Wie Wale Schwierigkeiten haben, sich in einem Meer aus Lärmbelästigung zurechtzufinden

Im Jahr 1490 Leonardo da Vinci schrieb„Wenn Sie Ihr Schiff anhalten lassen und den Kopf einer langen Röhre ins Wasser stecken und das äußere Ende an Ihr Ohr halten, werden Sie Schiffe in großer Entfernung von Ihnen hören.“

Wir haben jetzt ein tiefgreifendes Verständnis der Physik, warum sich Schall unter Wasser über eine größere Distanz ausbreitet als in der Luft.

Doch ein halbes Jahrtausend nach da Vincis Beobachtung sind die ruhigen Gewässer der Renaissance durch Ozeane ersetzt worden, in denen sich Hunderte von Metern lange Schiffe tummelten.

Der Lärmbelästigung Der durch diesen Verkehr verursachte Lärm ist zu einem drängenden Problem für die vielen Meerestiere – darunter auch Wale – geworden, die zur Kommunikation auf Geräusche angewiesen sind.

In den letzten Jahren hat unser Forschungsteam mathematische Modelle entwickelt, um zu untersuchen, wie sich diese laute Meeresgeräuschlandschaft auf die Walwanderung auswirkt.

In unsere neueste Forschungspublikation In BewegungsökologieWir stellen fest, dass diese Auswirkungen je nach zukünftigem Lärmpegel von mild, bei dem die Wale etwas länger brauchen, um ihr Ziel zu erreichen, bis zu extrem, bei dem die Migration völlig ausbleibt, reichen können.

Leben im Lärm

Da sich Licht unter Wasser nicht sehr weit ausbreitet, verlassen sich viele Meerestiere auf Geräusche, um die Welt um sie herum wahrzunehmen.

Wale sind zu komplexen Lautäußerungen fähig – von den berühmten Liedern der Blauwale und Buckelwale bis hin zu den skurrilen „Boing“-Rufen der Zwergwale.

Allerdings haben sich die Meeresbedingungen seit der vorindustriellen Ära, in der sich die Wale entwickelten, stark verändert. Der Umgebungslärmpegel im Meer hat zugenommen mehr als 20 Dezibel seit 1950– Dies entspricht einer 100-fachen Erhöhung der Hintergrundgeräuschintensität.

Für die Zukunft erwarten wir eine weitere Zunahme der Schifffahrtsaktivität, der Rohstoffgewinnung und des Offshore-Baus, die jeweils zu zusätzlichem Umgebungslärm beitragen werden.

Wir wissen, dass sich dieser Lärm negativ auf das Meeresleben auswirkt – von erhöhtem Stress, der mit Strandungen in Verbindung gebracht wird, bis hin zur Unfähigkeit, Nahrung oder einen Partner zu finden.

Wir verstehen jedoch nicht vollständig, wie sich dies auf das Verhalten der Wale auswirkt, insbesondere während ihrer jährlichen Langstreckenwanderungen.

Vermeidung, Verwirrung oder Einsamkeit?

Wir haben drei wesentliche Auswirkungen von Lärm auf Wale und ihre Wanderungen vorgeschlagen: Einsamkeit, Vermeidung und Verwirrung.

Erstens könnte der Lärmpegel den Bereich verringern, in dem Wale kommunizieren können (Einsamkeit). Zweitens könnte es Stress verursachen und Wale dazu veranlassen, bestimmte Gebiete zu meiden (Vermeidung). Und schließlich könnte Lärm die Fähigkeit beeinträchtigen, die Umgebung zu erkennen (Verwirrung).

Das können wir alle nachvollziehen: Bei einem lauten Konzert ist es schwieriger, sich zu unterhalten als im Park (Einsamkeit); Wenn jemand vor Ihrem Bürofenster bohrt, werden Sie wahrscheinlich etwas gestresst sein und lieber von zu Hause aus arbeiten (Vermeidung); Und wenn Sie versuchen, jemanden anhand der Herkunft seiner Stimme zu finden, wird es viel schwieriger, wenn es viele andere Geräusche gibt (Verwirrung).

