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聽力保健很重要!致「以耳代眼」的小白鯨
對於依靠回聲定位進行定向與攝食的齒鯨而言,聽力是十分重要的功能。 有研究發現在一些擱淺的鯨豚中有高頻聽力受損的情形, 因此推測聽力受損可能是這些鯨豚擱淺事件發生的原因。
 
 
了解圈養環境中的噪音現況,有助於避免動物因長期暴露於敏感噪音而影響到健康。
▲了解圈養環境中的噪音現況,有助於避免動物因長期暴露於敏感噪音而影響到健康。
 

大海中的金絲雀

 

坐落於恆春半島國境之南的海洋生物博物館(以下簡稱海生館)在2002年自俄羅斯引進白鯨後,一直都深受大眾的喜愛,擁有相當高的人氣,這是國內唯一可以觀看到這種珍稀動物的地方。

 

白鯨屬於齒鯨亞目中的角鯨科,學名是Delphinapterus leucas,意思是「沒有背鰭的白色海豚」。成年白鯨體色呈白色,但剛出生的小白鯨呈灰色,隨著年齡增加,幼鯨體色轉為藍灰色,至性成熟後才變為白色。此外,因為具有多變化的叫聲,所以有「海中金絲雀」之稱。白鯨的原棲地在北極和亞北極海域,北緯50度到北緯80度之間,環境水溫約在攝氏0~16度,為了適應寒冷環境,白鯨的皮下有一層厚厚的脂肪稱為鯨脂,約占體重的40%以上。

 

對於生活在北極地區的愛斯基摩人來說,白鯨不僅是他們重要的食物,鯨脂也可用於照明、保暖等。然而經過人類商業的濫捕,造成白鯨數量銳減。目前白鯨數量估計僅剩下約13.6萬頭,因此被國際自然保護聯盟(IUCN)列為近危物種,已經是需要關注及保育的動物了。

 

用聽來看水下世界的白鯨

 

白鯨在自然環境中的活動範圍以水下居多,包含攝食、游泳等。依地區而異,通常在20~40公尺深度內的水域活動,有時甚至可潛到超過1,000公尺深。而在光線未能到達或透光度不佳的環境下,視覺儼然無法滿足牠們的需求,取而代之的是靠聽覺來「看」水下世界。最典型的代表便是白鯨會利用回聲定位來探測環境與尋找獵物,其原理是透過發出寬頻的答聲或脈衝聲,並依據這些聲波接觸物體反彈回來的時間差和強度,來計算距離及「看見」周圍的環境。

 

與人類不同的是,白鯨雖有耳孔,但聲音的接收是透過下頷骨內的油脂通道把聲波傳到耳骨與大腦。海洋哺乳動物聽覺靈敏曲線(聽力閾值)與陸生哺乳動物也有差異,以人類與白鯨相較,一般人類能聽到的頻率約在20~20,000赫茲(Hz),白鯨則在125~150,000 Hz。白鯨聽力在45~80千赫茲(kHz)範圍最為敏銳,聽力敏感度在80 kHz以上或45 kHz以下則逐漸下降。

 
白鯨由下顎骨的脂肪接收聲音後,經脂肪通道把聲音傳送至中耳、內耳與大腦。(圖片來源:蔡宗泓)
▲白鯨由下顎骨的脂肪接收聲音後,經脂肪通道把聲音傳送至中耳、內耳與大腦。(圖片來源:蔡宗泓)
 

聽力受損的原因與影響

 

哺乳動物聽力受損可歸因於5個主要因素:長期較大的噪音、短暫高強度強烈的噪音(例如爆炸)、與年齡有關的聽力損失(老年性耳聾)、先天性聽力受損、具耳毒性藥物治療。其中水下噪音除了會影響鯨豚聽力外,也會造成其他方面的問題。

 

