Con người cũng lợi dụng âmthanh để thăm dò thế giới  dưới nước. Âm thanh được sử dụng cho nhiều lýdo trong đó có khảo sát địa lý và khảo sát sinh học và và để định vịcác mỏ dầu và mỏ khí. Để hiểu được việc con người sử dụng  âm thanh cóthể ảnh hưởng đến động vật như thế nào, chúng ta cần tìm hiểu kỹ hơn vềviệc sử dụng âm thanh của động vật trong đại dương.

Động vật nghe dưới nước như thế nào?

Ánh sáng mặt trời xuyên qua nước không tốt lắm vàtầm nhìn có thể kém ngay cả trong nước cạn. Các tính chất của âm thanhlà một cách lý tưởng để giao tiếp dưới nước vì vậy nhiều động vật sửdụng âm thanh để giao tiếp với nhau và để “quan sát” các vật thể trong môi trường  biển.

Nhiều động vật biển đã tiến hóa rất nhiều cách khácnhau để tìm và tạo ra âm thanh trong nước. Hầu hết các loài cá, ngoạitrừ cá mập và cá đuối gai độc, có các tế bào lông giác quan nằm trongmột khoang nhỏ trong tai đầy chất nhớt. Gắn với các sợi lông có tênkhoa học là stereocilia và nằm trong chất lỏng của mỗi tai là mộtotolith hay xương tai. Khi sóng âm thanh đi qua nước và cơ thể của cá,các otolith có khuynh hướng đứng yên, liên quan đến chuyển động của cá.Quán tính của các otoliths kích thích những stereocilia để chuyển tảithông điệp lên não.

Một phương pháp khác sử dụng các túi khí khép kínhoặc phổi của các động vật có vú như cá heo và cá voi hoặc bong bóngbơi trong cá. Không khí trong bong bóng bơi thì dễ nén bởi sóng áp lựcâm thanh, các sóng này được biến đổi thành các rung động, cho phép cádò ra âm thanh cũng như các dao động. Sự nhạy cảm của cá đối với âmthanh và dao động khác nhau ở các loài khác nhau tuỳ thuộc vào trạngthái gần nhau giữa bong bóng bơi và tai trong của cá.

Động vật tạo âm thanh dưới nước như thế nào

Loàigiáp xác như tôm cua, loài có bộ xương ngoài, tạo ra âm thanh bằng cáchcọ hoặc đánh một phần của cơ thể chúng vào một phần khác trên cơ thể đểlàm nó rung động, tương tự như cách mà côn trùng tạo ra âm thanh. Âmthanh “lách tách” của những loài động vật như thế này tạo ramột loạt xung âm thanh lanh lảnh có thể nghe ở một khoảng cách xa. Docó quá nhiều những sinh vật nhỏ nên chúng tạo ra phần lớn âm thanh nềntrong đại dương.

Cá có da mềm nên không thể tạo ra âm thanh bằng cáchnày và phải tích cực rung động một bộ phận nào đó của cơ thể. Một sốcon cá rung động không khí trong bong bóng bơi của chúng để tạo ra âmthanh và những âm thanh sau đó phát ra trong môi trường  nước xungquanh.

Một cách tạo ra âm thanh điển hình khác là của cávoi và cá heo. Nhìn chung, chúng tạo ra âm thanh bằng cách di chuyểnkhông khí từ một khoang này đến một khoang khác trong cơ thể thông quamột loại van với một “môi” rung. Bởi tỷ trọng thịt của mộtđộng vật biển thì tương đương với tỷ trọng nước nên âm thanh phát ramột cách có hiệu quả, khá lớn và truyền đi một quãng đường dài.

