摘要
我们人类是一群吵闹的人。我们的声音充斥着我们周围的土地和空气，甚至海洋。但我们并不是唯一让海洋充满声音的生物。小虾，也被称为手枪虾，是海洋中最大声的动物之一!它们通过放大的爪子发出强大的冲击波来捕捉猎物。虽然每只虾发出的声音很小，但它们作为一个群体发出的噪音被认为可以掩盖潜艇的存在!这么小的东西怎么能发出这么大的声音?科学家如何利用这些噪音来更好地了解海床的健康状况?
拍摄虾
虾，也被称为手枪虾，完全不像一些人喜欢吃的粉红色的小虾。它们有一个巨大的爪子，使它们看起来参差不齐(图1)．捕捉虾产生强大的能量冲击波咬断这只超大的爪子。产生的冲击波被用来与其他虾交流，保护自己，捕猎和杀死猎物。
- 图1 -虾是甲壳类动物，典型的是一只爪子比另一只爪子大。
在我们的海洋中有超过600种的虾。它们是一种叫做甲壳类动物．虾是唯一的海洋生物群居动物，这意味着它们生活在高度有组织的群体中，就像蜜蜂、蚂蚁和鼹鼠一样[1］．这些虾很难被发现，因为它们喜欢藏在海绵、珊瑚、石头和贝壳中。它们生活在靠近陆地的海域，那里的水温暖而浅。虾在澳大利亚、夏威夷、朝鲜半岛和地中海一带都有发现。最近，由于全球变暖，在英国海岸发现了虾，这是一个曾经过于寒冷的地区，它们无法生存。
虾可以长到6厘米长，但有些可以长到10厘米长。它们巨大的爪子可以长到体长的一半[2］．尽管它们生性害羞，但这些甲壳类动物是海洋中最吵闹的动物之一!科学家们过去认为这些虾发出的响亮的咔嚓声来自于巨大爪子的上下部分碰撞。但最近，高速摄像机和水下麦克风打来了电话水听器已被用于更详细地分析咬爪[2］．
图2显示一个录音的声音，由虾snap。科学家们发现，在记录的开始，虾已经在快速地关闭它的大爪子的过程中，这需要大约半毫秒。这种快速的运动迫使一股水流从爪部高速喷出，进而产生一个小气泡。气泡长到大约7毫米宽。正是气泡的破裂发出了短暂但响亮的咔嚓声，从而产生了声压的巨大峰值，声压是声音在水中传播时产生的压力。破裂的气泡会产生冲击波，使虾的猎物晕眩或死亡。
- 图2 -一个例子什么虾snap看起来像超过0.6毫秒。
- 这张图测量的是声压，也就是声波通过水时的压力。点(一)，爪被砰的一声合上，产生了一个小泡泡。接下来是压力的下降，如图所示(B)，在此期间，气泡逐渐增大。尖尖的尖刺(C)是由泡沫破裂引起的。
在海里，一个单独的咔嚓声可能不会被注意到，但一大群咔嚓虾可以发出连续的声音，类似于燃烧的树枝发出的噼啪声或《我的世界》中爬行者的嘶嘶声。有时这种声音大到足以干扰其他动物在水下的交流。在第二次世界大战期间，美国科学家们意识到捕虾的噪音会影响海洋声纳日本船只使用的系统。科学家们发现了大群虾的栖息地，并利用虾的噪音来掩盖美国潜艇不受日本声纳的探测。3.]！
水下噪声
听音乐或风吹过树的声音是一种很好的体验。但有些声音听起来不太好听，比如叉子刮餐盘的声音，或者嘈杂、繁忙的道路声。这些不受欢迎的声音通常被称为噪音，太多的噪音对我们的健康有害。它会损害我们的耳朵和听力，还会让我们无法入睡。你曾经被噪音弄得睡不着吗?如果你睡不好，第二天你会感觉很糟糕，所以我们都知道噪音会让人紧张和疲劳。受噪音影响的不仅仅是人类;太多的噪音也会损害野生动物。例如，巨大的交通噪音会影响鸟类在早晨和晚上开始唱歌的时间。
我们知道在空气中传播的噪音是有害的，但是水下的噪音呢?当你在海里或游泳池洗澡或游泳时，你可能已经注意到声音在水中的传播方式不同。许多海洋哺乳动物、鱼类和无脊椎动物将声音作为日常生活的一部分。例如，海豚、鲸鱼、海象、鱼、螃蟹和虾都依靠声音来走动、交流和捕猎。有些鱼甚至发出声音来吸引配偶[4］．
不幸的是，太多的噪音会对这些动物产生严重的影响，因为它掩盖了其他的声音，阻碍了动物的茁壮成长。图3)．大量的背景噪音会干扰动物的感官，并引起混乱和行为的改变。人类活动，如在海床上钻探、船只的移动、捕鱼和疏浚，都可能损害海床上的生命。这种多余的噪声被称为噪音污染并且会使动物更难交流、找路、捕猎或逃脱捕食者。
- 图3 -噪音污染会干扰水下动物的交流
但是噪音污染的危害到底有多大呢?科学家们发现很难测量噪音对水下野生动物，尤其是无脊椎动物的影响。5］．人们对海洋哺乳动物和鱼类进行了大量研究，但其他更小的动物呢?研究捕虾有帮助吗?
