• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Hałas w morzach i oceanach

    10.10.2010. 16:58
    opublikowane przez: Jakub Juranek

    Wpływ aktywności człowieka na środowisko naszej planety jest bardzo różnorodny, a wiele efektów ubocznych rozwoju naszej cywilizacji jest dopiero od niedawna uświadamianych. Zwiększenie kwasowości wód oceanicznych jest jednym ze zjawisk należących do tej kategorii. Ledwie, co uzmysłowionym jego skutkiem jest zmniejszenie absorpcji fal dźwiękowych pod powierzchnią wody, które w przyszłości spowoduje znaczne podniesienie poziomu hałasu w morskich głębinach. Chociaż zjawisko to ma globalną skalę i wydaje się nie do zatrzymania w najbliższym czasie, jego następstwa dla bytujących w oceanach organizmów żywych są nadal nieznane.

    Morskie stworzenia wykorzystują dźwięk w swoim życiu na bardzo wiele sposobów. Ryby i niektóre bezkręgowce produkują różne dźwięki by przyciągać partnerów płciowych, odstraszać drapieżniki czy lokalizować bogate żerowiska. Wiele morskich ssaków, takich jak walenie, polega na recepcji dźwięków przy nawigacji w morskich głębinach, a także używa ich do wzajemnej komunikacji. Niektóre z nich, na przykład delfiny, posiadają zdolność echolokacji, której używają do orientacji w bliskim otoczeniu oraz przy łowach. Larwy koralowców kierują się wskazówkami dźwiękowymi w kluczowym dla ich cyklu rozwojowego momencie, wyboru miejsca, w którym osiądą i rozpoczną swój dalszy rozwój. To powszechne wykorzystanie dźwięku wśród morskiej fauny, związane jest z faktem, że w środowisku wodnym fale dźwiękowe rozchodzą się szybciej i na znacznie większe odległości, niż w atmosferze, zaś w przeciwieństwie do warunków ponad powierzchnią wody, dostępność światła i możliwości jego wykorzystania są mniejsze. Przystosowanie i ewolucja morskich zwierząt przebiegała pod wpływem tego faktu.

    Waga, jaką dźwięk i jego propagacja ma dla egzystencji morskich organizmów, każe patrzeć z obawą na coraz większe akustyczne "zanieczyszczenie" podmorskiego środowiska, jakiego sprawcą jest człowiek. Do naturalnych źródeł morskiego szumu, z jakim na co dzień spotykają się zamieszkujące wodę istoty, takich jak deszcz, fale, czy produkowane przez nie same sygnały dźwiękowe, należy dodać coraz większy hałas pochodzący z aktywności ludzi, generowany przez przedzierające się przez powierzchnię wody statki, powszechnie wykorzystywane sonary czy podmorskie prace konstrukcyjne oraz badawcze, związane, na przykład, z wydobyciem ropy naftowej. Liczba statków " które najmocniej mącą naturalną akustykę oceanicznych głębin - w przybliżeniu podwoiła się w ciągu ostatnich 40 lat, zaś ich tonaż uległ w tym czasie aż czterokrotnemu wzrostowi. Antropogeniczny, czyli pochodzący od człowieka, hałas dominuje w najważniejszym akustycznie, przedziale niskich częstotliwości, od 10 do 500 Hz, w którym fale dźwiękowe rozchodzą się w wodzie na najdalsze odległości. Szacuje się, że w ciągu ostatnich 50 lat, wzrost poziomu hałasu w morzach i oceanach świata, który spowodowany był głównie rosnącą aktywnością ludzi, wynosił średnio 3 dB na dekadę. Jednak poza niepokojącym, coraz większym wytwarzaniem szumu, który niszczy spokój morskich głębin, rozwój naszej cywilizacji może przyczynić się do znacznego podwyższenia poziomu hałasu w oceanach także w inny, nieco zaskakujący i znacznie trwalszy sposób.