依噪音強度與暴露時間,包含聽力衰減(可分為永久性與暫時性)、行為反應的改變、遮蓋效應以及慢性生理緊迫(與免疫抑制)。許多文獻就指出當動物暴露於水下高強度的噪音時,可能導致許多立即性的生理影響與行為干擾,例如當白鯨每天暴露在一秒的高強度192~201 dB re 1μPa(SPL, r.ms.)噪音下會產生暫時性聽力損失。

 

若鯨豚長期暴露在低音量噪音環境中,雖然沒有立即性致命損傷或聽力受損的情形,但仍有許多風險,像是使這些海洋哺乳動物的內分泌系統與免疫力受抑制,進而影響健康的狀況。

 

另有報告指出一些圈養的海豚會在老年時產生聽力退化的現象,尤其是對高頻的聽力衰退更加明顯。也有研究發現一些老齡的中華白海豚所發出的回聲定位頻率會比年輕中華白海豚的頻率低大約16 KHz,推測可能是因其高頻聽力衰退而進行的調適補償。而一般有聽力問題的野生鯨豚可能會因捕食障礙、迷航或擱淺等問題導致生存率降低。

 

有研究者曾調查受困於漁網的齒鯨案例,並利用聽覺誘發電位測量類似案例中8種齒鯨的聽力情形,發現大約57%的瓶鼻海豚和36%的糙齒海豚有顯著的聽力缺陷問題,程度相當於人類嚴重(70~90分貝)或深度(>90分貝)的聽力損失。而在一些擱淺案例中也曾發現某些年輕糙齒海豚有聽力受損現象,推測很可能是先天性的聽力受損,相似的情形其實在人類並不少見。

 

在過去的一項研究中,研究者篩檢了美國德州52,508名的新生兒,結果發現有113名患有聽力受損(約千分之二)。而患有先天性聽力損失的鯨豚新生兒即使可以在母親的幫助下存活一段時間,在斷乳後仍因不易捕獲到食物難逃殘酷自然法則的淘汰。

 

除了遺傳因素造成的聽力受損外,另一個近年來逐漸被關注及討論的議題是化學汙染可能對鯨豚聽力造成的影響。已有研究證明在齒鯨體中可以積累非常高濃度的多氯聯苯,並可以經母親轉移給子代(如哺乳)。在一些大鼠的研究中也顯示這些化學物質可能會影響聽力的發展,甚至導致嚴重的聽力損失。

 
當白鯨聽到水下播放的聲音會即刻由A點游至B點,若聽不見聲音則不動,藉由這些行為來判斷白鯨是否聽到聲音。
▲當白鯨聽到水下播放的聲音會即刻由A點游至B點,若聽不見聲音則不動,藉由這些行為來判斷白鯨是否聽到聲音。
 

檢測白鯨聽力的方法

 

鯨豚的聽力檢查主要有兩種方法,其一是聽覺誘發電位,這是一種電生理檢測的工具,另一種是行為聽力測量。有趣的是,這兩種方法也常應用在人類嬰幼兒的聽力檢測上,因為兩者都不會表達語意或認知程度不足。不過一般而言,人類年幼嬰兒會以電生理檢查為主,行為聽力測量則適合於年紀稍長的階段。然而鯨豚需要另外考量環境、野生或圈養、身體狀況等因素來做選擇。

 

聽覺誘發電位是以聲音激發聽神經系統後傳到大腦聽覺中樞的活動電位,並以遠場電極記錄電位變化,藉由播放不同聲音種類、頻率與音量測量動物的聽力,進而建構出聽覺靈敏曲線。由於提供了一種快速評估聽力的方法,並且較不受身體狀況所限制,因此在圈養、野生,尤其是擱淺鯨豚的聽力檢查中廣泛地應用。

 

