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近日，中國科學院深海科學與工程研究所（簡稱中國科學院深海所）海洋哺乳動物與海洋生物聲學研究團隊在《Journal of the Acoustical Society of America》在線發表題為《Acoustic characterization of sperm whale population structure and social organization in the South China Sea》的研究論文。該研究以南海抹香鯨為研究對象，揭示了南海抹香鯨的發聲及群體結構特征，提出了南海抹香鯨的太平洋起源假說。

深海里的“摩斯密碼”

在南海深處，一種巨大的生物正在用“咔噠”聲（clicks）彼此交流著。這些聲音短促而有力，像敲擊聲，又像某種神秘的摩斯密碼。它們就是現今地球上體型最大的齒鯨——抹香鯨。抹香鯨的頭部巨大，約占體長的三分之一，內部有一個非常特殊的名為“鯨腦油”的器官。這不僅是它們深潛的浮力調節器，更是一臺精密的“聲吶發射器”。抹香鯨可以通過它發出短促的“咔噠”聲，用于回聲定位——在黑暗的深海中探測獵物并避開障礙物。但抹香鯨的“咔噠”聲不僅僅只是導航工具，在社交場合，抹香鯨會將幾個咔噠聲組合成短促而有節奏的序列進行對話，這類序列被稱為“密碼曲”（Codas），又稱“尾聲”。之所以起這個名字，是因為早期研究人員發現，它總是出現在長串回聲定位咔噠聲的末尾，宛如交響樂章結尾的“尾聲”。一段密碼曲通常持續 0.5 到 2 秒，由 3 到十幾個咔噠聲組成，擁有獨特的節奏與間隔。正如人類語言中的詞匯一樣，密碼曲是抹香鯨交流信息、確認彼此身份的基本單元。

更有趣的是，不同群體不同海域的抹香鯨會使用不同的密碼曲集合，就像不同地方的人講著不同的方言。這些方言并非天生，而是通過后天學習代代傳承的。抹香鯨寶寶會經歷一段“牙牙學語”的時期，嘗試各種曲型，直到逐漸掌握所屬群體的方言。方言系統相似的不同抹香鯨群體，被研究人員稱為“聲音氏族”（vocal clans）。在太平洋地區，研究人員已經歸納出了至少七個這樣的聲音氏族，每個氏族都有自己最典型的發聲節奏。這些氏族規模龐大（太平洋約30萬頭抹香鯨分屬七個氏族），其社會組織類似于人類的民族語言群體。

然而，關于南海抹香鯨的社會結構和氏族歸屬，長期以來一無所知。直到最近，一項為期七年的研究終于揭開了答案。

七年追鯨：用聲音“測量”南海抹香鯨

2019年至2025年間，中國科學院深海所的研究團隊在南海開展了八次“深潛/遠海鯨類”科考航次。他們使用水下聲學記錄系統，在抹香鯨出沒的海域進行被動聲學監測。

研究區域主要集中在西沙-中沙海域，這里擁有大陸架邊緣和陡峭的大陸坡，是深潛鯨類的理想棲息地。2022至2023年，科考進一步擴展至南沙群島和東沙群島附近水域。每次航次持續兩周到兩個月，在海況良好的夏秋季進行。七年間，團隊共目擊到13次抹香鯨，同時獲取了超過1200分鐘的聲學數據。這些數據包含兩種關鍵的聲音信號：用于回聲定位的常規咔噠聲，以及用于社交交流的密碼曲。

從常規咔噠聲估算體長：誰住在南海？

抹香鯨的咔噠聲有一個特殊的物理特征，即多脈沖結構。當咔噠聲從鯨的頭部發出時，會在不同部位產生多次反射，形成多個脈沖（p0、p1、p2、p3……）。這些脈沖之間的時間間隔被稱為 “脈沖間間隔”（IPI） 。IPI與抹香鯨的體長之間存在穩定的數學關系：抹香鯨越長，IPI越大。研究人員使用機器學習工具CABLE 1.0自動檢測和分析了2163個符合標準的常規咔噠聲，并根據IPI估算了每頭鯨的體長。結果顯示估算的動物體長范圍在7.74米至12.48米之間，平均體長8.84米，其中90%的個體體長小于10米。而成年雄性抹香鯨通常可達15至18米，而成年雌性一般在11至12米左右。因而體長數據也意味著南海出現的絕大多數抹香鯨是個體較小的雌性和未成年個體。

