها، وقام بالتسجيل لمدة دقيقتين كل أربع ساعات. عندما استعاد الباحثون الجهاز في إبريل التالي، حيث تم فصله عن بعد والارتفاع أكثر من ثلاثة أميال إلى السطح، استعادوا تسجيلًا مدته عام كامل لصوتيات الحفرة، نشره لين وكاواجوتشي في المجلة. علم الليمون وعلم المحيطات الخريف الماضي.

بالعودة إلى المختبر، قام لين بتحليل 4260 دقيقة من التسجيلات. غالبًا ما تكون المناظر الصوتية للمحيطات غير مسموعة للأذن البشرية. وقال لين: “إنه نوع من الضوضاء البيضاء الصادرة عن جهاز تلفزيون مكسور”. ومن المفارقات أن أفضل طريقة لفهم هذه الأصوات هي رؤيتها. قام لين بتشغيل برنامج كمبيوتر يقوم بإنشاء مخططات طيفية تصور البيانات الصوتية، وتكشف عن التغيرات في التردد والكثافة مع مرور الوقت (إليك مثال جيد مشهد صوتي وما يرتبط به من مخطط طيفي).

خلال النهار، كانت حفرة ميناميتوريشيما مكانًا هادئًا، لا يقطعه إلا من حين لآخر صفير ونقرات الثدييات البحرية أو محركات السفن البعيدة المارة. لكن الحفرة كانت تنبض بالحياة كل ليلة، حيث ترن مع جوقة من الأسماك عند غروب الشمس وتصمت عند منتصف الليل. وقال لين إنه حتى الشخص العادي يمكنه سماع “فرق كبير” بين أصوات النهار والليل. لقد كان مذهولاً. بياناته السابقة لم تكن مجرد نقطة. هذا هو الجوقة الأولى يمكن سماعها من الساعة 8 مساءً حتى منتصف الليل كل يوم بين شهري مايو وسبتمبر. من ديسمبر إلى يونيو، أ الجوقة الثانية رن حوالي الساعة 8 مساءً

للوهلة الأولى، قد تبدو هذه النتيجة رائعة. بعد كل شيء، البحر مليء بالأسماك. لكن توقيت نداءات الأسماك هذه – وكلاهما يصدر عند الغسق – يعني أن الأوقات المختلفة من اليوم في الجحر تتميز بأصوات مختلفة. استشار الباحثون دراسات سابقة ووجدوا جوقات مسائية مماثلة تُسمع في المحيطين الهادئ والهندي على أعماق تقارب 1000 قدم إلى أكثر من 18000 قدم. وتساءل الباحثون عما إذا كانت هذه الأصوات مرتبطة بهجرة البلاط، وهي ظاهرة ترتفع فيها مليارات ومليارات من العوالق والأسماك والحيوانات الأخرى نحو سطح المحيط ليلاً وتغوص مرة أخرى في أعماق المحيط عند الفجر. إذا هاجرت الأسماك المغردة على طول هذا المسار العمودي، فقد تهبط إلى أعماق حيث يمكن سماع أصواتها في هاوية غروب الشمس. بمعنى آخر، على الرغم من أن الكائنات التي تعيش في أعماق البحار لا تستطيع رؤية غروب الشمس، إلا أنها تستطيع سماعه.

كمخلوقات الشمس، نحن نحافظ على الوقت إيقاعات الساعة البيولوجيةتتأرجح ساعاتنا الداخلية في دورات مدتها 24 ساعة استجابةً للضوء والظلام. لقد اعتبر العلماء منذ فترة طويلة أن أعماق المحيطات، وهي منطقة معزولة عن دورة ضوء الشمس والظلام التي تحكم معظم أشكال الحياة على الأرض، ليس لديها مثل هذه الإيقاعات. ولكن مع تحسن التكنولوجيا في استكشاف أعماق البحار، مما سمح للعلماء بتسجيل بيئات الوادي على مدى فترات طويلة من الزمن، اكتشفوا إيقاعات يومية في أعماق البحار يمكن تفسيرها من خلال الساعات البيولوجية. على سبيل المثال، في المياه المتلألئة للفتحات الحرارية المائية التي يزيد عمقها عن 5500 قدم، باثيموديولوس ثيرموفيلوس يطيع بلح البحر إيقاعات 24 ساعة.

لاحظ هانز فان هارين، عالم الفيزياء التجريبية وعالم المحيطات الفيزيائي في المعهد الملكي الهولندي للأبحاث البحرية والذي لم يشارك في البحث، أن العوالق في أعماق البحار تشارك في هجرة عمودية يومية في الأعماق حيث لا يمكن اكتشاف التغيرات في ضوء الشمس. تتجمع العوالق خلال النهار وتنتشر بالقرب من السطح ليلاً، وهذه الحركات تبدأ فعليًا بواسطة مجموعات العوالق التي تعيش في أعماق الأرض. إذا لم يكن ضوء الشمس مؤشرًا، فمن المحتمل أن يكون الزناد موجودًا في مكان ما داخل العوالق. وقال فان هارين: “كانت فرضيتنا الرئيسية هي أنه تم التحكم فيها بواسطة ساعات بيولوجية ثابتة، على الرغم من أننا افترضنا أن الضوضاء الصوتية كانت ممكنة”، مضيفًا أن الإشارات الصوتية التي تم الكشف عنها في الورقة الجديدة لا تشرح بعد كيف تقوم مجموعات العوالق العميقة بتوجيه هذه الهجرات.