    Humbaki - walenie znane z generowania złożonych serii dźwięków nazywanych "pieśniami humbaków".


    Trwała zmiana w akustyce mórz związana jest z problemem emisji gazów pochodzących ze spalania paliw kopalnych. Dwutlenek węgla powstający w tym procesie, w ogromnej skali uwalniany jest do atmosfery, następnie zaś absorbowany przez powierzchnię oceanów, w drodze reakcji z cząsteczkami wody prowadzi do zwiększenia w nich ilości jonów wodorowych. Skutkuje to zmniejszeniem odczynu pH, czyli zwiększeniem kwasowości oceanów. To z kolei, znacznie zmniejsza absorpcję fal dźwiękowych w wodzie, czyli zwiększa możliwość ich propagacji. W efekcie poziom hałasu w oceanach rośnie.

    Jak duża jest skala tego problemu? Jak wynika z obliczeń naukowców, zmniejszenie oceanicznego odczynu pH o 0,1 skutkować może zmniejszeniem absorpcji dźwięku w wodzie o 10 do 20% (w paśmie częstotliwości około 1 kHz). Dalszy rozwój tego zjawiska uzależniony jest, więc od tego, w jakiej skali postępować będzie zwiększenie kwasowości oceanów. Przyjmując za najbardziej prawdopodobny w tym względzie umiarkowany scenariusz, Tatiana Ilyina z Uniwersytetu Hawajskiego i jej współpracownicy, wyliczyli, że do końca bieżącego wieku, absorpcja fal dźwiękowych w wodach morskich w przedziale częstotliwości od 100 Hz do 10 kHz spadnie o 60%. Wraz z tym zjawiskiem, poziom hałasu w oceanach znacznie wzrośnie. Obliczenia innych autorów, wskazują z kolei, że już w roku 2050 dystans propagacji fal dźwiękowych w oceanach zwiększy się o 30%.

    Chociaż nasilenie szumu i natężenia propagacji dźwięków nie będzie równomierne i poziom oceanicznego hałasu będzie w pewnym stopniu zróżnicowany regionalnie, a także uzależniony od głębokości danych wód, przyszłość mórz i żyjących w nich organizmów nie zapowiada się, jako cicha i spokojna. Jedną z największych niewiadomych, jest właśnie wpływ, jaki ten, dopiero niedawno uświadomiony proces, może wywierać na bardzo złożony, morski ekosystem. Nie przeprowadzono jeszcze żadnych rozległych studiów tego problemu, już teraz jednak wiadomo, że wysoki poziom hałasu, szczególnie w przedziale niskich częstotliwości, niesie ze sobą negatywne konsekwencje dla morskiej fauny. Wykazano związek hałasu z incydentami osiadania wielkich morskich ssaków na plażach (co, określane jest czasem mianem "wielorybiego samobójstwa"), które prowadzi do ich powolnej śmierci. Duże i stałe natężenie hałasu powoduje także opuszczanie przez nie swoich siedlisk. Wiadomo, że wysoki poziom szumu prowadzić może do przejściowej utraty słuchu przez delfiny, zaburzenia normalnej aktywności życiowej wśród wielu innych gatunków morskich istot, czy nawet uszkodzeń ich tkanek. Nieznane są długofalowe skutki behawioralne, jakie hałas może mieć, dla wielu powiązanych ze sobą troficznie lub w inny sposób, grup zwierząt, mieszkających pod powierzchnią wody. Wydaje się jednak, że nie pozostaną one zupełnie niewrażliwe na przykład na stały stres związany z większym natężeniem dźwięku w pewnych rejonach, czy też zaburzenia w międzyosobniczej komunikacji, jakie mogą wynikać ze znacznego podniesienia poziomy wszechobecnego szumu.

    Pomimo, że nie wiemy więc jeszcze, jakie mogą być dalekosiężne konsekwencje zwiększenia poziomu hałasu dla istot zamieszkujących morskie głębiny, pewne jest jednak, że ani my, ani przyszłe pokolenia, które nastąpią po nas, nie będą już mogły określić podwodnej krainy oceanów - tak jak zrobił to wielki badacz mórz Jacques-Yves Cousteau - mianem "cichego świata".

