自然之声的科学｜海浪与鸟鸣如何调节身心

声景研究究竟是什么

“声景（soundscape）”一词仿照“风景（landscape）”而创造，指充满某一场所的所有声音的总和。这一概念由加拿大作曲家R·默里·谢弗于20世纪70年代提出，他推广了一种视角：不再将环境声音视为需要排除的“噪音”，而是将其作为理解环境的信息来源。在此之前，声音往往被笼统归为“应当安静下去的噪声”，但谢弗认为，声音同风景一样拥有丰富的结构，能够映照出一个地方的个性与健康状态。

这种想法并不只是为了收集“悦耳的声音”而存在的概念。通过比较一片森林原本应有的声音，以及一处海滨变得多么安静，声景被用作记录环境变化本身的一种手段。也就是说，声景是如同照片或地图一样记录环境的另一种方式。

生物声、地球物理声、人为声的三层结构

研究中将声源大致分为三类：生物发出的“生物声”（鸟鸣、虫鸣、鱼虾发出的声音等）、风浪雷电等产生的“地球物理声”，以及人类制造的“人为声”（交通噪音、船只引擎声等）。这三层声音相互交织，共同构成了某个场所独有的“声音指纹”。

生态声学家伯尼·克劳斯指出，在健康的生态系统中，多种生物会巧妙地区分使用不同的频率段和活动时段，避免彼此的声音相互重叠，形成一种“声音的生态位分割”。这一观点被称为“声学生态位假说（acoustic niche hypothesis）”，即便鸟类、昆虫、青蛙等同时鸣叫，它们也会各自使用不同的频率段，从而避免信息冲突。反之，一旦这种精妙的分割被人为噪音打破，生物之间的交流就可能受到阻碍。

声音可作为衡量环境健康的指标

近年来，将某一场所声音多样性本身进行量化、用以评估生态系统健康状况的“声学多样性指数”研发也在推进中。物种丰富、结构复杂的生态系统，其鸣叫声和声响的种类、频率段往往更加多样；反之，环境破坏严重的地方，这种多样性则会趋于贫乏，这一相关性已有报告确认。相机难以捕捉的夜行动物活动，以及藏匿于地下或水中的生物存在，也能够通过声音进行持续记录，这正是其优势所在。

这类声学指标也开始被用作长期定点观测手段，用以追踪森林砍伐和气候变化如何改变生态系统。通过每隔几年在同一地点比较录音，那些肉眼难以察觉的环境退化或恢复，如今也能以“可听见”的数据形式被保留下来。

海浪声、鸟鸣对自律神经的作用

自然音缓解压力的效果已被多项实验证实。2024年发表的一项系统综述与荟萃分析显示，与安静休息相比，聆听自然音能更有效地降低心率、血压和呼吸频率。这类综述通过整合分析多项已有研究的结果，比单次实验的结论更具可信度。

英国铁路公司西南铁路（South Western Railway）在2024年进行的一项实验中，在通勤列车车厢内播放鸟鸣、溪流声、雨声等自然音，结果显示通勤乘客的压力水平下降了35%。即使在拥挤车厢、列车延误等压力因素众多的环境下，仅仅改变声音就能带来可测量的心理状态变化，这一点值得关注。

不同类型的声音，作用领域也不同

并非所有自然音的作用方式都相同。研究表明，水声（海浪声、溪流声）在提升“平静与安宁感”方面效果更为显著，而鸟鸣则对“缓解压力和烦躁感”尤为有效。有实验报告显示，仅聆听6分钟鸟鸣就能减轻焦虑和烦躁情绪。

但也有研究显示，并非所有鸟鸣都能一概带来相同效果。在某项针对城市公园的调查中，播放鸟鸣并未观察到明确的压力恢复效果，这提示除了声音种类之外，聆听场所的环境背景以及与既有环境声的组合方式，也可能左右最终结果。因此不能简单地断定“只要播放自然音就一定有效”，效果的大小会因条件而异，这一点值得留意。

fMRI揭示的大脑变化

利用功能性磁共振成像（fMRI）的研究显示，聆听海浪声会提高副交感神经（负责休息与消化的系统）的活动水平，同时也会增强大脑“默认模式网络”的活动。默认模式网络是指大脑在未专注于特定任务、处于静息状态时活跃的一组回路，被认为与内省和记忆整理有关。据称，这与人工音刺激会激活与战斗或逃跑反应相关的神经系统形成了鲜明对比。

