広大な海は、想像するほど静かではありません。ザトウクジラの歌声から遠くで聞こえる海底地震の音まで、海の世界は音のシンフォニーです。海中の音を研究する水中音響学は、これらの音が海の深部でどのように伝わり、相互作用するかという複雑な過程を詳しく調べます。この分野は、海洋生物のメロディーを理解するだけでなく、人間が作り出す騒音が水生生態系に与える影響を理解する上でも重要です。
水中の音の物理学
音は本質的には、空気、水、固体などの媒体を伝わる圧力波です。しかし、水の特性、つまり密度と非圧縮性により、水は音の伝播に特有の媒体となります。
音波の伝播
水中では、音は毎秒約 1,500 メートルの速度で伝わります。これは空気中の約 5 倍の速さです。この速度は一定ではなく、いくつかの要因によって変化します。
-
温度: 冷たい水は密度が高いため、暖かい水に比べて音の伝わり方が遅くなります。
-
塩分: 塩分濃度が高くなると、音速がわずかに速くなります。
-
プレッシャー: 深さとともに圧力が増し、音速が速くなります。
反射と屈折
音波が海面や海底などの境界にぶつかると、入射角に応じて反射したり屈折したりします。さらに、サーモクラインやハロクラインと呼ばれる温度や塩分濃度の異なる層も音の屈折を引き起こします。興味深い現象の 1 つに、SOFAR (Sound Fixing and Ranging) チャネルがあります。これは深海の水が水平に広がる層で、音速が最低になります。このチャネルは導波管として機能し、低周波の音がエネルギー損失を最小限に抑えながら長距離を移動できるようにします。
減衰と吸収
音波が海中を伝わる際、音波はエネルギーをすべて保持するわけではありません。散乱と吸収により、音波は減衰し、強度が低下します。高い周波数の音は低い周波数の音よりも急速に減衰するため、低周波数の大型クジラの歌は海盆全体を伝わることができます。
海の音源
天然資源
海には無数の自然の音があふれています。クジラやイルカなどの海洋哺乳類は、さまざまな発声法を使ってコミュニケーションをとります。低周波のうめき声から高周波のクリック音まで、さまざまな歌を歌います。哺乳類以外にも、多くの魚類が求愛の呼びかけ、縄張りの誇示、または遭難信号として音を発します。環境音も海の音風景に寄与しています。波の打ち寄せる音、水面に落ちる雨粒の音、海中の地震活動の響きなど、すべてが海のシンフォニーに一役買っています。
人為的発生源（人間が作ったもの）
人間による海洋の探査と開発が進むにつれ、人為的な騒音も増加しています。船のエンジンの絶え間ない音、海底掘削の脈動音、ソナーシステムの鋭い音がこの騒音の一因となっています。海底建設、深海採鉱、さらには時折起こる爆発音などの活動もこの騒音に拍車をかけています。これらの音は、自然の音よりも大きく広範囲に及ぶことが多く、海洋保護活動家にとって大きな懸念事項となっています。
海洋生物に対する音の影響
海洋哺乳類
コミュニケーション、航行、狩りに音に大きく依存するクジラやイルカなどの生物にとって、人為的な騒音の侵入は混乱を招く可能性があります。船舶やソナーシステムの騒音がクジラの歌声を妨害し、交尾や回遊パターンに影響を及ぼした可能性があるという記録のある事例があります。さらに、地震調査などの強力な水中音は、特定の海洋哺乳類種の座礁と関連付けられてきました。
魚類およびその他の海洋生物
魚も水中の騒音の影響を受けます。研究では、長時間または激しい騒音にさらされた魚の行動、コミュニケーション、さらには身体的健康に変化が見られることがわかっています。たとえば、船舶の交通による騒音は、特定の魚種の求愛の鳴き声を妨げ、繁殖の成功率に影響することがあります。イカや甲殻類などの無脊椎動物も例外ではありません。無脊椎動物も騒音公害の影響を受け、行動や捕食者から逃れる能力に影響する可能性があるという証拠が出てきています。
長期的な生態学的影響