    Źródła:
    Hester, K. C., Peltzer, E. T., Kirkwood, W. J. i Brewer, P. G. (2008). Unanticipated consequences of ocean acidification: A noisier ocean at lower pH. Geophysical Research Letters, 35, doi:10.1029/2008GL034913.
    Hildebrand, J.A (2009). Anthropogenic and natural sources of ambient noise in the ocean. Marine Ecology Progress Series, 395, 5 " 20. doi:10.3354/meps08353.
    Ilyina, T., Zeebe, R. E. i Brewer, P. G. (2010). Future ocean increasingly transparent to low-frequency sound owing to carbon dioxide emissions. Nature Geoscience, 3, 18 " 22. doi:10.1038/ngeo719.
    Martinez, E. i Orams, M. B. (2009). ‘KIA ANGI PUKU TO HOE I TE WAI’ Ocean Noise and Tourism. Proceedings of CMT 2009. CMT2009/A/051 (PDF).
    Vermeij, M. J. A., Marhaver, K.L., Huijbers, C.M., Nagelkerken, I. i Simpson S.D. (2010). Coral Larvae Move toward Reef Sounds. PLoS ONE, 5. doi:10.1371/journal.pone.0010660.

    Grafika:
    Licencja: własność publiczna.
    Autor/źródło: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Fon – jednostka poziomu głośności dźwięku. Poziom głośności dowolnego dźwięku w fonach jest liczbowo równy poziomowi natężenia (wyrażonego w decybelach) tonu o częstotliwości 1 kHz, którego głośność jest równa głośności tego dźwięku. Dźwięki o tej samej liczbie fonów wywołują to samo wrażenie głośności, ale nie muszą być to dźwięki identyczne w sensie barwy (np. o różnych częstotliwościach). W odróżnieniu od jednostki son, która jest jednostką liniową głośności, fony nie podlegają arytmetycznemu sumowaniu przy obliczaniu całkowitego poziomu głośności kilku jednoczesnych dźwięków. Long Range Acoustic Device (LRAD) (ang. urządzenie dźwiękowe dalekiego zasięgu) - urządzenie dźwiękowe, wytwarzające dźwięk o bardzo wysokiej głośności, który jest słyszalny na dużych odległościach. Jego głównym celem jest emitowanie fal dźwiękowych, które będą wywołały u odbiorcy nieprzyjemną reakcję i wpływały na jego zachowanie poprzez odstraszanie. Urządzenie może także pełnić rolę wzmacniacza dużej mocy, który nie wywołuje negatywnych reakcji u słuchacza i nie powoduje bólu. Granice słyszalności – skrajne (górna i dolna) częstotliwości fal dźwiękowych oraz dolna i górna wartość poziomu ciśnienia akustycznego dźwięków, które są słyszalne przez ucho ludzkie.

    Izofona (krzywa izofoniczna) – krzywa jednakowego poziomu głośności dźwięku. Izofony są przedstawiane w układzie logarytmicznej zależności poziomu natężenia dźwięku lub poziomu ciśnienia akustycznego od częstotliwości. Dana krzywa izofoniczna ma tę samą wartość, na przestrzeni różnych częstotliwości, liczoną w fonach, ale różną liczoną w decybelach. Wynika to z różnego odbioru częstotliwości przez ludzkie ucho. Ekran akustyczny lub dźwiękochłonny jest to naturalna lub sztuczna przeszkoda, ustawiona na drodze między źródłem hałasu a punktem obserwacji, za przeszkodą powstaje obszar o zmniejszonym natężeniu dźwięku zwany cieniem akustycznym. Obszar cienia wyznacza się metodami identycznymi jak obszar cienia w optyce, obszar ten jest jednak znacznie ograniczony dla fal dźwiękowych o dużej długości ze względu na ich dyfrakcję.

