近日，中国科学院深海科学与工程研究所（简称中国科学院深海所）海洋哺乳动物与海洋生物声学研究团队在《Journal of the Acoustical Society of America》在线发表题为《Acoustic characterization of sperm whale population structure and social organization in the South China Sea》的研究论文。该研究以南海抹香鲸为研究对象，揭示了南海抹香鲸的发声及群体结构特征，提出了南海抹香鲸的太平洋起源假说。

深海里的“摩斯密码”

在南海深处，一种巨大的生物正在用“咔哒”声（clicks）彼此交流着。这些声音短促而有力，像敲击声，又像某种神秘的摩斯密码。它们就是现今地球上体型最大的齿鲸——抹香鲸。抹香鲸的头部巨大，约占体长的三分之一，内部有一个非常特殊的名为“鲸脑油”的器官。这不仅是它们深潜的浮力调节器，更是一台精密的“声呐发射器”。抹香鲸可以通过它发出短促的“咔哒”声，用于回声定位——在黑暗的深海中探测猎物并避开障碍物。但抹香鲸的“咔哒”声不仅仅只是导航工具，在社交场合，抹香鲸会将几个咔哒声组合成短促而有节奏的序列进行对话，这类序列被称为“密码曲”（Codas），又称“尾声”。之所以起这个名字，是因为早期研究人员发现，它总是出现在长串回声定位咔哒声的末尾，宛如交响乐章结尾的“尾声”。一段密码曲通常持续 0.5 到 2 秒，由 3 到十几个咔哒声组成，拥有独特的节奏与间隔。正如人类语言中的词汇一样，密码曲是抹香鲸交流信息、确认彼此身份的基本单元。

更有趣的是，不同群体不同海域的抹香鲸会使用不同的密码曲集合，就像不同地方的人讲着不同的方言。这些方言并非天生，而是通过后天学习代代传承的。抹香鲸宝宝会经历一段“牙牙学语”的时期，尝试各种曲型，直到逐渐掌握所属群体的方言。方言系统相似的不同抹香鲸群体，被研究人员称为“声音氏族”（vocal clans）。在太平洋地区，研究人员已经归纳出了至少七个这样的声音氏族，每个氏族都有自己最典型的发声节奏。这些氏族规模庞大（太平洋约30万头抹香鲸分属七个氏族），其社会组织类似于人类的民族语言群体。

然而，关于南海抹香鲸的社会结构和氏族归属，长期以来一无所知。直到最近，一项为期七年的研究终于揭开了答案。

七年追鲸：用声音“测量”南海抹香鲸

2019年至2025年间，中国科学院深海所的研究团队在南海开展了八次“深潜/远海鲸类”科考航次。他们使用水下声学记录系统，在抹香鲸出没的海域进行被动声学监测。

研究区域主要集中在西沙-中沙海域，这里拥有大陆架边缘和陡峭的大陆坡，是深潜鲸类的理想栖息地。2022至2023年，科考进一步扩展至南沙群岛和东沙群岛附近水域。每次航次持续两周到两个月，在海况良好的夏秋季进行。七年间，团队共目击到13次抹香鲸，同时获取了超过1200分钟的声学数据。这些数据包含两种关键的声音信号：用于回声定位的常规咔哒声，以及用于社交交流的密码曲。

从常规咔哒声估算体长：谁住在南海？

抹香鲸的咔哒声有一个特殊的物理特征，即多脉冲结构。当咔哒声从鲸的头部发出时，会在不同部位产生多次反射，形成多个脉冲（p0、p1、p2、p3……）。这些脉冲之间的时间间隔被称为 “脉冲间间隔”（IPI） 。IPI与抹香鲸的体长之间存在稳定的数学关系：抹香鲸越长，IPI越大。研究人员使用机器学习工具CABLE 1.0自动检测和分析了2163个符合标准的常规咔哒声，并根据IPI估算了每头鲸的体长。结果显示估算的动物体长范围在7.74米至12.48米之间，平均体长8.84米，其中90%的个体体长小于10米。而成年雄性抹香鲸通常可达15至18米，而成年雌性一般在11至12米左右。因而体长数据也意味着南海出现的绝大多数抹香鲸是个体较小的雌性和未成年个体。