騒音が慢性的に続くと、長期的な生態学的影響が生じる可能性があります。生息地が放棄され、種の分布が変化する可能性があります。捕食者と被食者の関係が変化し、音のマスキングによって一部の種が有利になることがあります。時間の経過とともに、これらの変化は生物多様性の低下や生態系構造の変化につながる可能性があります。
水中騒音の影響を軽減する
ノイズ低減技術
騒音公害に対する懸念が高まる中、騒音低減技術が進歩しています。現代の船舶は、より静かなエンジンとプロペラを備えて設計されています。水中建設では、音を弱めるために泡の壁を放出するバブルカーテンなどの技術が使用され、騒音の伝播を最小限に抑えています。
海洋保護区（MPA）
人間の活動が制限される地域を指定すると、海洋生物の保護区を提供できます。これらの海洋保護区では、大きな騒音を発生することが知られている活動に制限を設けることができ、敏感な種に休息を与えることができます。
規制とガイドライン
国際機関は騒音公害の脅威を認識しており、その影響を軽減するためのガイドラインを制定しています。たとえば、国際海事機関は船舶の騒音レベルに関するガイドラインを定めています。同様に、米国の海洋哺乳類保護法などの条約は、激しい騒音を発するものを含め、海洋哺乳類に危害を与える可能性のある活動を規制しています。
海の音風景は、自然の音と人工の音の微妙なバランスです。私たちが海の探索と利用を続けるには、このバランスを理解し尊重し、私たちの活動によって海のメロディーがかき消されないようにすることが不可欠です。
未来に向けた適応戦略
水中騒音公害の課題が進化するにつれ、それに対処するための戦略も進化する必要があります。海洋環境の動的な性質により、常に変化する海洋の音響環境に対応できる適応型ソリューションが求められます。
リアルタイム監視システム
技術の進歩により、リアルタイム監視システムを導入して、敏感な海洋地域の騒音レベルを継続的に評価できるようになりました。これらのシステムは即時のフィードバックを提供し、騒音閾値を超えた場合にタイムリーな介入を可能にします。
国民の意識と教育
保全活動において最も強力な手段の 1 つは、一般大衆の意識を高めることです。騒音公害が海洋生物に与える影響について大衆を教育することで、集団意識を育むことができます。ダイビング スクール、海洋ツアー、沿岸教育センターは、観光客や地元の人々に同様に水中音響の世界についての知識を提供することで、この点で極めて重要な役割を果たすことができます。
研究とコラボレーション
海洋環境における音の複雑さについては、まだ解明すべきことがたくさんあります。海洋生物学者、音響学者、業界関係者を集めた共同研究の取り組みは、より深い理解への道を開くことができます。このようなコラボレーションは、ベストプラクティス、革新的なテクノロジー、効果的な緩和戦略の開発につながります。
世界的な取り組みと条約
この問題の世界的な性質を認識し、水中騒音公害に対処するためのいくつかの国際的な取り組みと条約が設立されました。
国連の持続可能な開発目標（SDGs）
海洋の保全と持続可能な利用を目指すSDG14の下、国連は騒音を含むあらゆる種類の海洋汚染を削減する必要性を強調している。加盟国は水中騒音とその影響を最小限に抑える対策を講じるよう奨励されている。
国際捕鯨委員会（IWC）
IWCは、騒音がクジラ類に与える影響の解決に最前線で取り組んできた。その取り組みを通じて、クジラやイルカが頻繁に訪れる海域での地震調査や船舶航行などの活動に関するガイドラインが確立された。
地域協定
世界各地で、海洋騒音に対処するための地域協定が結ばれています。たとえば、北東大西洋の保護を監督する OSPAR 委員会は、加盟国が水中騒音を監視および軽減するためのガイドラインを制定しています。
結論
深海の静かな世界は、実際には音で満たされた世界です。人類の海洋への進出が拡大するにつれ、この海中の音風景の調和のとれたバランスが危険にさらされています。協調的な努力、技術の進歩、そして世界的な協力により、海のシンフォニーを保存できるという希望があります。海の音を保護することで、私たちは海を故郷とする無数の生命体を保護することになるからです。
