Đại dương bao la không tĩnh lặng như người ta tưởng. Từ tiếng hót của cá voi lưng gù cho đến tiếng động đất ầm ầm xa xa dưới nước, thế giới biển là một bản giao hưởng của âm thanh. Âm học dưới nước, nghiên cứu về âm thanh ở biển, đi sâu vào sự phức tạp về cách những âm thanh này truyền đi và tương tác trong độ sâu của đại dương. Ngoài việc hiểu giai điệu của sinh vật biển, lĩnh vực này còn có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm hiểu tác động của tiếng ồn do con người tạo ra đối với hệ sinh thái dưới nước.
Vật lý của âm thanh dưới nước
Về cốt lõi, âm thanh là sóng áp suất truyền qua môi trường, có thể là không khí, nước hoặc vật thể rắn. Tuy nhiên, các đặc tính của nước—mật độ và tính không nén được—làm cho nó trở thành một môi trường độc nhất để truyền âm thanh.
Sự lan truyền của sóng âm
Trong nước, âm thanh truyền đi với tốc độ khoảng 1.500 mét mỗi giây, nhanh hơn gần năm lần so với trong không khí. Tốc độ này không cố định và có thể thay đổi dựa trên một số yếu tố:
-
Nhiệt độ: Nước lạnh đặc hơn, khiến âm thanh truyền chậm hơn so với nước ấm hơn.
-
độ mặn: Hàm lượng muối cao hơn có thể làm tăng tốc độ âm thanh một chút.
-
Áp lực: Với độ sâu, áp suất tăng lên, dẫn đến tốc độ âm thanh nhanh hơn.
Phản xạ và khúc xạ
Khi sóng âm chạm vào các ranh giới, chẳng hạn như mặt biển hoặc đáy biển, chúng có thể phản xạ ngược hoặc khúc xạ (bẻ cong) dựa trên góc tới. Ngoài ra, các lớp có nhiệt độ hoặc độ mặn khác nhau, được gọi là đường nhiệt độ hoặc đường halocline, cũng có thể gây ra khúc xạ âm thanh. Một hiện tượng hấp dẫn là kênh SOFAR (Sound Fixing and Ranging), một lớp nước nằm ngang trong đại dương sâu nơi tốc độ âm thanh ở mức tối thiểu. Kênh này hoạt động như một ống dẫn sóng, cho phép âm thanh tần số thấp truyền đi những khoảng cách rộng lớn với mức tổn thất năng lượng tối thiểu.
Suy giảm và hấp thụ
Khi sóng âm truyền qua đại dương, chúng không giữ được toàn bộ năng lượng. Chúng bị suy giảm, giảm cường độ do tán xạ và hấp thụ. Âm thanh có tần số cao hơn sẽ suy giảm nhanh hơn so với tần số thấp hơn, đó là lý do tại sao tiếng hót của cá voi lớn, có tần số thấp, có thể truyền qua toàn bộ lưu vực đại dương.
Nguồn âm thanh trong đại dương
Nguồn tự nhiên
Đại dương sống động với vô số âm thanh tự nhiên. Các động vật có vú ở biển, chẳng hạn như cá voi và cá heo, giao tiếp bằng nhiều cách phát âm khác nhau. Đây có thể là những bài hát trải dài từ những tiếng rên rỉ tần số thấp đến những tiếng click tần số cao. Ngoài động vật có vú, nhiều loài cá còn tạo ra âm thanh để kêu gọi bạn tình, thể hiện lãnh thổ hoặc làm tín hiệu báo nguy. Âm thanh môi trường cũng góp phần tạo nên cảnh quan âm thanh của đại dương. Tiếng sóng vỗ, tiếng mưa xối xả chạm vào mặt nước và tiếng ầm ầm của hoạt động địa chấn dưới nước đều góp phần tạo nên bản giao hưởng của biển.