这一结果与研究团队此前发表的目视研究结果相呼应：南海局部海域被证实是抹香鲸的繁育场。雌性抹香鲸和它们的幼崽组成稳定的“社会单元”，共同迁徙、合作育幼、集体防御天敌。南海这片温暖的热带-亚热带海域正是它们的“育儿所”。

从密码曲追溯族谱：南海抹香鲸属于哪个“氏族”？

如果说咔哒声回答的是“谁在这里”，那么密码曲回答的则是 “它们是谁的族人” 。研究团队从五次目击事件中记录了641段密码曲。这些密码曲大多由4到7个咔哒声组成，其中六咔哒的密码曲最为常见（占比42.28%）。

通过3种聚类算法（K-means，OPTICSxi和IDCall）的分析，这641段密码曲被划分为至少20种不同的密码曲类型，其中两个特定的“4+1++1”密码曲类型占据了绝对主导地位。这种“4+1++1”节奏（前四个咔哒声间隔均匀，后两个咔哒声间隔逐渐拉长），正是太平洋地区 “4++氏族”（four-plus clan）的典型特征。

“4++”氏族是太平洋七个声音氏族之一，其分布范围从东太平洋的加拉帕戈斯群岛、秘鲁、智利，一直延伸到西太平洋的汤加和巴布亚新几内亚。南海种群的密码曲与这些遥远地区的抹香鲸高度相似，表明南海抹香鲸属于同一个横跨太平洋的“声音氏族”。此外，在菲律宾巴拉望岛西部海域记录的密码曲中并未出现“4+1++1”类型，提示南海不同海域可能存在不同的抹香鲸社会单元。

这些发现意味着什么？

该研究系统证实，南海是抹香鲸的重要繁育和育幼场所。大量雌性和未成年个体的存在，加上此前多个航次持续观察到抹香鲸育幼群体，使南海符合IUCN“重要海洋哺乳动物区域”（IMMA）的标准。这一结论对于抹香鲸的保护具有重要意义。抹香鲸被世界自然保护联盟（IUCN）红色名录列为 “易危”物种。它们面临船舶碰撞、渔网缠绕和水下噪声等人类活动的威胁。南海作为全球最繁忙的航运通道之一，保护这片抹香鲸繁育海域尤为迫切。

抹香鲸的密码曲方言是通过社会学习代代传承的文化特征，而非遗传。不同声音氏族之间即使生活在同一片海域，也保持文化隔离，彼此不混合。南海抹香鲸属于太平洋“4++”氏族，表明这个跨越数千公里的海洋种群拥有共享的声音文化。这为理解抹香鲸的社会结构、迁徙模式和文化传播提供了关键线索。声音氏族是文化定义的社会单元，其规模超越了单纯的地理限制和血缘家族。

未来展望

这项研究为南海抹香鲸的保护提供了重要的基线声学数据。展望未来，研究者计划扩大时空覆盖，开展跨季节、跨年度的长期连续记录，评估发声行为的季节性变化；拓展空间范围，更广泛的海域覆盖以识别种群结构和迁徙模式；多方法整合，结合声学数据与照相识别、遗传分析和卫星标记，更全面地理解个体和群体的社会结构。

南海两千多米深的海底，抹香鲸正在用它们的“咔哒”声交谈、导航、养育后代。这些声音穿越千米海水，被水听器捕获，被算法解析，最终告诉我们，这片海域不仅是鲸类的家园，更是一个承载着声音文化的社会舞台。雌性抹香鲸带着幼崽在这片温暖的海域中成长，用代代相传的密码曲维系着跨越太平洋的氏族纽带。而人类，才刚刚开始听懂它们的语言。

论文第一作者为中国科学院大学博士研究生陈浩忠与中国科学院深海所董黎君副研究员。该研究得到国家自然科学基金项目（42225604，42376132，42494883）和海南省科技人才创新项目（KJRC2023B03）的资助。

图1. (a)利用无人机从动物正上方拍摄并手动估计抹香鲸体长, (b)南海抹香鲸体长分布情况

图2. 南海抹香鲸两种典型“4+1++1”密码曲时频图

图3. (a) K-means，OPTICSxi聚类分析结果，(b)加入太平洋氏族数据后的IDCall聚类分析结果