الصوتيات تحت الماء: كيف ينتقل الصوت ويؤثر على الحياة البحرية

إن المساحة الشاسعة للمحيط ليست صامتة كما قد يتصور المرء. من أغاني الحيتان الحدباء إلى قعقعة الزلازل البعيدة تحت الماء، فإن العالم البحري عبارة عن سيمفونية من الأصوات. الصوتيات تحت الماء، وهي دراسة الصوت في البحر، تتعمق في تعقيدات كيفية انتقال هذه الأصوات وتفاعلها داخل أعماق المحيط. وبعيدًا عن مجرد فهم أنغام الحياة البحرية، فإن لهذا المجال أهمية في فهم تأثير الضوضاء التي يصنعها الإنسان على النظم البيئية المائية.

فيزياء الصوت تحت الماء

الصوت، في جوهره، عبارة عن موجة ضغط تنتقل عبر وسط ما، سواء كان الهواء أو الماء أو الأجسام الصلبة. ومع ذلك، فإن خصائص الماء -كثافته وعدم قابليته للضغط- تجعله وسيلة فريدة لانتشار الصوت.

انتشار الموجات الصوتية 

في الماء، ينتقل الصوت بسرعة تبلغ حوالي 1500 متر في الثانية، أي أسرع بخمس مرات تقريبًا من الهواء. هذه السرعة ليست ثابتة ويمكن أن تختلف بناءً على عدة عوامل:

• درجة حرارة: الماء البارد أكثر كثافة، مما يجعل انتقال الصوت أبطأ مقارنة بالمياه الدافئة.
• الملوحة: ارتفاع نسبة الملح يمكن أن يزيد قليلا من سرعة الصوت.
• ضغط: مع العمق يزداد الضغط مما يؤدي إلى زيادة سرعة الصوت.

الانعكاس والانكسار 

عندما تواجه الموجات الصوتية حدودًا، مثل سطح البحر أو قاع البحر، فإنها يمكن أن تنعكس أو تنكسر (تنحنى) بناءً على زاوية السقوط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للطبقات ذات درجات الحرارة أو الملوحة المتفاوتة، المعروفة باسم الخطوط الحرارية أو الهالوكلينات، أن تسبب أيضًا انكسار الصوت. إحدى الظواهر الرائعة هي قناة SOFAR (تثبيت الصوت وتحديد المدى)، وهي طبقة أفقية من الماء في أعماق المحيط حيث تكون سرعة الصوت عند الحد الأدنى. تعمل هذه القناة كدليل موجي، مما يسمح للأصوات ذات التردد المنخفض بالانتقال لمسافات شاسعة مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة.

التوهين والامتصاص

عندما تسافر الموجات الصوتية عبر المحيط، فإنها لا تحتفظ بكل طاقتها. أنها تخضع للتوهين، وانخفاض في الشدة بسبب التشتت والامتصاص. تتضاءل الأصوات ذات التردد العالي بسرعة أكبر من الترددات المنخفضة، ولهذا السبب يمكن لأغاني الحيتان الكبيرة، ذات التردد المنخفض، أن تنتقل عبر أحواض المحيطات بأكملها.

مصادر الصوت في المحيط

مصادر طبيعية 

المحيط ينبض بالحياة بعدد لا يحصى من الأصوات الطبيعية. تتواصل الثدييات البحرية، مثل الحيتان والدلافين، باستخدام مجموعة من الأصوات. يمكن أن تكون هذه أغانٍ تمتد من الأصوات المنخفضة التردد إلى النقرات عالية التردد. بعيدًا عن الثدييات، تصدر العديد من أنواع الأسماك أصواتًا لنداءات التزاوج، أو العروض الإقليمية، أو كإشارة استغاثة. تساهم الأصوات البيئية أيضًا في المشهد الصوتي للمحيط. إن تحطم الأمواج، وأزيز قطرات المطر التي تضرب سطح الماء، وأصوات النشاط الزلزالي تحت الماء، كلها تلعب دورها في سيمفونية البحر.