利用声学监测生态系统
生物多样性是衡量不同类型生物数量的指标，比如生活在特定地方或栖息地的植物和动物。生物多样性高的地区是许多物种的家园。健康的珊瑚礁和其他海洋栖息地以其惊人的生物多样性而闻名，但在一些地方，这些栖息地受到过度捕捞或污染的影响。
测量海洋环境生物多样性的一种方法是潜入海底，拍摄大量照片和笔记。这既昂贵又耗时，有时还很危险。我们知道虾喜欢住在海绵里，海绵通常在珊瑚礁和其他地区。我们还知道，海底越健康，就会有越多的虾生活在那里。6］．捕捉虾可以告诉我们一些关于海底的情况。这意味着抓虾是很好的生物指标；它们可以帮助我们了解海洋的健康程度。但是我们如何确定在一个特定的地方有多少虾呢?我们无法目测它们的数量，因为它们经常隐藏起来，不容易被发现。这就是声学派上用场!
我们可以通过听啮虾发出的声音来知道它们有多少只。科学家使用水听器来测量水下噪音。把水听器放在精心安排的位置可以帮助定位声音的来源。如果虾生活在某个地区，它们的叫声就会在录音中被听到，它们的位置也能被探测到。
虾虾的叫声非常响亮、迅速、充满能量，所以很容易被发现。科学家们还可以使用水听器来检查他们听到的声音是否真的来自虾，而不是来自其他动物或机器。结果是，声学家可以用录音来计算大范围内虾的数量，而不会打扰生活在那里的生物。这让科学家们对海床的整体健康状况有了一个了解。6］．声学也被用于研究其他动物，包括鸟类和宽吻海豚[7，8］．
最近，科学家们发现了虾生活在曾经对它们来说太冷的地区。虾虾响亮而清晰地告诉我们，我们的气候正在变化，我们的海洋正在变暖。也许我们应该听听他们在说什么!
术语表
冲击波：↑比声速快的高压波。
甲壳类动物：↑一群动物有坚硬的外骨骼，两对触角，连接腿和鳃来呼吸。包括龙虾，小龙虾，虾，和真正的螃蟹。
群居：↑高度组织成群体或群体的动物，其中只有少数个体有后代，这些后代由群体照顾。
水听器：↑一种用来测量水声的麦克风。
声纳：↑回声系统:船只和一些动物用来导航的回声系统它有助于检测其他物体的大小、形状和位置，包括捕食者、猎物或障碍物。
噪音污染：↑不受欢迎的声音可能令人不安或讨厌。
生物学指标：↑一种可以通过研究显示整个环境或生态系统健康状况的植物或动物。
声学：↑声音学:对声音的研究
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。
致谢
感谢韩国海洋研究开发院东海环境研究室的金炳南(Byoung-Nam Kim)提供了用于图1；塞尔吉奥·马斯科利诺图3；意大利热那亚大学物理系的Marco Brunoldi、Daniele Grosso、Giorgio Bozzini和Alessandra Casale提供了水听器录音和富有成效的讨论，Caryl Hart提供了编辑建议。
参考文献
[1]↑杜菲，1996。珊瑚礁虾的群居性。自然381:512-4。doi: 10.1038 / 381512 a0
[２]↑2000年，Versluis, M.， Schmitz, B.， von der Heydt, A.， and Lohse, D.。捕虾的方式:通过空泡。科学289:2114-7。doi: 10.1126 / science.289.5487.2114
[3]↑《芝加哥星期日论坛报》1959年为美国把虾送上战场！荣幸。28页。网上订购地址:https://chicagotribune.newspapers.com/image/371482240/?terms=sent%20shrimps&match=1(2021年12月4日访问)。
[4]↑Mascolino, S.， Mariani, S.和Benvenuto, C. 2019。拥挤的海洋中的行为反应:对沿海守巢鱼的观察性研究。欧元。黑旋风。J。86:504-18。doi: 10.1080 / 24750263.2019.1699611
［5］↑Ferrier-Pagès, C.， Leal, M. C.， Calado, R.， Schmid, D. W.， Bertucci, F.， Lecchini, D.等。2021。对珊瑚礁的噪音污染?-对珊瑚礁群落的威胁被低估了。3月Pollut。公牛。165:112129。doi: 10.1016 / j.marpolbul.2021.112129
[6]↑巴特勒，J.，巴特勒，M. J. IV，加夫，H. 2017。啪，噼啪声和啪啪声:基于声学的模型估计健康和退化的硬底栖息地的啮虾种群。生态。表明。77:377 - 85。doi: 10.1016 / j.ecolind.2017.02.041
[7]↑肯德里克，P.伍德，M. Barçante, L. 2017。鸟类发声活动的自动评估。j . Acoust。Soc。点。141:3963。doi: 10.1121/1.4989022
[8]↑张志强，张志强，张志强，等。2016。地中海宽吻海豚保护的永久自动实时被动声学监测系统。《公共科学图书馆•综合》11: e0145362。doi: 10.1371 / journal.pone.0145362