也就是说，自然音并非强行让大脑紧张起来，而更像是在推动大脑切换到其原本就具备的“休息”模式。在繁忙的日常生活中，有意识地留出聆听自然音的时间，或许不仅仅是一种转换心情的方式，更可能是切换大脑状态的一个开关。

在医疗现场的应用

自然音的镇静效果也在医疗领域被探讨应用。有报告指出，在诊疗或检查过程中播放自然音，能够缓解患者感受到的疼痛和焦虑，因此作为一种无需用药的辅助减压手段而受到关注。尤其是在伴随疼痛的处置等待或进行过程中，让患者的注意力转向声音，可能有助于减轻主观上的痛苦感受。

即便是在医院、养老机构这类未必拥有自然环境的场所，播放录制的自然音也能在一定程度上重现类似效果，这是其实用价值所在。研究表明，即使人并非真正身处自然之中，大脑和自律神经也能仅凭声音信息产生一定程度的反应。

日本研究揭示的自然音效果

日本国内也开展了验证自然音生理效果的研究。一项调查聆听自然音时自律神经功能变化的研究显示，聆听自然音会使自律神经的平衡发生变化，并促使人体自身固有的自我恢复能力得到提升。该实验结合心率变异性、皮肤温度、身体柔韧性等多项生理指标进行综合评估，其特点在于并非仅依赖单一指标，而是力求多角度把握自然音的效果。

虫鸣的放松效果

千叶工业大学研究团队开展的一项调查显示，虫鸣具有带来放松感与安心感的心理恢复效果。在日本，自古以来就有将虫鸣视为“声音”来欣赏的文化，有观点指出这种文化背景可能与生理效果相互叠加。也有报告指出，在部分海外语言文化圈中，虫鸣仅被当作单纯的杂音处理，可见对声音的感受方式中，文化层面的学习因素同样不容忽视。

随季节更替而变化的虫鸣——夏天的蝉鸣、秋天的铃虫与蟋蟀声——长期以来一直是日本人感知季节变化的重要信息来源。这种将声音当作“季节的问候”来无意识接收的积累，在如今的高压社会中，也可能成为帮助人们平静下来的一种线索。

对睡眠与专注力的延伸效果

自然音的作用并不止于放松。像海浪声、溪流声这类具有一定节奏的声音，被广泛用作促进入睡的环境音，也常作为学习或工作时的背景音乐而受到欢迎。这类自然音虽然保持一定节奏，却并非完全规律，带有一种“涨落（1/f波动）”特性，信息量适中，既不单调也不过于刺激，因此有观点认为它不容易妨碍专注力。

森林浴与声音的关系

发源于日本的“森林浴”，在谈及自然音效果时也是不可或缺的一环。以往大多数关于森林浴效果的研究，都聚焦于芳香成分（植物杀菌素）以及视觉上绿色带来的效果，但近年来也有观点指出，树叶沙沙声、鸟鸣等听觉要素，可能同样有助于降低压力激素皮质醇的水平。视觉、嗅觉、听觉的复合作用，被认为能够带来比单一感官刺激更强的放松效果。

这类研究成果，也是将“置身自然之中”这一整体效果按感官逐一拆解、力求以科学方式加以验证的尝试之一。通过单独提取声音进行验证，人们正逐渐弄清，在缺乏视觉信息的情况下（例如闭眼状态或夜间），是否依然能够获得自然环境带来的益处。

海洋中也存在“声景”

声音的作用并不止于陆地。海洋之中同样并不安静，健康的珊瑚礁会因鱼类和虾类（如鼓虾一类）发出的声音，而形成热闹独特的声景。鼓虾在闭合螯足时会产生气泡破裂音（空化音），发出富有特色的噼啪声，这种声音被认为构成了珊瑚礁背景音的重要组成部分。

日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）等团队的研究报告指出，漂浮在海中的浮游幼虫会以这类声景作为线索，来决定自己的定居地点。许多海洋生物在孵化后的数周乃至数月间，会随洋流漂浮生活，之后再寻找适宜的地点着底定居。近年的研究认为，在这一过程中，除了视觉和化学物质之外，声音也是重要的线索之一。