المصادر البشرية (من صنع الإنسان)

مع تزايد استكشاف البشر واستغلالهم للمحيطات، تزايدت أيضًا نشاز الأصوات البشرية. ويساهم الطنين المستمر لمحركات السفن، والأصوات النابضة للحفر تحت الماء، والأصوات الحادة لأنظمة السونار في حدوث هذا الضجيج. وتزيد الأنشطة مثل البناء تحت الماء، والتعدين في أعماق البحار، وحتى الانفجارات العرضية، من هذا الضجيج. أصبحت هذه الأصوات، التي غالبًا ما تكون أعلى صوتًا وأكثر انتشارًا من الأصوات الطبيعية، مصدر قلق كبير لدعاة الحفاظ على البيئة البحرية.

تأثير الصوت على الحياة البحرية

الثدييات البحرية

بالنسبة لمخلوقات مثل الحيتان والدلافين، التي تعتمد بشكل كبير على الصوت للتواصل والملاحة والصيد، فإن تدخل الضوضاء البشرية يمكن أن يكون مزعجًا. هناك حالات موثقة حيث تداخلت الضوضاء الصادرة عن السفن وأنظمة السونار مع أغاني الحيتان، مما قد يؤثر على أنماط التزاوج والهجرة. علاوة على ذلك، تم ربط الأصوات الشديدة تحت الماء، مثل تلك الصادرة عن المسوحات الزلزالية، بجنوح بعض أنواع الثدييات البحرية.

الأسماك والكائنات البحرية الأخرى

تتأثر الأسماك أيضًا بالضوضاء تحت الماء. أظهرت الدراسات تغيرات في السلوك والتواصل وحتى الصحة البدنية لدى الأسماك المعرضة لضوضاء طويلة أو شديدة. على سبيل المثال، يمكن أن تتداخل الضوضاء الصادرة عن حركة القوارب مع نداءات التزاوج لبعض أنواع الأسماك، مما يؤثر على نجاحها الإنجابي. اللافقاريات، مثل الحبار والقشريات، ليست محصنة أيضًا. هناك أدلة ناشئة على أنها يمكن أن تتأثر أيضًا بالتلوث الضوضائي، مما يؤثر على سلوكها وربما قدرتها على تجنب الحيوانات المفترسة.

التأثيرات البيئية طويلة المدى

يمكن أن يؤدي الوجود المزمن للضوضاء إلى عواقب بيئية طويلة المدى. قد يتم التخلي عن الموائل، مما يؤدي إلى تحولات في توزيع الأنواع. يمكن أن تتغير ديناميكيات المفترس والفريسة، حيث تكتسب بعض الأنواع ميزة بسبب إخفاء الأصوات. وبمرور الوقت، يمكن أن تؤدي هذه التغييرات إلى انخفاض التنوع البيولوجي وتغيير هياكل النظام البيئي.

التخفيف من تأثير الضوضاء تحت الماء

تقنيات الحد من الضوضاء 

استجابة للقلق المتزايد بشأن التلوث الضوضائي، حدث تقدم في تقنيات الحد من الضوضاء. يتم تصميم السفن الحديثة بمحركات ومراوح أكثر هدوءًا. يتم استخدام تقنيات مثل الستائر الفقاعية، التي تطلق جدارًا من الفقاعات لتخفيف الصوت، أثناء البناء تحت الماء لتقليل انتشار الضوضاء.

المناطق البحرية المحمية (MPAs)

إن تحديد المناطق التي يكون فيها النشاط البشري محدودًا يمكن أن يوفر ملاذات للحياة البحرية. في هذه المناطق البحرية المحمية، يمكن فرض قيود على الأنشطة المعروفة بأنها تنتج ضوضاء كبيرة، مما يوفر فترة راحة للأنواع الحساسة.

اللوائح والمبادئ التوجيهية

لقد أدركت الهيئات الدولية خطر التلوث الضوضائي ووضعت مبادئ توجيهية للتخفيف من تأثيره. على سبيل المثال، لدى المنظمة البحرية الدولية مبادئ توجيهية بشأن مستويات الضوضاء في السفن. وعلى نحو مماثل، تنظم اتفاقيات مثل قانون حماية الثدييات البحرية في الولايات المتحدة الأنشطة التي قد تلحق الضرر بالثدييات البحرية، بما في ذلك تلك التي تنتج ضوضاء شديدة.

