文莱湾伊河海豚(Orcaella brevirostris)发声特性与声学行为研究

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伊河海豚(Irrawaddy dolphin,Orcaella brevirostris)是栖息在马来西亚水域中27种海洋哺乳动物之一,在文莱湾(Bay of Brunei)水域全年可见。此前对伊河海豚的研究主要涉及其分布和数量,少见关于其发声特性和声学行为方面的研究。本文首次在文莱湾水域对该物种的发声信号及其特征信息进行了研究,发现伊河海豚具有4不同类型的发声信号类型,分别为哨声(whistles),短脉冲声(burst pulsed),嘀嗒声串(click trains)以及双音声(biphonal sounds),并对其中的哨声和嘀嗒声串的声学特性进行了统计分析。论文调查和研究了文莱湾水域伊河海豚的哨声,对不同地区伊河海豚哨声的特性进行了分析和比较;调查和研究了文莱湾水域伊河海豚回声定位嘀嗒声串,并对嘀嗒声串的声学特性进行了统计分析。最后,本文还研究了伊河海豚在水面不同行为下的发声信号类型。论文由六个章节组成:第1章为概述,第2-5章分别为在文莱湾水域对伊河海豚进行的水下发声信号进行了记录和信号提取;对所记录到的伊河海豚的哨声、滴答声串的声数据进行统计分析;对伊河海豚在不同水面行为下所产生的声信号进行了相应研究。第6章为论文讨论与总结。论文第一章对本文的研究意义,内容,马来西亚海域海洋哺乳动物及发声特性,特别是马来西亚文莱湾伊河海豚的研究现状进行了综述分析。第二章介绍了本文在2016年1月,4月,7月和10月期间共进行的37次针对伊河海豚的出海现场调查。其中32次目击并记录到伊河海豚;获取伊河海豚的发声信号记录合计超过7h;通过拍摄的照片识别了 70只伊河海豚。在水下发声信号记录过程中,同步观察记录了伊河海豚的四种水面行为:包括旅行,觅食,社交和巡游(milling)。研究中使用了两种类型的水下录音系统:(a)带有数字录音机的单个水听器;(b)双通道低功耗数据自容数据采集系统(Double Channel Low Power Data Acquis ition System,LoPAS-D)。从录音中分别提取并识别了四种声音类型,分别为:哨声(whistles),短脉冲声(burst pulsed),嘀嗒声串(click trains)和以及双音声(bi phonal sounds)。限于所采用的声学记录方法和样本量,因此本文主要对两种伊河海豚的发声特性进行了统计分析。第三章研究了伊河海豚的哨声特性。描述了伊河海豚哨声的波形特征,并对哨声的七个参数进行了统计分析,得到了六种类型的哨声信号。分别为:常数(Constant),上扫(Upsweep),下扫(Downsweep),凹谷(Concave),凸峰(Convex)和正弦(Sine)。时域上,哨声持续时间在0.06 s-3.86 s之间;频域上,记录的最小发声频率为443 Hz(平均值=6469±2485 Hz),最大频率为 16688 Hz(平均值=7476±2742 Hz)。并将文莱湾伊河海豚种群的哨声与从峇东(Matang,马来西亚半岛),加里曼丹(Kalimantan)和澳大利亚水域伊河海豚的哨声相比较发现:各地伊河海豚种群哨声的持续时间,最小频率,开始频率和拐点数量均等存在显著差异。第四章,研究了伊河海豚的嘀嗒声特征。结果表明,伊河海豚产生的回声定位嘀嗒声具有宽带和高频的特点。嘀嗒声的峰-峰视在声源级(Peak-to-Peak Apparent Source Level ASLpp)平均为 201.2±7.31 dB re 1 μ Pa(N=350),持续时间(τ-95%E)为21.1±7.2 μ s,平均峰值频率(Peak frequency,Fp)为 116.5±15.2 kHz,-3 dB带宽为 51.8±17.7 kHz,-10 dB带宽为100.9±20.3 kHz。与其他地区的种群相比,文莱湾的伊河海豚能产生高达139 kHz的嘀嗒声,声源级可达214 dB re 1 μ Pa。第五章,对伊河海豚在水面不同行为下所产生的声信号进行了研究。在主要四种伊河海豚水面行为调查期间都记录到了伊河海豚的哨声和短脉冲声。在巡游(mil ling)时未记录到嘀嗒声;伊河海豚在巡游时发出的哨声比率显著增高;伊河海豚在社交行为期间所发出的滴答声比率显著高于旅行和觅食期间;伊河海豚四种水面行为期间发出短脉冲声的比率无显著差异。伊河海豚在旅行期间的嘀嗒声串重复次数显著低于50次,滴答声串的间隔ICI平均为65.38 ms(N=77);在捕食过程中,嘀嗒声串多为短重复序列,ICI平圴为59.82 ms(N=498);当进行社交行为时,嘀嗒声串的ICI平圴值仅为38.37 ms(N=60)。本文首次研究了伊河海豚在水面不同行为下的发声信号特征,为研究伊河海豚发声信号特征与水面行为关系提供了相关的数据。研究结果表明,可以利用嘀嗒声串的ICI分布和特征模式来识别伊河海豚在水面的不同行为。本研究也提出了伊河海豚声学行为后续的研究内容,包括对该物种生物声纳机理和发声特性的进一步研究(这将需要采用多通道水听器阵列的记录系统,从而对伊河海豚发声信号进行多通道数据采集);对伊河海豚分布水域开展相应的背景噪声调查,分析不同海洋噪声对伊河海豚发声的可能影响,评估水下噪声对伊河海豚的影响等。
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