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循声技术:科学家如何“听”出印尼珊瑚礁的炸鱼活动

开源技术或可催生低成本监测系统,助力打击这种破坏性极强的捕鱼方式。
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<p>一名研究人员在印度尼西亚苏拉威西岛的一处珊瑚礁投放水听器。图片来源:Tim Lamont</p>

一名研究人员在印度尼西亚苏拉威西岛的一处珊瑚礁投放水听器。图片来源:Tim Lamont

健康的珊瑚礁充斥着咕噜声、呜叫声和噼啪声,鱼类、虾、海龟等生物在其中栖息觅食,发出各种响声。然而,在一些珊瑚礁海域,还能听到一种不那么健康的声音:爆炸的轰鸣声。

炸鱼是指将炸弹投入海中捕鱼。它会杀死或震晕爆炸范围内的一切生物,摧毁支撑这些丰富生态系统的珊瑚礁结构。

位于印度尼西亚苏拉威西岛(Sulawesi)西南侧近海的斯珀蒙德群岛(Spermonde),是这种破坏性捕鱼方式公认的高发区域。然而,直到现在人们才得以测量其普遍程度。一个国际研究团队通过数千小时的环境音频追踪了这里的炸鱼活动,全部音频数据由一台水下声学记录仪采集。科研人员从海量音频数据中识别出数千次爆炸。借助机器学习技术,识别效率得到大幅提升。

“炸鱼一直是这座群岛以及世界上许多其他群岛面临的问题,”该研究负责人本·威廉姆斯(Ben Williams)说。他曾是一名海洋生物学家,现转型为人工智能科学家,与英国帝国理工学院和伦敦动物学会开展合作。“但难点在于,我们并不真正清楚这种活动的规模。可能一个月只投放几枚炸弹,也可能有数百枚。这是我们首次获得真实的可量化的统计数据。”

健康的珊瑚礁充满各种栖居生物发出的声音。视频来源:Biopixel;音频来源:Tim Lamont /Lancaster University

地球上破坏性最强的捕鱼方式之一

印尼中部和东部地处珊瑚三角区,当地珊瑚礁是地球上生态多样性最为丰富的区域之一。这些珊瑚礁为沿海居民提供粮食保障以及渔业和旅游业就业机会,同时也是抵御风暴潮的天然屏障。

然而,这一切正受到炸鱼活动威胁。人们将自制炸药——通常是装入瓶中的化肥——从船上投入海中。爆炸冲击波会震裂鱼类的内脏,使鱼浮到水面,随后便可轻易用网捞起。

研究显示,一枚普通瓶装炸弹可杀死或震晕半径10至30米范围内几乎所有海洋生物。爆炸产生的压力波,会将生长缓慢、结构复杂如迷宫般的珊瑚礁化为碎石,众多物种的栖息地 因此泯灭。这样的破坏还会使得珊瑚很难重新定居:珊瑚幼体需要相对稳定的基底,而松散的碎石在海浪和潮汐作用下发生移动时,它们可能受到损害或被掩埋。

“四五十年前遭到炸鱼破坏的珊瑚礁,如今仍然遍布碎石床。”印度尼西亚IPB University海洋科学家、这项新研究的合著者特里斯·拉扎克(Tries Razak)表示。

炸鱼可使珊瑚礁遭到长达数十年的破坏。遗留下来的碎石礁盘,再也无法维系昔日丰富的生物多样性。图片及音频来源:Tim Lamont /Lancaster University

即使在拥有数千座岛屿的印度尼西亚,斯珀蒙德群岛也被公认为生物多样性尤为丰富的区域。这片海域栖息着数百种珊瑚和海绵,鱼类数量繁多,孕育出印尼规模最大的珊瑚礁渔场之一。

斯珀蒙德群岛的卫星监测显示,1990年至2022年间,当地约76%的活珊瑚消失,炸鱼是主要原因之一。20世纪90年代的一项研究表明,在南苏拉威西省省会望加锡(当时称乌戎潘当)的一处市场上,10%至40%的鱼可能是通过炸鱼捕获。可通过识别鱼骨、鱼皮和鱼眼的特征性损伤痕迹,来确定这种捕鱼方式。