Nguồn nhân tạo (Nhân tạo)
Khi hoạt động khám phá và khai thác đại dương của con người ngày càng gia tăng thì tạp âm của âm thanh do con người tạo ra cũng tăng theo. Tiếng ồn liên tục của động cơ tàu, âm thanh rung động của máy khoan dưới nước và tiếng ping sắc nét của hệ thống sonar góp phần tạo ra tiếng ồn này. Các hoạt động như xây dựng dưới nước, khai thác dưới biển sâu và thậm chí thỉnh thoảng có vụ nổ cũng góp phần tạo nên sự ồn ào này. Những âm thanh này, thường to hơn và lan tỏa hơn âm thanh tự nhiên, đã trở thành mối quan tâm đáng kể của các nhà bảo tồn biển.
Tác động của âm thanh đến sinh vật biển
Động vật có vú biển
Đối với những sinh vật như cá voi và cá heo, vốn phụ thuộc nhiều vào âm thanh để liên lạc, định hướng và săn bắn, sự xâm nhập của tiếng ồn do con người tạo ra có thể gây rối loạn. Có những trường hợp được ghi nhận trong đó tiếng ồn từ tàu và hệ thống sonar đã cản trở tiếng hót của cá voi, có khả năng ảnh hưởng đến mô hình giao phối và di cư. Hơn nữa, những âm thanh cường độ cao dưới nước, chẳng hạn như âm thanh từ các cuộc khảo sát địa chấn, có liên quan đến việc mắc cạn của một số loài động vật có vú ở biển.
Cá và các sinh vật biển khác
Cá cũng bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn dưới nước. Các nghiên cứu đã chỉ ra những thay đổi trong hành vi, giao tiếp và thậm chí cả sức khỏe thể chất ở cá tiếp xúc với tiếng ồn kéo dài hoặc cường độ cao. Ví dụ, tiếng ồn từ hoạt động giao thông bằng thuyền có thể cản trở tiếng kêu giao phối của một số loài cá, ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của chúng. Động vật không xương sống như mực và giáp xác cũng không được miễn dịch. Có bằng chứng mới nổi cho thấy chúng cũng có thể bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm tiếng ồn, ảnh hưởng đến hành vi và khả năng trốn tránh kẻ săn mồi của chúng.
Tác động sinh thái lâu dài
Sự hiện diện thường xuyên của tiếng ồn có thể dẫn đến hậu quả sinh thái lâu dài. Môi trường sống có thể bị bỏ hoang, dẫn đến sự thay đổi trong phân bố loài. Động lực của động vật ăn thịt-con mồi có thể thay đổi, trong đó một số loài có được lợi thế nhờ khả năng che giấu âm thanh. Theo thời gian, những thay đổi này có thể dẫn đến giảm đa dạng sinh học và thay đổi cấu trúc hệ sinh thái.
Giảm thiểu tác động của tiếng ồn dưới nước
Công nghệ giảm tiếng ồn
Để giải quyết mối lo ngại ngày càng tăng về ô nhiễm tiếng ồn, đã có những tiến bộ trong công nghệ giảm tiếng ồn. Những con tàu hiện đại đang được thiết kế với động cơ và cánh quạt êm hơn. Các kỹ thuật như rèm bong bóng, giải phóng một bức tường bong bóng để làm giảm âm thanh, được sử dụng trong quá trình xây dựng dưới nước để giảm thiểu sự lan truyền tiếng ồn.
Khu bảo tồn biển (MPA)
Việc chỉ định các khu vực hạn chế hoạt động của con người có thể cung cấp các khu bảo tồn cho sinh vật biển. Tại các KBTB này, có thể áp dụng các hạn chế đối với các hoạt động được biết là gây ra tiếng ồn đáng kể, mang lại thời gian nghỉ ngơi cho các loài nhạy cảm.
Quy định và hướng dẫn
Các cơ quan quốc tế đã thừa nhận mối đe dọa ô nhiễm tiếng ồn và đã thiết lập các hướng dẫn để giảm thiểu tác động của nó. Ví dụ, Tổ chức Hàng hải Quốc tế có hướng dẫn về mức độ tiếng ồn của tàu. Tương tự, các công ước như Đạo luật bảo vệ động vật có vú ở biển ở Mỹ quy định các hoạt động có thể gây hại cho động vật có vú ở biển, bao gồm cả những loài tạo ra tiếng ồn lớn.
Cảnh quan âm thanh của đại dương là sự cân bằng tinh tế giữa âm thanh tự nhiên và âm thanh do con người tạo ra. Khi chúng ta tiếp tục khám phá và sử dụng đại dương, điều bắt buộc là phải hiểu và tôn trọng sự cân bằng này, đảm bảo rằng các hoạt động của chúng ta không nhấn chìm giai điệu của biển.
