水中騒音汚染

生命としての音：音響生態学が重要な理由

水は空気よりも約4.5倍速く、はるかに広い距離にわたって音を伝えます。深海では、SOFARチャネル（Sound Fixing and Ranging channel）と呼ばれる、深度約1,000メートルの音速が最小となる層が、自然な音響導波路として機能し、低周波音が最小限の減衰で数千キロメートル移動することを可能にします。シロナガスクジラはこのチャネルを利用して、海洋盆地を越えてコミュニケーションをとっています。ナガスクジラは20 Hzの鳴き声を発し、かつてはアイスランドからアゾレス諸島まで届いていました。マッコウクジラは複雑なバイオソナークリック音を使って、光の届かない深海で獲物を狩ります。これらの動物にとって、音響コミュニケーションとエコーロケーションは、他の感覚を補うものではなく、主要な生存ツールです。したがって、音響環境を破壊することは、単なる迷惑ではなく、海洋生物の生物学的インフラに対する攻撃です。

2021年のDuarteのレビューは、数十年にわたる分類群を超えた研究を総合し、騒音汚染が動物プランクトンから大型クジラに至るまで、海洋のあらゆる動物界の生物に影響を与えていると結論付けました[1]。レビューでは、3つの主要な害のメカニズムを特定しました。直接的な生理学的損傷（一時的または永続的な聴覚閾値の変化）、マスキング（生物学的に重要な信号と騒音が重なり、受信を妨げる）、および行動かく乱（騒音に応じて動物が採餌、移動、繁殖、コミュニケーションを変更する）です。これら3つの経路はすべて、生存と繁殖の成功を低下させ、個体群動態に連鎖的な影響を与える可能性があります。

商業輸送：支配的な広帯域音源

世界の貿易の90％以上は海路で行われ、常時約90,000隻の商船が海上にあります。これらの船は、10～1,000 Hzの周波数に支配される連続的な広帯域騒音を発生させます。これは、ヒゲクジラが長距離通信に利用する範囲と正確に一致します。Scripps Institution of OceanographyのMcKennaらが2012年に行った現代商船の音響分析では、音源レベルを定量化し、プロペラのキャビテーション（プロペラブレードの先端で蒸気泡が形成および崩壊すること）を主要な騒音メカニズムとして特定し、次に船体を通じて伝達される機械の振動がそれに続くことを示しました[7]。コンテナ船やばら積貨物船は単位あたり最も騒がしい船の1つですが、速度の遅い船やより設計の優れた船は劇的に静かになります。

水中音響監視アレイからの推定によると、主要な航路における低周波の環境騒音は、1950年代以降、約15 dB（圧力で約32倍）増加しており、これは世界の貿易の爆発的な成長と一致しています。*Frontiers in Marine Science*の2017年の研究では、バルト海の船舶の音源スペクトルを長期的な記録期間にわたって測定し、交通量の少ない半閉鎖的な地域海域でさえも持続的な騒音レベルの上昇を経験していることを確認しました[2]。低周波通信に依存する種（シロナガスクジラ、ナガスクジラ、タイセイヨウセミクジラ）にとって、その影響は深刻です。彼らの有効な通信範囲は1桁縮小した可能性があります。

マスキングとコミュニケーションの破綻

音響マスキングは、音源が生物学的に重要な信号と周波数および時間的に重なり、その検出可能性を低下させるときに発生します。北タイセイヨウセミクジラ（地球上で最も絶滅危惧種の大型哺乳類の一つで、個体数は360頭未満）にとって、低周波帯域の船舶騒音は、母子間の যোগাযোগに用いる接触音を直接マスキングします。Rollandらが自動鳴き声検出器を用いた研究では、交通量が減少した地域（9/11後の港湾閉鎖中）のセミクジラがストレスホルモンのレベルが有意に低いことを示し、慢性の船舶騒音が測定可能な生理学的害を引き起こすという最も強力な因果関係の証拠のいくつかを提供しました[8]。一部のクジラ目種は、オーバーラップを避けるために鳴き声の周波数やタイミングをシフトするなど、顕著な可塑性を示していますが、そのようなシフトにはエネルギーコストがかかり、十分な補償にはならないかもしれません。

地震探査：海洋盆地全体に広がる衝撃的な騒音

地震探査用エアガン調査は、石油・ガス業界が海底下の地質をマッピングするために使用します。空気銃のアレイが船舶の後ろに牽引され、10～15秒ごとに圧縮空気のパルスを発射します。数日から数週間続きます。各パルスは250デシベル（1 mで1 µPaを基準）を超えるピークレベルを持つ衝撃音を発生させ、発生源から数千キロメートル離れた場所でも検出可能です。*Marine Pollution Bulletin*に2018年に発表された研究では、グリーンランドのバフィン湾における複数の同時地震探査の累積的な音響寄与を調査し、調査シーズン全体を通じて湾全体が高レベルの騒音にさらされており、その地域を利用するホッキョククジラやイッカクにとって潜在的な影響があることが判明しました[3]。

海洋地震探査が自由行動の動物相に与える影響に関する体系的な文献レビューが2023年に*Frontiers in Marine Science*に発表されました。それによると、調査船から数十から数百キロメートルの範囲内で、魚類、海洋哺乳類、ウミガメにわたる行動かく乱の一貫した証拠が見つかりました[4]。影響には、一時的および永久的な聴覚閾値の変化、鳴き声行動の変化、採餌および繁殖域の回避、潜水パターンの変化が含まれます。東グリーンランドのイッカクを対象とした対照暴露研究では、持続的な高速遊泳と深潜水といった劇的な回避反応が、暴露後何時間も持続することが記録され、北極の季節性の要求に対応する動物にとって大きなエネルギーコストとなることが示されました[5]。

