浮出水面的领航鲸（图片来源：维基媒体）
20世纪60年代，在南极海域航行的潜艇首次记录到了一种神秘的“嘎嘎”声，令世界各地的观察者感到困惑。他们称之为“生物鸭”叫声。许多理论流传开来，但这种声音的来源一直不明。直到最近，这个谜团才被解开。《发现》杂志七月/八月印刷版中的“与鲸鱼嬉戏”一文描述了这个谜团是如何最终解决的，以及它对南极小须鲸研究的意义。通过公民科学项目WhaleFM，您也可以帮助识别鲸鱼的叫声。
对于鲸鱼和海豚等海洋哺乳动物来说，发声和聆听听觉信号对其生存尤为重要。为什么呢？因为在海洋深处，视觉和嗅觉都不太有用。事实上，声音是一种效率更高的交流媒介，因为声音在水中的传播速度是空气中的四倍。海洋生物学家长期以来一直利用这些迷人的鲸鱼“歌声”来追踪鲸鱼种群并研究它们的行为。虎鲸（逆戟鲸）和领航鲸采用复杂的叫声来在其物种内部进行交流。这两个物种的一个有趣之处在于，它们生活在以母亲为中心的非常稳定的群体（称为“群”）中。通常，幼崽会与母亲共同生活一生。在此期间，它们会发展出独特的方言，即使在觅食时彼此走散，也能帮助它们识别家庭成员并进行交流。
拖曳式水听器阵列有助于记录大范围内的鲸鱼叫声（图片来源：Whale FM） 生物学家意识到，航运、海洋勘探和海上施工等人类活动可能会影响鲸鱼，导致它们行为（以及发声）发生变化^1。为了理解这些影响，一个由来自大西洋两岸多个研究机构（包括圣安德鲁斯大学（英国）、伍兹霍尔海洋研究所（美国）、挪威国防研究机构和荷兰独立研究组织TNO）的调查员组成的团队开始研究声纳（船只使用）对海洋哺乳动物行为的影响。“我们希望将特定类型的叫声与特定的行为模式（例如潜水、社交互动、觅食行为）联系起来。在不受人类活动影响的情况下，从更基本的层面了解这些动物的交流方式也很有用。” TNO研究员、该团队成员Sander von Benda-Beckman博士说。该团队使用名为D-Tags和水听器阵列的仪器记录了虎鲸和领航鲸发出的声音。D-Tags是使用吸盘附着在鲸鱼鳍上的小型设备，用于记录鲸鱼和附近动物发出的声音。然而，并非所有鲸鱼都能以这种方式被标记，而且标签也会随着时间的推移失去吸力而脱落。因此，除了标签，他们还使用了“水听器阵列”，这本质上是经过优化以拾取水下声音的麦克风。这些阵列极其灵敏，可以拾取数英里外鲸鱼发出的声音。这两种仪器也记录了人类活动产生的声音^2。
有助于记录大面积鲸鱼叫声的拖曳式水听器阵列（图片来源：Whale FM） 当团队开始分析数据时，他们很快意识到自己遇到了一个问题。“在分析这些数据集时发现，处理领航鲸（一个非常活跃的物种）收集到的所有声学数据太耗时了，”Benda-Beckmann博士说。面对庞大的数据集和耗时的分析过程，他转向了公民科学。“我的背景是天文学，我记得非常成功的GalaxyZoo项目，所以我建议我们可以尝试类似的方法，利用公民科学对领航鲸的叫声进行分类，”他说。选择让公民科学家分析数据也很重要，因为这可以消除少数人进行分类可能存在的任何偏见。当Benda-Beckmann博士向团队提出他的想法时，他们对此充满热情，并与Zooniverse和《科学美国人》合作创建了公民科学项目Whale FM。我决定亲手尝试一下，并撰写我的公民科学体验，而不是在此描述该项目的工作原理。我发现这个过程本身非常简单。访问网站后，屏幕中央显示了一个鲸鱼叫声的声谱图（一个随着时间变化的音高图）。我首先听了这个声谱图，注意到了它的独特之处。例如，我的第一个叫声以较低的音高开始，然后升高，最后再次以较低的音符结束。在中央叫声下方，我发现还有几个其他录制的声谱图。我听了每一个，并挑选了一个我认为与原始叫声最相似的。虽然我的第一次匹配很容易，但这种趋势并没有持续多久。随后的匹配带来了有趣的挑战，让我不断尝试更多，想知道我是否能正确匹配下一个。这些叫声很难辨别，而且通常来自其他动物或人类活动的背景噪音会模糊实际的叫声。有些叫声比其他叫声更复杂，音高有几次变化。在其他时候，我发现所提供的选项中有几个叫声听起来相似。在这种情况下，我选择了我认为是最佳匹配的那个，相信大众的智慧会在我出错时纠正我的答案。毕竟，我意识到，这就是众包分析的目的之一！
“鲸鱼调频”项目页面显示待匹配声谱图的截图（图片来源：Whale FM） 该项目于2011年启动，并获得了压倒性的积极响应。到2013年，约有15,000名志愿者完成了超过200,000次分类^3。虽然公民科学家匹配结果的主要分析仍在进行中，但团队已经发现了一些有趣的成果。“‘鲸鱼调频’项目的结果迄今已被用于[发表]了两篇经过同行评审的论文。其中一篇实际上用于支持专家对巴哈马[原文如此]领航鲸叫声类别的判断。在第二篇论文中，我们开始将公民科学方法与无监督计算机学习算法进行比较，并展示了这两种方法如何用于分类大型声学数据集。这项分析表明，您可以[有效地]识别冰岛和挪威虎鲸叫声之间的差异。”此外，他说，“这个[由Whale FM志愿者生成]的数据集可能有助于测试和训练计算机算法来执行这项任务。”重要的是，团队还发现“拥有多名公民科学家大大提高了分类过程的可靠性，”Benda-Beckmann博士说。显然，这是公民科学的一大胜利。“鲸鱼调频”团队预计很快将进入数据分析的最后阶段。如果您想为该项目做出贡献，请深吸一口气，立即投入其中！访问SciStarter公民科学项目数据库上的Whale FM项目页面，注册并开始聆听！ （注意：注册SciStarter是可选的。您可以使用项目页面上的链接直接访问Whale FM。但是，我鼓励您加入我们，体验激动人心的公民科学项目、新闻和更新的全新世界！）参考文献1. "Whales | Background Information." Whale FM, Web. <http://whale.fm/background> 2. "Whales | The Science." Whale FM, Web. <http://whale.fm/science> 3. Thean, Tara. "Caller IDs for Whales." Oceanus Magazine. Woods Hole Oceanographic Institution, 25 July 2013.
