随着海洋经济的发展,民船航行、海洋资源勘探、港口建设、海洋科考等海上活动产生的水下噪声,给赖以声纳系统生存的海洋哺乳动物带来严重影响。这些影响已引起欧美发达国家的重视,并开展大量研究,美国于2013年颁布临时性标准,规定大多数海洋哺乳动物所可承受的脉冲型声压级应低于190dB(re 1μPa)。而我国在这方面研究起步较晚,尚缺少水下噪声对海洋哺乳动物影响的评估标准和有效技术手段。中华白海豚(Sousachinensis)作为我国特有的海洋哺乳动物,2008年,国际自然保护联盟濒危物种红色名录中将其列为“接近濒危”的物种。与其他海洋哺乳动物相比,国内外对中华白海豚的研究均较少,因此,如何有效评估并减小水下噪声对其影响,从而保护中华白海豚等珍稀物种,是一项亟需解决的课题,具有重要意义。水下噪声对海豚的影响主要包括行为、声掩蔽、听力损伤、器官损伤甚至死亡等几个方面。海豚行为是否受到水下噪声影响是控制水下噪声的最低要求。由于海豚生活于茫茫大海,要从不同角度开展行为响应实验目前仍存在不少困难。因此,需要探索新的方法来预测水下噪声对海豚行为的影响。2014年,美国公开了海洋哺乳动物行为模拟模型,该模型可用于模拟外界声刺激下,海洋哺乳动物行为(运动)的变化情况。模型基于大量的海豚行为观测数据和发声听觉特性,利用动物发声、听觉、行为等信息,结合水声学模型,用于预测水下噪声对海洋哺乳动物行为的影响。当前大数据库时代,可提供模型所需的信息,为利用此方法开展水下噪声对海豚行为影响研究提供了可能。本论文在综合分析典型水下噪声源特性、声传播、类比海豚听觉特性以及行为响应的基础上,开展了水下噪声对中华白海豚、南宽吻海豚(Tursiops aduncus)行为的影响研究。研究方法上既采用了传统的实验观测方法,如利用厦门湾圈养的两只南宽吻海豚,开展了南宽吻海豚对声刺激信号的行为响应实验;也探索了新型的基于海洋哺乳动物行为模拟模型的方法来预测爆炸声源对南宽吻海豚行为的影响。通过这些研究,初步掌握了典型水下噪声源的特性,中华白海豚、南宽吻海豚的发声信号特征,南宽吻海豚的行为响应门限以及海豚对爆炸声源的行为响应区域。论文的主要内容包括以下几个方面:1.水下噪声监测及声学特性研究。首先综述了国内外水下噪声特性相关研究,然后系统分析了水下噪声的来源分类,最后利用近几年获得的大量近海及深海各类水下噪声实测数据,深入开展水下噪声源声学特性研究,包括噪声波形特征、强度和频谱分布等。2.海豚的发声特性研究。在综合分析国内外海豚发声和听觉相关研究的基础上,从理论分析、现场实验、数据分析三个方面开展研究,获取了中华白海豚、南宽吻海豚的发声数据,阐述了海豚发声信号的提取和处理方法,最后统计分析了海豚发声信号特征。3.水下噪声对南宽吻海豚行为影响的现场实验研究。通过行为学方法,在厦门五缘湾开展了商品化的发声设备、单频连续信号以及多脉冲复杂信号等不同外界声刺激对自然环境下圈养的南宽吻海豚行为的影响现场实验,给出了南宽吻海豚对中高频脉冲信号行为响应的门限值。4.利用模型研究爆炸声源对海豚行为的影响。首先文献收集建立了南宽吻海豚行为的特征库,基于海豚的发声和听觉研究结果,优化现有的来自美国海军海洋哺乳动物行为模拟模型,使其可应用于水下噪声对海豚行为的影响模拟,主要行为包括水平和垂直方向的运动速度、水面距离、露出水面时间等。选定海豚栖息地厦门东海岸海域和声学调查活动频繁的南海北部大陆架海域,利用优化后的模型,开展了爆炸声源对南宽吻海豚行为的影响分析。结果表明,爆炸声源发声时,海豚会迅速远离声源,游泳和潜水速度明显加快,出水次数减少,但1h时间内累积出水时间明显增多。模型预测结果与现场实验结果较为一致,初步验证了模型的可靠性。