Tiếng vang và định vị bằng tiếng vang

Một số động vật như cá voi và cá heo đã tiến hóa vàsử dụng được sonar (SOund NAvigation and Ranging) hay định vị bằngtiếng vang để tạo ra và phát hiện âm thanh. Điều này bù đắp cho thôngtin thị giác bị thiếu hụt trong đại dương. Những động vật này tạo ratiếng “tách” có tần số rất cao và ngắn bằng cách di chuyển không khí đi qua “chiếc môi” rung trong đầu của chúng.

Sóng âm thanh đi theo hướng chủ yếu về phía trước,được tập trung bởi một bộ phận nằm trên đầu có chứa mỡ. Một phần âmthanh bị dội lại bởi những vật thể như một hòn đá hay một con cá và sauđó được chuyển đến màng nhĩ của tai thông qua hàm dưới, hàm dưới nàycũng có một khu vực  đầy mỡ.

Thời gian trì hoãn cho chặng đường đi  của xung làkhoảng 1,5 phần nghìn giây trên 1 mét di chuyển nhưng cũng đủ lâu đểcho các động vật xác định được vị trí của vật thể. Các xung lặp đi lặplại giúp con vật giảm bớt tác động của âm thanh nền hoặc tiếng độngphát ra từ những con vật khác, và tần số chính xác  của tiếng động quaytrở lại cho biết thông tin  về chuyển động của vật thể.

Tuỳ thuộc vào kích cỡ của vật đích, sự định vị bằngtiếng vang hữu ích trong khoảng trên hàng chục mét hoặc xa hơn. Một sốđộng vật đã phát triển được khả năng phân biệt nhạy cảm một cách rấtđáng nể: cá heo có thể phát hiện ra sự khác biệt  giữa một vật rắn vàmột quả banh bằng kim loại bị lõm vào với kích thước  bằng một trái bóngchày với khoảng cách 20 mét.

Âm thanh nền trong đại dương được tạo ra bởi tiếngsóng vỗ, gió và mưa và bởi một lượng lớn các loài giáp xác nhỏ và nhữngđộng vật khác. Mức độ âm thanh nền điển hình là khoảng 100 decibel(dB). Gió và sóng trong bão, và “dàn hợp xướng” từ cá và loài không xương sống có thể tăng mức độ này lên khoảng 120dB.

Các đo đạc cho thấy rằng, Thái Bình Dương  vẫn kháyên lặng và phần lớn âm thanh nền là do gió và các sinh vật biển tạora. Điều này trái ngược với Đại Tây Dương, nơi phần lớn âm thanh nềnđến từ những cánh quạt đánh tung sóng của những tàu thủy đi trên đạidương.

Mức độ tiếng ồn từ các nguồn nhân tạo và động vật.

Biểu đồ dưới đây cho thấy sự phân bố tần số các mứcđộ áp lực từ các nguồn âm thanh tự nhiên  và nhân tạo trong hải phận Úc.Các số decibel thì thấp bởi vì chúng cho thấy các mức độ áp lực âmthanh trong những dải tần riêng lẻ chỉ rộng 1 hertz ở mỗi tần số. Phảicộng các con số của tất cả các dải tần này để có được tổng áp lực âmthanh.

Trong vòng 1 mét của bộ chuyển đổi sonar điển hình,mức độ công suất âm thanh có thể lên đến 180dB, có thể so sánh với mứcđộ cao nhất của tiếng kêu động vật. Nhưng các bộ chuyển phát sonar củacon người có thể được sắp xếp theo những hàng dài để tín hiệu duy trìđược công suất cao ở những khoảng cách đáng kể.

Những con vật có tiếng kêu to nhất trong đại dương,như hải cẩu và cá voi, trong khoảng cách 1 mét tiếng kêu của chúng lênđến 190dB, tương đương mức độ công suất âm thanh của tiếng hét to củacon người trong không khí với cùng một khoảng cách. Một số tiếng kêuđịnh vị bằng tiếng vang có thể đạt đến 230dB, mặc dù chỉ trong thờigian rất ngắn.