ソナーと大量座礁：文書化された関連性

海洋哺乳類に対する音響被害の最も劇的で憂慮すべき証拠は、軍事的な中周波数アクティブソナー（MFAS）とクチバシクジラの大量座礁との関連性から来ています。1960年代以降、MFASを伴う海軍演習中またはその直後に、数多くの多種のクチバシクジラの座礁が発生しています。病理学的特徴（聴覚脂肪組織および耳の周囲の出血、減圧症のような傷害と一致する組織中の窒素塞栓）は、クジラが激しいソナー曝露を避けるために急速に上昇する際に、減圧症に類似した生理学的損傷を被るという行動の連鎖を示唆しています。カナリア諸島（2002年）、バハマ（2000年）、ギリシャのキパリシア島（1996年）は、最もよく記録された事例の中にあります。クチバシクジラの生息地付近での演習を避けるためのその後の海軍協定は、一部の被災地域での座礁率の減少と関連付けられています。

魚と無脊椎動物：広範囲に及ぶ生物学的影響

脊椎動物の哺乳類は科学的および公衆の注目を最も多く集めていますが、魚や無脊椎動物ははるかに数が多く、海洋食物網において生態学的に重要です。魚は産卵集団、捕食者検出、縄張り防衛のために音に依存しています。タイセイヨウダラ、ヨーロッパシーバス、およびいくつかのサンゴ礁魚を含む多くの種は、船舶や建設騒音によって最も汚染されている周波数範囲で音を生成および検出します。Slabbekoornらはこれを「騒がしい春」と特徴づけ、人間活動による騒音が分類群と地理を超えて魚の音響生態をどのように損なうかを文書化しました[10]。実験室および野外研究では、捕食者と被食者の相互作用の阻害、騒々しい場所近くのサンゴ礁での幼生定着の成功の減少、および群れ行動の障害が文書化されています。頭足類（イカやタコ）は平衡胞を使って低周波の粒子運動を検出し、地震探査用エアガン曝露によって平衡胞に損傷を負うことが示されています。Duarteのレビューは、騒音汚染の生態学的影響が、研究の注目を集める魅力的な大型動物をはるかに超えて広がっている可能性が高いと結論付けました[1]。

規制の枠組み：進歩と残るギャップ

国際海事機関（IMO）は、2014年にMEPC.1/Circ.833の採択により初めて水中騒音に対処しました。これは、船舶設計者および運航者がプロペラの最適化、船体形状の設計、機械の振動絶縁、および減速などの運航措置を通じて騒音低減を考慮することを推奨する拘束力のないガイドラインです[6]。これらのガイドラインは、10年間の研究と技術の進歩を反映して、2024年にMEPC.1/Circ.906/Rev.1として改訂および強化されました。しかし、IMOガイドラインの拘束力のない性質は、遵守が任意であることを意味し、船主による採用は不均一でした。減速は、最も即効性があり費用対効果の高い介入の1つです。船舶速度を10％減速すると、放射騒音が約2～4 dB減少し、燃料消費量が約19％減少するため、騒音低減と排出ガス削減の双方の恩恵が同時に得られます。

いくつかの主要な船舶航路では、現在、クジラ目の活動が活発な期間に自主的な低速航行区域が設けられています。特にステラワゲン堆国定海洋保護区やセイリッシュ海が挙げられます。ブレードのスキューや改良されたチップ形状を含むプロペラ設計の進歩により、発生源でのキャビテーション騒音を数デシベル低減できます。ワイルガートが2007年に発表した人間活動による海洋騒音のクジラ目への影響に関する包括的なレビューでは、一連の技術的および運用上の介入が可能であり、主な障壁は技術的な能力ではなく、規制の意思と経済的インセンティブであると結論付けています[9]。

回復可能な危機

多くの種類の海洋汚染とは異なり、騒音は持続しません。船が通り過ぎると、その騒音は数分で遠くへ消えます。地震探査が終わると、衝撃的な騒音は止まります。これは、何十年も堆積物や組織に蓄積する化学汚染物質とは異なり、騒音源が減少すれば音響環境は急速に回復する可能性があることを意味します。Duarteらは、この可逆性を海洋騒音汚染の重要な特徴であり、慎重な楽観論の理由であると強調しました[1]。COVID-19パンデミック中の世界的な船舶交通量の減少は、自然実験の機会を提供しました。交通量が約20％減少してから数週間以内に、複数の海洋地域で水中騒音レベルが測定可能に低下し、一部のクジラ目種は鳴き声の範囲を過去の基準に戻しました。

化学汚染とは異なり、海洋騒音は可逆的だ。発生源を減らせば、海は数日以内に回復し始める。

— Duarte et al., Science, 2021 (doi:10.1126/science.aba4658)

海の音響的な未来はあらかじめ決まっているわけではありません。それは、造船業者が行う技術的選択、IMOと各国政府が下す規制上の決定、海運会社と石油探査業者の運用上の選択、そして沿岸国が排他的経済水域での騒音制限を施行する意思にかかっています。行動を起こすための科学的根拠は今や強固です。緩和のためのツールは存在し、多くは費用がかからないか費用対効果があります。残されたギャップは知識ではなく、政治的意志です。