此外,測得的聽力結果往往與行為聽力測量相似。惟需具相當專業的設備才可進行,實際操作可把吸盤或盤狀電極固定在鯨豚頭部(氣孔後方),參考電極與接地電極則分別置於背部(或背鰭)與尾鰭,播放聲音的水下擴音器可直接播放或利用吸盤置於鯨豚下顎。實驗過程中動物須保持安靜穩定,稍有動作都會因肌肉產生的生物電而干擾結果。各頻率的聽力閾值都須進行多次的測量(約7~10 次不等),因此常會因動物不經意的動作或突如其來的掙扎增加試驗的困難度。

 

行為聽力測量常應用於圈養鯨豚的聽力檢查,由於對鯨豚播放某頻率及音量的聲音時,牠們無法直接告訴我們是否聽得到,研究人員須藉由訓練鯨豚在聽到聲音時即刻進行一個特定動作做為連結,若對播放聲音無反應則會持續保持原來動作,以此判斷對各頻率音量的靈敏度來建立聽覺靈敏曲線。由於這個方法需靠訓練來穩定動物的受測情況,因此易受到動物狀態與訓練穩定度的影響。事實上這也是行為聽力法最常遭遇到的問題,在正式實驗前須對受測動物先進行擴音器或聲音的脫敏程序,以免影響實驗結果。

 

此外,同頻率與音量也須反覆測試,甚至不播聲音進行盲測,以求結果的正確性。另外也需固定動物頭部的方向與水下播音器的距離,確保結果的準確性。雖然這種方法較不適合應用於野外或擱淺的鯨豚,但對相關專業設備的要求不像聽覺誘發電位那麼高,也較能反映出鯨豚實際上的聽力情況。

 
在正式開始白鯨行為聽力檢測前,訓練師須對動物進行水下播音器與聲音的脫敏程序,避免影響正式實驗的進行。
▲在正式開始白鯨行為聽力檢測前,訓練師須對動物進行水下播音器與聲音的脫敏程序,避免影響正式實驗的進行。
 

圈養白鯨的聽力檢測

 

隨著現今社會動保意識的抬頭,人們也越趨重視相關的動物福利。關於這些動物福利的敘述,目前已公認應包含5項基本的自由,分別是:免於饑渴的自由、免於不適的自由、免於痛苦與傷病的自由、免於恐懼與緊迫的自由、能表現其自然行為的自由,並常以此為基本架構評估這些圈養動物是否受到妥善的照顧。而水下噪音的影響在圈養鯨豚是較常受到關注的議題之一,因可能導致動物處於緊迫的環境而有違動物福利。

 

鯨豚在野外環境遭遇到水下噪音干擾時,可以藉由主動躲避的行為遠離噪音源,減低可能受噪音所引起的聽力受損與生理緊迫。然而在圈養環境中,鯨豚受限於環境地形無法藉由躲避或逃離調適噪音的干擾,因此了解圈養環境中的噪音現況,有助於避免動物因長期暴露於敏感噪音而影響到健康。

 

以海生館為例,監測到的白鯨池水下背景噪音的頻率分布大約在2.5 kHz以下,且噪音能量會隨頻率增加而下降,最強的噪音能量約在125~200 Hz的範圍。這些環境噪音的來源應是周遭維生設備馬達或機具運轉產生的低頻噪音。

 

若對照文獻所載的野外或圈養白鯨的聽覺靈敏曲線,可發現白鯨對這個音頻範圍的聽力閾值較高,意即白鯨對這些背景噪音所聽到的音量是較小的。然而這些環境的背景噪音對白鯨的影響仍取決於個別白鯨實際上的聽力狀況,畢竟年齡、環境、個體差異、藥物使用等諸多因素都會影響聽力狀況,因此對這些圈養白鯨進行聽力檢查(行為聽力或聽覺誘發電位)才能了解其聽覺頻率範圍及能力,進一步釐清是否有受到環境背景噪音的影響或有聽力損失的情形。

 
 
來源 來源:
《科學發展》2019年5月,557期,6~11頁
原標題:為小白鯨測聽力
標籤 標籤:
白鯨(2)聽力(1)下頷骨(1)聽力保健(1)聽力測試(1)
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