Những âm thanh khác trong đại dương, gồm động đấtdưới biển và phun trào núi lửa ở đáy biển, được ghi lại với mức độ vượtqua mức độ của các tiếng kêu định vị bằng tiếng vang, đạt hơn 240dBtrên những khu vực  rất rộng lớn. Việc con người sử dụng  sonar có hạicho động vật đại dương hay không?

Ảnh hưởng tiềm tàng của sonar lên động vật biển thì tương tự như ảnh hưởng của con người  tiếp xúc với tiếng ồn:

· Thay đổi hành vi
· Mất khả năng nghe tạm thời hoặc vĩnh viễn hoặc tổn thương mô và
· Phản ứng stress sinh lý học

Những loài bị ảnh hưởng bởi âm thanh tùy thuộc vàotần số và mức độ áp lực âm thanh. Chẳng hạn như, các nguồn âm thanh nhưsúng hơi tạo ra nhiều tiếng ồn hơn trong tầm nghe của cá voi sừng hàm(baleen) so với các máy dò tiếng vang tần số thấp nhưng các máy dò nàylại tạo ra nhiều tiếng ồn hơn trong tầm nghe của hải cẩu và cá voi córăng. Những âm thanh ảnh hưởng đến loài này có thể không ảnh hưởng đếnnhững loài khác.

Những nguy cơ tiềm tàng đối với động vật do việc conngười sử dụng âm thanh gây ra là do sự kết hợp ảnh hưởng của mức độnăng lượng, tần số và âm thanh trong nước do “địa hình” dướinước tạo ra. Các thiết bị có công suất thấp và tần số cao một cáchthích đáng thì tạo ra nguy cơ không nghiêm trọng. Những thiết bị tạo ranguy cơ cao nhất là hệ thống  súng hơi và các bộ chuyển đổi công suấtcao với góc chùm rộng.

Không phải luôn luôn dễ dàng để xác định liệu mộtcon vật có bị tổn thương khi tiếp xúc với âm thanh hay không. Các nhàsinh học và kỹ sư đã phát triển được một chiếc thẻ kỹ thuật  số mới, cóthể cho biết thông tin  về hành vi của cá voi, bao gồm chúng lặn sâu baonhiêu, chúng nghe những gì và chúng tạo ra âm thanh gì để giao tiếp.Chiếc thẻ này có thể giúp thực hiện những thí nghiệm có kiểm soát hơnlà chỉ những quan sát ngẫu nhiên về hành vi của con vật xảy ra có mộtlần . Các kỹ thuật  chụp CT và 3D cũng đang được sử dụng để nghiên cứucấu trúc tai của động vật có vú dưới biển và làm thế nào chúng có thểbị thương khi tiếp xúc với các nguồn âm thanh.

An toàn và âm thanh

Một số nghiên cứu  đã được thực hiện để điều tra ảnhhưởng tiềm tàng của việc con người  sử dụng sonar cho các mục đíchnghiên cứu, đặc biệt trong những vùng biển yên tĩnh tự nhiên, xungquanh vùng Antarctica. Các hướng dẫn  quốc tế  đã được phát triển choviệc sử dụng sonar, để giảm thiểu khả năng bị tổn thương hoặc rối loạncho các động vật biển.

Các biện pháp này gồm có việc sử dụng mức độ nănglượng âm thanh nhỏ nhất được yêu cầu và sử dụng rất ít vào những thờiđiểm mà con vật nhạy cảm hơn đối với sự quấy rối, như lúc sinh sản hoặcgiao phối. Các nhà nghiên cứu  ghi lại những chi tiết của các hoạt độngâm thanh, để cho phép đánh giá  ngược về trước nguyên nhân  của bất cứthay đổi nào trong tương lai đối với sự phân bố, số lượng  hoặc các kiểusinh sản của động vật.

Bạn có ý kiến gì về bài viết Những bí mật của biển: Âm thanh và các sinh vật biển này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Những bí mật của biển: Âm thanh và các sinh vật biển bạn tại đây.