لكن ساعاتنا الداخلية ليست بيولوجية بحتة. كما أنها متناغمة مع المكونات البيئية التي تسمى zeitgebers، المشتقة من الكلمة الألمانية التي تعني ساحر. مانحي الوقت. وتشير الدراسة الجديدة إلى أن صوت الأنواع المهاجرة من الأعلى قد يكون هو الصوت الذي يسمح للعديد من الأنواع التي تعيش في أعماق البحار بمعرفة الوقت، مع أو بدون ساعات بيولوجية. ومع ذلك، تظل هوية هذه الأنواع المهاجرة لغزًا، حيث لم يتمكن لين وكاواجوتشي من التعرف على أي نوع فردي خلال الجوقات المسائية. لكن الآثار الدقيقة لهذه الأصوات على الأنواع الأخرى تظل سؤالاً مفتوحًا. وقال فان هارين: “يبدو من الغريب أن تخون الأنواع نفسها للحيوانات المفترسة عن طريق إصدار أصوات”.

على الرغم من ندرة الأبحاث التي تختبر قدرات السمع وإصدار الضوضاء لدى أسماك أعماق البحار، تشريح العديد من الأنواع متوافقة مع السمع. وقال إربي: “نحن نعرف القليل جدًا (القليل جدًا) عن الكائنات التي تعيش في أعماق البحار، ولكن نظرًا لنقص الضوء، فمن المعقول أن العديد من هذه المخلوقات تستخدم الصوت للاستشعار والتنقل والتواصل مع بيئتها”. بحث. وقالت إنه بالنظر إلى الأنماط اليومية للأصوات الصادرة عن الأسماك والثدييات البحرية والحيوانات الأخرى، “فلن يكون مفاجئا إذا استجابت الكائنات التي تعيش في أعماق البحار لهذه الأصوات في عمود الماء أو تطورت لاستخدامها”.

التقط تسجيل لين وكاواجوتشي صفيرًا ونقرات صدى من حين لآخر من الثدييات البحرية المارة، والتي اقترحوا أنها قد تكون أرضًا لتغذية حيتان العنبر والحيتان ذات المنقار. وأشار إربي إلى أن بعض أنواع الأسماك والثدييات تصدر نداءات إطعام عندما تتبع فريسة تهاجر عموديًا، لذا فإن أغنية الحوت أو صافرة الدلفين يمكن أن تكشف عن هذه الأنماط النهارية. وقال إربي إنه نظرا لسرعة الصوت العالية في المحيط، فإن هذه النداءات تنتقل بسرعة كبيرة إلى العمق بحيث “يمكنها إثارة أنماط إيقاعية خلال نفس فترة الـ 24 ساعة”.

يعترف لين بأن البيانات الجديدة متفرقة، حيث يتم أخذ العينات على فترات من اليوم باستخدام مكبر الصوت. يريد العودة ليأخذ سجلات عالية الجودة. واقترح إربي استخدام التكنولوجيا للإشارة إلى مصدر الصوت، حيث أن وجود صوت على عمق أكبر لا يشير بالضرورة إلى أن الأصوات قادمة من عمق أكبر. وقال: “بمجرد العثور على المصدر، أي حيوان أو نوع يصدر الأصوات التي نسمعها بعمق، قد تكون لدينا في النهاية فكرة أفضل عن وظيفة تلك الأصوات”.

تزدهر سهول وادي ميناميتوريشيما بعقيدات المنغنيز، وهو معدن نادر مرغوب في المشاريع القادمة. التعدين في أعماق البحار. مثل أنواع التعدين الأخرى، يمكن أن يكون التعدين في أعماق البحار عملاً صاخبًا، مما يولد ضوضاء من العمليات والسفن المحيطة. يحجب هذا التلوث المشهد الصوتي المحلي، ويغرق المطربين البعيدين ونقرات الدلافين وأغاني الحيتان. بالنسبة لمخلوقات أعماق البحار التي يمكنها استشعار هذه الأصوات، يمكن أن يكون الأمر بمثابة تدمير الشمس. لكن هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لفهم دور الصوت في أعماق المحيطات، ومدى التأثير الذي يمكن أن يحدثه كتم الصوت.

وقال لين: “عندما نتحدث عن التعدين في أعماق البحار، علينا أن نكون حذرين بشأن كيفية تأثير هذا النوع من الضوضاء على النظم البيئية في أعماق البحار”. “نحن نعرف أكثر من ذلك بقليل.”