寻找一个不断移动的目标,无异于大海捞针

炸鱼已有数十年历史,至少31个国家有相关记录。在印尼,包括“印度尼西亚破坏性捕鱼观察”( Destructive Fishing Watch Indonesia)在内的多家非政府组织,通过沿海项目和倡导工作反对炸鱼。印尼早在1985年就将炸鱼列为违法行为。从公开表态来看,官方采取了强硬立场。

去年,印尼国家警察开展专项行动,查获72起破坏性捕鱼案件,其中包括炸鱼、投毒和电捕。警方称,共逮捕101名嫌疑人,并避免了490亿印尼盾(折合280万美元)的国家经济损失。相关抓捕行动成为全国新闻焦点,例如2025年6月,六名渔民在北马鲁古省被捕,现场查获爆炸材料和50公斤炸鱼所得渔获。

An official looks at items on the ground, including bottles, while men in orange stand in line facing away
印尼中苏拉威西省警方展示涉嫌炸鱼的证据。这些证据来自2022年8月连续两天实施的一系列逮捕行动。图片来源:Wahono/Pacific Press/ZUMA Press Wire/Alamy

然而,在一个拥有1.7万座岛屿和2.8亿人口的国家,面对众多其他挑战和政治优先事项,这一问题往往难以得到足够重视。专家表示,现实情况是炸鱼具有规模化作业态势,监测和执法工作覆盖面参差不齐,抓获个别违规渔民难以有效解决问题。

警方和其他主管部门会主动开展海上巡逻,经常性抓捕炸鱼者。然而,印尼海域辽阔,巡逻人员很难碰巧遇到正在炸鱼的人。以往研究表明,向官员行贿以及巡逻人员接近时迅速销毁证据的情况十分常见。有时,炸鱼活动得以曝光,是因为渔民在使用炸药作业时发生死亡事件。

即使已锁定涉案人员,如果没有持有爆炸物等确凿证据,或未能将其当场抓获,在实际操作中,也很难追究相关人员的法律责任。在广阔的西太平洋追踪使用这种捕鱼方式的人,更是极其困难。

填补数据空白

本·威廉姆斯牵头,英国和印尼合作者共同开展的这项研究,正是为了解决这一难题。

研究团队在苏拉威西岛西南海岸附近布设了一台音频记录仪,可监测半径17公里内的炸鱼活动。随后,他们使用开源机器学习算法,将每月的音频数据筛减至仅需人工复核的数小时内容。类似方法曾用于热带森林监测偷猎者

研究人员将一台音频记录仪放置在斯珀蒙德群岛的一处珊瑚礁上,该群岛位于苏拉威西岛西南近海。该设备能够探测到半径17公里以内的炸鱼声。图片来源:M Rizky Madjid;音频来源:Tim Lamont /Lancaster University

其中一个难题是需要甄别环境噪音,因为在此类工作中,环境噪声可能引起误读。例如,威廉姆斯介绍说,一群叫声格外响亮的鱼经过后,研究团队不得不花费额外时间分析这一组数据。除此以外,记录仪还曾被使用鱼叉的捕鱼者拿走,而且不止一次发生,因而造成部分数据缺失。

历时16个月,研究人员核实到3500多次爆破。但由于音频采集并非全天候不间断进行,研究团队据此测算,折算之后每年爆破数量接近8500次,这可能造成每年多达16万平方米的珊瑚礁退化。

炸鱼全年都有发生,主要集中在白天;在暴风雨期间,以及当地的祈祷日星期五回显著减少。这只是第二项采用可验证方法追踪炸鱼频率的研究。此前,2017年在坦桑尼亚开展的一项研究使用船只,调查了2692公里的“样带”(即在一片海域内划定的采样线路),并在两个月内记录到318次爆炸。

“这并非铁证,但有力证明炸鱼是该地区珊瑚礁消失的主要原因。”威廉姆斯说。

从演示项目走向实际应用工具

鉴于研究规模较小,这项新研究只是原理验证,而非成熟完备的解决方案:研究仅使用一台记录仪,覆盖斯珀蒙德群岛极小的一部分,而该群岛所在的大陆架面积达1.6万平方公里。

若要扩大布设规模并搭建实时监测系统,则需要多设备对每次爆炸的位置进行三角定位,并与当地巡逻部门协同。

马来西亚沙巴州已部署类似的执法监测系统。该项目由非政府组织Stop Fish Bombing(简称SFB)与马来西亚政府合作开展,改造利用了美国企业SoundThinking的枪声声学探测技术。该项目实施两年内,仙本那镇近海的炸鱼活动减少80%