退化的珊瑚礁会变得“安静”

因白化或过度捕捞而退化的珊瑚礁，生物发出的声音会减少，逐渐变得安静。随之而来的是，鱼类和珊瑚幼虫不再选择在此定居，生态系统的恢复进一步延迟，形成恶性循环。研究者将这种现象称为“声景退化”。即便从视觉上礁体的形态依然存在，只要缺少生物活动所带来的声音，对幼虫而言，这里就可能被视为“不值得栖息的地方”而被直接跳过。

深海声景观测

日本海洋研究开发机构在水曜海山、南鸟岛附近海域等日本周边深海海底展开了声景基础观测，发现热液喷口区域自然背景音热闹丰富，而深海平原则相对安静，两者存在明显差异。据称，在热液喷口区域，喷发本身的声音与聚集于此的生物活动声相互叠加，形成了独特的声音环境。

另一方面，据估算，海底资源开发等人为噪音的声压级有时会比热液喷口区域的自然背景音高出约100分贝，这可能导致浮游幼虫更难感知自然声音。100分贝的差距，相当于声音强度约一万倍的差异，这暗示自然界的信号可能被人为噪音所淹没。

珊瑚礁的声音也会随季节和时段变化

珊瑚礁的声景并非一成不变，观测显示它会随时段和季节发生变化。许多鱼类和虾类在黎明或黄昏时活动更为活跃，一些珊瑚礁会在此时段呈现出音量增大的“大合唱”般的模式。已知在产卵期，特定鱼种也会发出与平时不同的求偶之声。通过持续记录声音，人们有望捕捉到仅凭肉眼观察难以把握的生物繁殖节律和活动模式。

用声音修复珊瑚礁的“声学富集”

研究者正利用“声音能够唤回生物”这一特性，反向加以运用：在退化的珊瑚礁中设置水下扬声器，播放健康珊瑚礁的录音，以此促进生态系统恢复，这种方法被称为“声学富集（acoustic enrichment）”，相关研究正在推进之中。以往的珊瑚礁修复主要以移植珊瑚苗这类物理性作业为中心，而声学富集则通过主动吸引鱼类和珊瑚幼虫前来定居，作为对现有方法的补充手段而受到关注。

在2019年发表于《自然·通讯》（Nature Communications）期刊的一项研究中，研究人员在部分退化珊瑚礁设置水下扬声器，连续6周播放来自健康珊瑚礁的录音，进行了实地实验。结果显示，播放声音的区域鱼类群落发育得到促进，从植食性鱼类、肉食性鱼类到浮游生物食性鱼类等各主要营养级的鱼类数量均有所增加。

值得注意的是，增加的不仅仅是鱼的数量。研究团队确认，在进行声学富集的区域，物种丰富度也随之提高，这表明并非只有特定物种聚集而来，而是多种物种共同定居，正在构建起更为复杂稳定的生态系统基础。如果食藻鱼类数量增加，还有望抑制海藻的异常繁殖，为珊瑚重新生长营造更有利的环境。

对珊瑚本身定居的促进作用

2024年的一项研究表明，声音带来的影响不仅限于鱼类，珊瑚自身的幼虫同样会受到影响。在以造礁珊瑚之一的Porites astreoides为对象的实验中，进行声学富集的区域，幼虫定居率平均达到对照组的1.7倍，最高达7倍。珊瑚定居率的提升，也有望对后续礁体骨架的形成以及生物多样性的恢复产生连带效应。

效果的覆盖范围与局限性

研究同时确认，声学富集的效果会随着距扬声器距离的增加而减弱。定居率会随着与扬声器距离的增大而下降，不过也有报告显示，即便在距扬声器30米以上的地点，其定居率仍高于未播放声音的对照区域。这表明，只要在配置扬声器时充分考虑声音的传播范围，就有可能覆盖相对广阔的面积。

另一方面，这种方法也存在局限性。水下扬声器的设置与维护需要电源和设备维护，要覆盖大范围的珊瑚礁全域，需要投入相应的成本和人力。此外，仅凭声音并不能使生态系统完全恢复，如果水温上升、海洋酸化等根本性压力因素得不到解决，被吸引而来的幼虫从长远来看也难以存活。研究者们并不把声学富集视为万能药，而是将其定位为与其他修复手段相结合的辅助工具。