這一結果與研究團隊此前發表的目視研究結果相呼應：南海局部海域被證實是抹香鯨的繁育場。雌性抹香鯨和它們的幼崽組成穩定的“社會單元”，共同遷徙、合作育幼、集體防御天敵。南海這片溫暖的熱帶-亞熱帶海域正是它們的“育兒所”。

從密碼曲追溯族譜：南海抹香鯨屬于哪個“氏族”？

如果說咔噠聲回答的是“誰在這里”，那么密碼曲回答的則是 “它們是誰的族人” 。研究團隊從五次目擊事件中記錄了641段密碼曲。這些密碼曲大多由4到7個咔噠聲組成，其中六咔噠的密碼曲最為常見（占比42.28%）。

通過3種聚類算法（K-means，OPTICSxi和IDCall）的分析，這641段密碼曲被劃分為至少20種不同的密碼曲類型，其中兩個特定的“4+1++1”密碼曲類型占據了絕對主導地位。這種“4+1++1”節奏（前四個咔噠聲間隔均勻，后兩個咔噠聲間隔逐漸拉長），正是太平洋地區 “4++氏族”（four-plus clan）的典型特征。

“4++”氏族是太平洋七個聲音氏族之一，其分布范圍從東太平洋的加拉帕戈斯群島、秘魯、智利，一直延伸到西太平洋的湯加和巴布亞新幾內亞。南海種群的密碼曲與這些遙遠地區的抹香鯨高度相似，表明南海抹香鯨屬于同一個橫跨太平洋的“聲音氏族”。此外，在菲律賓巴拉望島西部海域記錄的密碼曲中并未出現“4+1++1”類型，提示南海不同海域可能存在不同的抹香鯨社會單元。

這些發現意味著什么？

該研究系統證實，南海是抹香鯨的重要繁育和育幼場所。大量雌性和未成年個體的存在，加上此前多個航次持續觀察到抹香鯨育幼群體，使南海符合IUCN“重要海洋哺乳動物區域”（IMMA）的標準。這一結論對于抹香鯨的保護具有重要意義。抹香鯨被世界自然保護聯盟（IUCN）紅色名錄列為 “易危”物種。它們面臨船舶碰撞、漁網纏繞和水下噪聲等人類活動的威脅。南海作為全球最繁忙的航運通道之一，保護這片抹香鯨繁育海域尤為迫切。

抹香鯨的密碼曲方言是通過社會學習代代傳承的文化特征，而非遺傳。不同聲音氏族之間即使生活在同一片海域，也保持文化隔離，彼此不混合。南海抹香鯨屬于太平洋“4++”氏族，表明這個跨越數千公里的海洋種群擁有共享的聲音文化。這為理解抹香鯨的社會結構、遷徙模式和文化傳播提供了關鍵線索。聲音氏族是文化定義的社會單元，其規模超越了單純的地理限制和血緣家族。

未來展望

這項研究為南海抹香鯨的保護提供了重要的基線聲學數據。展望未來，研究者計劃擴大時空覆蓋，開展跨季節、跨年度的長期連續記錄，評估發聲行為的季節性變化；拓展空間范圍，更廣泛的海域覆蓋以識別種群結構和遷徙模式；多方法整合，結合聲學數據與照相識別、遺傳分析和衛星標記，更全面地理解個體和群體的社會結構。

南海兩千多米深的海底，抹香鯨正在用它們的“咔噠”聲交談、導航、養育后代。這些聲音穿越千米海水，被水聽器捕獲，被算法解析，最終告訴我們，這片海域不僅是鯨類的家園，更是一個承載著聲音文化的社會舞臺。雌性抹香鯨帶著幼崽在這片溫暖的海域中成長，用代代相傳的密碼曲維系著跨越太平洋的氏族紐帶。而人類，才剛剛開始聽懂它們的語言。

論文第一作者為中國科學院大學博士研究生陳浩忠與中國科學院深海所董黎君副研究員。該研究得到國家自然科學基金項目（42225604，42376132，42494883）和海南省科技人才創新項目（KJRC2023B03）的資助。

圖1. (a)利用無人機從動物正上方拍攝并手動估計抹香鯨體長, (b)南海抹香鯨體長分布情況

圖2. 南海抹香鯨兩種典型“4+1++1”密碼曲時頻圖

圖3. (a) K-means，OPTICSxi聚類分析結果，(b)加入太平洋氏族數據后的IDCall聚類分析結果