    Antropologia dźwięku jest jedną z dyscyplin podlegających rozległej nauce społecznej – antropologii. Antropologia zajmuje się człowiekiem jako jednostką w danej społeczności, natomiast antropologia dźwięku dotyka warstwy dźwiękowej oraz bada zależności i powiązania pomiędzy człowiekiem a tym co ten słyszy oraz sprawdza co się z nim dzieje gdy jego środowisko akustyczne ulega zmianie. Stawia także pytanie o to czy pejzaż dźwiękowy świata jest niezależną kompozycją, czy też ludzie mają nad nim może kontrolę i są jego twórcami. Sonar – urządzenie używające długich, średnich lub krótkich fal dźwiękowych do nawigacji, komunikacji, detekcji, określania pozycji, śledzenia oraz klasyfikacji ruchomych i nieruchomych obiektów zanurzonych, znajdujących się na powierzchni cieczy bądź w powietrzu. Nazwa "sonar" wywodzi się od akronimu "SOund Navigation and Ranging". W zależności od zasady działania, sonary mogą być aktywne bądź pasywne, mogą także łączyć obie te cechy. Najczęstszym środowiskiem zastosowania urządzeń sonarowych jest środowisko ciekłe zwłaszcza wodne, jednakże ich odpowiednie formy mogą być wykorzystywane także w środowisku gazowym, w tym w powietrzu. W zależności od zastosowania i konstrukcji systemy echolokacyjne mogą używać bardzo szerokiego zakresu fal dźwiękowych - od infradźwięków po ultradźwięki. U niektórych zwierząt takich jak delfiny czy nietoperze umiejętność echolokacji wytworzyła się naturalnie w drodze ewolucyjnej.

    Lokalizacja dźwięku – czynność, polegająca na określaniu położenia źródła dźwięku w przestrzeni oraz jego odległości od słuchacza. Fakt posiadania pary uszu umożliwia człowiekowi lokalizację źródła dźwięku. Lokalizacja jest dokonywana przez mózg na podstawie analizy głośności dźwięku docierającego do każdego ucha i porównanie obu sygnałów. Kierunek jest określany na podstawie różnic głośności. Miejsce (odległość do źródła dźwięku) może być rozpoznane tylko wówczas, gdy jest to dźwięk o znanej głośności, np. klakson samochodu, wołanie innego człowieka. Głośność – cecha wrażenia słuchowego, która umożliwia odróżnianie dźwięków cichszych i głośniejszych. Zwana również czasem amplitudą lub siłą ludzkiego głosu. Jest pojęciem psychoakustycznym i nie może być utożsamiana z parametrami fizycznymi, chociaż od nich zależy, np. od ciśnienia, struktury widmowej, czasu trwania. Wrażenie głośności określa się przez poziom głośności w fonach lub przez głośność w sonach.

    Izolator akustyczny – struktura, mająca na celu zapobieżenie niepożądanemu przenikaniu dźwięków (najczęściej hałasów i tym podobnych zakłóceń) rozchodzących się w przestrzeni (w powietrzu) przez fale dźwiękowe. Przy pomocy izolatorów akustycznych osłania się m.in. wnętrza (np. mieszkalne, szpitalne, biurowe) przed hałasami zewnętrznymi (np. hałasem ulicznym), a także zapobiega się wydostawaniu się hałasu z wnętrz (np. z takich, w których hałasują pracujące maszyny) na zewnątrz.

    Dźwięk wielokanałowy, dźwięk dookolny, dźwięk przestrzenny (ang. surround sound) – technika będąca rozwinięciem stereofonii, pozwalająca na utrwalanie i odtwarzanie co najmniej trzech kanałów dźwięku. Zastosowanie dodatkowych kanałów i odpowiadających im głośników po bokach i z tyłu słuchacza pozwala na zwiększenie poczucia otoczenia dźwiękiem.

    Dodano: 10.10.2010. 16:58  


    Najnowsze