守护海洋之声所需的努力

尽管声学富集前景可期，但一个根本性的问题在于，海洋中的人为噪音仍在持续增加。船舶航行噪音、海底资源开发产生的噪音，可能会妨碍生物利用声音进行交流或寻找定居地的能力。全球海运量的增长，以及声呐探测、地震勘探等活动，正在悄然却切实地推高海洋的背景噪音水平。

对于依靠声音交流的鲸类、海豚等海洋哺乳动物而言，人为噪音同样被视为一个严重问题而受到研究关注。在噪音较大的海域，已观察到这些动物会改变发声的时机和音量以作应对，可见声音环境的变化正在影响其行为本身。

对鱼类而言，声音同样是重要的信息来源。许多鱼类利用内耳和侧线感知周围的声音与水流变化，用于把握同伴的位置、察觉捕食者以及寻找繁殖对象。有研究报告指出，在船舶噪音较大的海域，这种依靠声音进行的交流会受到干扰，可能对繁殖行为和摄食行为产生不利影响。对海洋生态系统而言，“安静”并非单纯的舒适问题，而是关乎生存的一项直接资源。

被动声学监测（PAM）的作用

在海中设置水下麦克风（水听器），对声音进行持续记录与分析的“被动声学监测（PAM）”，作为一种非侵入式掌握生态系统健康状况的方法而受到关注。仅凭聆听声音，就能获得线索，了解那里生活着哪些生物、环境是否正在恶化。潜水员进行的目视调查耗费人力和成本，还容易受天气和能见度影响，而PAM则具有能够长期、大范围持续收集数据的优势。

利用机器学习对记录下来的声音数据进行自动分类的尝试也在推进之中，从海量录音数据中高效提取特定物种的鸣叫声及人为噪音事件的技术正在不断发展。这大大减轻了研究人员需要靠人工听取并分析全部录音的负担。

守护安静海洋的行动

在部分海域，已经开始推行通过降低船舶航行速度来减少噪音的举措，以及在繁殖期、产卵期配合调整施工或勘探活动时间的做法。在设定海洋保护区时，研究者之间也逐渐展开这样的讨论：除了生物栖息密度和物种稀有度之外，该海域声音环境的安静程度也应纳入评估标准之中。

声景这一视角，将海洋环境保护的范围从“看得见的范围”扩展到了“听得见的范围”。在能见度较低的海域或深海等难以进行目视调查的地方，声音也有可能成为持续掌握生态系统状态的手段，今后有望成为海洋保护政策中一项重要的数据来源。

在日常生活中融入自然音

声景研究所揭示的是，聆听自然音这一行为，并非单纯的心情转换，而是伴随着可测量生理效果的一种“恢复过程”。留心聆听公园里的鸟鸣、在海边聆听海浪声、睡前播放自然音录音——这些看似微小的习惯，都有助于在充满压力的日常生活中调节自律神经。

即便生活在都市、难以频繁前往自然环境中，打开窗户聆听外面的声音、通勤途中用耳机聆听自然音录音等做法，也有可能在一定程度上获得类似效果。研究者指出，重要的并不是让自然音作为“背景一直播放”，而是有意识地留出哪怕只有几分钟的专心聆听时间。

体验海洋之声的旅行

亲身前往海边，感受海浪声与潮声，也是一次一边了解珊瑚礁生态系统、一边调节身心的机会。在守护珊瑚礁的同时享受冲绳观光的方法一文中，介绍了在当地接触珊瑚礁时应注意的礼仪。想要珍惜旅途中声音体验本身的人，不妨在浮潜时把脸浸入水中，静心聆听鼓虾发出的噼啪声。

此外，作为海中依靠声音移动的生物，动物浮游生物的昼夜垂直迁移这一现象同样引人入胜。该文解析了这类生物如何不仅依靠声音，还借助光线和重力，在海中进行大规模移动的机制。

对在旅途中亲身感受海洋之声这一体验感兴趣的读者，也可以参考什么是可持续海洋旅游｜守护珊瑚之旅一文。了解自然音带给身心的益处，以及海洋生态系统对这种声音的依赖，会让旅途中片刻的宁静，转化为一段更具深意的体验。