SFB马来西亚执行董事特伦斯·林(Terence Lim)表示,此前政府部门认为炸鱼只是“零星”事件。当他们亲眼看到数据并听到当地水域的爆炸录音后,改变了看法。

林表示,监测系统的存在本身就能让炸鱼者三思:“好比一栋建筑。如果只有围栏,有人就会试图闯入。一旦有了全天候闭路电视监控,人们的行为一般会有所收敛。”

不过,炸鱼的人会设法规避声学记录仪的监测范围,例如躲在岛屿和其他自然地形后方。针对该漏洞,SFB正在开发一艘配备内置音频传感器的船只,以实现移动录音。

开源技术和可规模化推广

威廉姆斯团队这项研究的一个亮点是,采用了一种新型水下声学记录仪。每台设备成本为150美元(约1000元人民币),并使用可在普通笔记本电脑上运行的免费软件。就在不久前,此类研究的主流监测设备售价约为3000美元(约2.01万人民币),而炸鱼监测系统长久以来大多依赖国际私人资金。

“如果我们能够构建一个开源系统,并对其进行复制和推广,那将非常新颖。这意味着人们可以在其基础上继续开发,并不断加以完善。”威廉姆斯告诉对话地球。

与损害发生后再开展保护工作相比,使用监测系统可能更具经济效益。印尼科莫多国家公园的一项研究发现,珊瑚礁修复工作的成本,是为执行炸鱼禁令而开展海上巡逻成本的5至70倍

People stand in the sea with platforms in a tropical place
南苏拉威西省社区居民参与玛氏可持续解决方案项目,开展珊瑚礁修复工作。图片来源:The Ocean Agency

贫困所迫?

要最大限度地减少炸鱼造成的破坏,最有效的办法是从源头上制止这种行为。为此,首先需要了解渔民为何采用这种捕鱼方式。

贫困常被视作诱因,但一些专家指出,这种解释可能过于简单。2021年发表的一项关于炸鱼的文献综合评述认为,治理缺位和执法不严才是主要原因。

澳大利亚詹姆斯库克大学的梅利莎·汉普顿-史密斯(Melissa Hampton-Smith)是该篇2021年综述的第一作者:“我不认同这样的观点:只要存在贫困就必然会出现破坏性捕鱼。”她认为,要实现长期有效治理,最佳方式是加大执法和管控力度,同时联合当地资源使用者共同建设和管护海洋保护区。

她说,在坦桑尼亚,尽管当地居民的生计缺乏保障,相关执法行动仍有效减少了炸鱼活动。当地社区组织被赋予自主权,与渔民协同合作,并经常开展志愿巡逻共同保护海洋环境。

整治供应链

SFB的特伦斯·林表示,解决问题不应妖魔化炸鱼者,他们大多数是无国籍人士,属于弱势群体。林会亲自与炸鱼者接触,告诉他们该组织采用哪些技术监测相关水域。他说:“这其实是一种心理战术,炸鱼者自己也知道他们的行为是错误的。”

在林看来,更深层次的解决办法是整治供应链,其中包括起爆器材“雷管”(detonator),这些雷管大多来自菲律宾。今年5月,仙本那附近海域截获575公斤氨肥。官方称,这批化肥原计划用于制作捕鱼炸弹。

珊瑚礁面临的另一个日益严峻的威胁是气候变化。过去,印尼的珊瑚礁通常能够从海洋热浪引发的白化现象中恢复。当珊瑚受到热应激时,会排出赋予其颜色的共生藻类。

然而,由IPB University的特里斯·拉扎克牵头、于6月发表的研究发现,随着热量不断累积,珊瑚最终会达到一个明确的临界点。研究指出,海洋热浪近年来愈发频繁和强烈,而按照预测,这一趋势还将持续,最终将导致珊瑚加速死亡,即使是印尼耐热能力最强的珊瑚也难幸免。

“过去,珊瑚白化现象每隔几年才发生一次。但现在每年都有,有时一年两次。”拉扎克说。

珊瑚礁的生态状况越健康,就越有可能挺过白化灾害。拉扎克认为,面对日益加剧的气候压力,趁我们现在还有机会,更应抓紧时机,保护重要的珊瑚礁生态系统免遭炸鱼活动破坏。

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