Chiến lược thích ứng cho tương lai
Khi những thách thức về ô nhiễm tiếng ồn dưới nước ngày càng gia tăng, các chiến lược của chúng ta cũng phải giải quyết chúng. Tính chất năng động của môi trường biển đòi hỏi các giải pháp thích ứng có thể đáp ứng được cảnh quan âm thanh luôn thay đổi của đại dương.
Hệ thống giám sát thời gian thực
Với những tiến bộ trong công nghệ, hệ thống giám sát thời gian thực có thể được triển khai để liên tục đánh giá mức độ tiếng ồn ở các khu vực biển nhạy cảm. Các hệ thống này có thể cung cấp phản hồi tức thì, cho phép can thiệp kịp thời khi vượt quá ngưỡng tiếng ồn.
Nhận thức và Giáo dục Công cộng
Một trong những công cụ mạnh mẽ nhất trong bảo tồn là nhận thức cộng đồng. Bằng cách giáo dục đại chúng về tác động của ô nhiễm tiếng ồn đối với sinh vật biển, ý thức tập thể có thể được nâng cao. Các trường dạy lặn, các chuyến tham quan biển và các trung tâm giáo dục ven biển có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc này, cung cấp những hiểu biết sâu sắc về thế giới âm học dưới nước cho khách du lịch cũng như người dân địa phương.
Nghiên cứu và hợp tác
Vẫn còn nhiều điều cần tìm hiểu về sự phức tạp của âm thanh trong môi trường biển. Những nỗ lực nghiên cứu hợp tác, tập hợp các nhà sinh học biển, nhà âm học và các bên liên quan trong ngành, có thể mở đường cho sự hiểu biết sâu sắc hơn. Sự hợp tác như vậy có thể dẫn đến sự phát triển các phương pháp thực hành tốt nhất, công nghệ đổi mới và chiến lược giảm thiểu hiệu quả.
Các sáng kiến và hiệp ước toàn cầu
Nhận thức được tính chất toàn cầu của thách thức này, một số sáng kiến và hiệp ước quốc tế đã được thành lập để giải quyết ô nhiễm tiếng ồn dưới nước.
Các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDG) của Liên Hợp Quốc
Theo SDG 14, nhằm mục đích bảo tồn và sử dụng bền vững các đại dương, Liên Hợp Quốc đã nhấn mạnh sự cần thiết phải giảm ô nhiễm biển dưới mọi hình thức, bao gồm cả tiếng ồn. Các quốc gia thành viên được khuyến khích thực hiện các biện pháp để giảm thiểu tiếng ồn dưới nước và tác động của nó.
Ủy ban săn bắt cá voi quốc tế (IWC)
IWC đã đi đầu trong việc giải quyết các tác động của tiếng ồn đối với động vật biển có vú. Thông qua các sáng kiến của mình, các hướng dẫn đã được thiết lập cho các hoạt động như khảo sát địa chấn và vận chuyển trong các khu vực mà cá voi và cá heo thường xuyên lui tới.
Hiệp định khu vực
Ở nhiều nơi trên thế giới, các thỏa thuận khu vực đã được ký kết để giải quyết tiếng ồn trên biển. Ví dụ, Ủy ban OSPAR, cơ quan giám sát việc bảo vệ Đông Bắc Đại Tây Dương, đã đưa ra các hướng dẫn để các quốc gia thành viên giám sát và giảm thiểu tiếng ồn dưới nước.
Phần kết luận
Vương quốc im lặng của đại dương sâu thẳm trên thực tế là một thế giới tràn ngập âm thanh. Khi dấu chân của loài người trong đại dương ngày càng tăng, sự cân bằng hài hòa của cảnh quan âm thanh dưới nước này đang gặp nguy hiểm. Thông qua những nỗ lực phối hợp, tiến bộ công nghệ và hợp tác toàn cầu, người ta hy vọng rằng bản giao hưởng của biển có thể được bảo tồn. Để bảo vệ âm thanh của đại dương, chúng ta bảo vệ vô số dạng sống coi đó là nhà.