يمثل المشهد الصوتي للمحيط توازنًا دقيقًا بين الأصوات الطبيعية والأصوات التي من صنع الإنسان. وبينما نواصل استكشاف المحيطات واستخدامها، من الضروري أن نفهم ونحترم هذا التوازن، ونضمن ألا تطغى أنشطتنا على أنغام البحر.

استراتيجيات التكيف للمستقبل

ومع تطور تحديات التلوث الضوضائي تحت الماء، يجب أن تتطور استراتيجياتنا للتعامل معها. تتطلب الطبيعة الديناميكية للبيئة البحرية حلولاً تكيفية يمكنها تلبية المشهد الصوتي المتغير باستمرار للمحيطات.

أنظمة المراقبة في الوقت الحقيقي

ومع التقدم التكنولوجي، يمكن نشر أنظمة المراقبة في الوقت الحقيقي لتقييم مستويات الضوضاء بشكل مستمر في المناطق البحرية الحساسة. يمكن لهذه الأنظمة توفير ردود فعل فورية، مما يسمح بالتدخلات في الوقت المناسب عند تجاوز عتبات الضوضاء.

التوعية العامة والتعليم

واحدة من أقوى الأدوات في الحفاظ على البيئة هي الوعي العام. ومن خلال تثقيف الجماهير حول تأثيرات التلوث الضوضائي على الحياة البحرية، يمكن تعزيز الوعي الجماعي. يمكن لمدارس الغوص والجولات البحرية والمراكز التعليمية الساحلية أن تلعب دورًا محوريًا في هذا، حيث تقدم نظرة ثاقبة لعالم الصوتيات تحت الماء للسياح والسكان المحليين على حدٍ سواء.

البحث والتعاون 

لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن تعقيدات الصوت في البيئة البحرية. يمكن للمساعي البحثية التعاونية، التي تجمع بين علماء الأحياء البحرية وأخصائيي الصوت وأصحاب المصلحة في الصناعة، أن تمهد الطريق لفهم أعمق. ومن الممكن أن يؤدي هذا التعاون إلى تطوير أفضل الممارسات والتقنيات المبتكرة واستراتيجيات التخفيف الفعالة.

المبادرات والمعاهدات العالمية

وإدراكًا للطبيعة العالمية للتحدي، تم إنشاء العديد من المبادرات والمعاهدات الدولية لمعالجة التلوث الضوضائي تحت الماء.

أهداف الأمم المتحدة للتنمية المستدامة (SDGs)

وبموجب الهدف 14 من أهداف التنمية المستدامة، الذي يهدف إلى الحفاظ على المحيطات واستخدامها على نحو مستدام، سلطت الأمم المتحدة الضوء على الحاجة إلى الحد من التلوث البحري بجميع أنواعه، بما في ذلك الضوضاء. ويتم تشجيع الدول الأعضاء على اتخاذ التدابير اللازمة لتقليل الضوضاء تحت الماء وتأثيراتها.

اللجنة الدولية لصيد الحيتان (IWC)

لقد كانت IWC في طليعة معالجة تأثيرات الضوضاء على الحيتانيات. ومن خلال مبادراتها، تم وضع مبادئ توجيهية لأنشطة مثل المسوحات الزلزالية والشحن في المناطق التي ترتادها الحيتان والدلافين.

الاتفاقيات الإقليمية

وفي أجزاء مختلفة من العالم، تم صياغة اتفاقيات إقليمية لمعالجة الضوضاء البحرية. على سبيل المثال، لدى لجنة OSPAR، التي تشرف على حماية شمال شرق المحيط الأطلسي، مبادئ توجيهية للدول الأعضاء لمراقبة وتخفيف الضوضاء تحت الماء.

خاتمة

إن العالم الصامت لأعماق المحيطات هو في الواقع عالم مليء بالصوت. مع تزايد البصمة البشرية في المحيطات، يتعرض التوازن المتناغم لهذا المشهد الصوتي تحت الماء للخطر. ومن خلال الجهود المتضافرة والتقدم التكنولوجي والتعاون العالمي، هناك أمل في الحفاظ على سيمفونية البحار. لأنه من خلال حماية أصوات المحيط، فإننا نحمي عددًا لا يحصى من أشكال الحياة التي تعتبرها موطنًا لها.