Mit mathematischen Modellen kann getestet werden, welche Art von Lärmauswirkungsverhalten wahrscheinlich den größten Einfluss auf die Migration von Zwergwalen durch eine laute Nordsee haben würde. Bildnachweis: Die University of Melbourne

Die Rolle der Mathematik

Offensichtlich können wir Wale nicht in einem Labor halten, um ihre Lärmempfindlichkeit zu testen, daher sind mathematische Modelle eine nützliche Möglichkeit, diese Ideen zu testen.

Wir erstellen Modelle, indem wir Algorithmen schreiben, die unser Wissen und unsere Annahmen über das Verhalten von Walen und die Physik der Schallübertragung erfassen. Anschließend können wir Änderungen an den Eingaben des Modells vornehmen, um zu sehen, wie sich seine Vorhersagen ändern.

Wir könnten beispielsweise die Migration vor und nach einem 50-prozentigen Anstieg des Schiffsverkehrs simulieren, was im wirklichen Leben sehr schwierig wäre.

Unsere neueste Forschungspublikation erweitert unser bisheriges Modell der kollektiven Walnavigation von einer Reaktion, Verwirrung, um die drei Hauptreaktionen auf Lärm – Vermeidung, Verwirrung und Einsamkeit.

Den Forschern ist es noch nicht gelungen, die relative Auswirkung jeder Art von Reaktion in freier Wildbahn zu messen, daher wissen wir nicht, welche die dominierende ist. Aber wir können dies mit unserem Modell testen, indem wir die Eingaben anpassen, um zu sehen, wie sich das allgemeine Migrationsverhalten ändert, wenn Vermeidung, Verwirrung oder Einsamkeit die primäre Reaktion auf erhöhten Lärm sind.

Unser Modell sagt dann die Migrationswege einzelner Wale und relevante Statistiken wie die durchschnittliche Reisezeit und die Anzahl der Walrufe voraus, die von anderen Walen erkannt werden können.

Wir berücksichtigen Informationen über den Schiffsverkehr, Windgeräusche, Meeresströmungen, Bauaktivitäten und die Meerestiefe, um unseren Walen eine realistische Umgebung zum Navigieren zu bieten.

Wir haben uns auf die Nordsee konzentriert, da viele Daten zum Schiffsverkehr, zur Ressourcengewinnung und zu Walsichtungen verfügbar sind und wir wissen, dass es sich um erhebliche Daten handelt Offshore-Bautätigkeit geplant.

Veränderungen im Migrationsverhalten

Unser Modell zeigte deutliche und besorgniserregende Veränderungen im Migrationsverhalten, je nachdem, welcher Lärmeinfluss den größten Einfluss auf die Entscheidungsfindung der Wale hat.

Wenn die primäre Auswirkung der Lärmbelästigung auf Einsamkeit beruht, ist die Auswirkung mild: Die Migration findet weiterhin statt, ist jedoch langsamer.

Wenn die primäre Auswirkung Verwirrung ist, kann die Wirkung leicht bis schwerwiegend sein. Die Migration könnte einfach langsamer sein oder, wenn der Lärm besonders stark ist, scheitern, da die Wale aufgrund starker Strömungen und fehlender Informationen darüber, in welche Richtung sie reisen sollen, vom Kurs abdriften.

Wenn die primäre Auswirkung der Lärmbelästigung in der Vermeidung besteht, können die Auswirkungen leicht bis extrem sein. Auch wenn es nur kleine Regionen mit hohem Lärm gibt, kommt es dennoch zu Wanderungen, und die Wale werden diese Regionen einfach umgehen.

Doch mit zunehmendem Lärm werden diese Bereiche mit hohem Lärm immer größer, bis schließlich der Migrationsweg abgeschnitten wird und die Migration völlig zum Erliegen kommt.

In freier Wildbahn wäre dies für diese Walpopulation katastrophal.

Glücklicherweise sehen wir derzeit kein Scheitern der Migration ganzer Populationen: Dieses Beispiel ist lediglich eine Vorhersage, die sich aus der Programmierung unseres Modells für ein extremes Zukunftsszenario ergibt, in dem der Lärmpegel unvermindert weiter ansteigt.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass unsere Modellvorhersagen von der Genauigkeit unseres Modells abhängen – wie gut es die Biologie und Umwelt der Wale erfasst. Aber jetzt, da wir über diese Modellierungsdaten verfügen, geben sie anderen Forschern etwas, das sie durch direkte Beobachtung testen können.

Als nächstes planen wir, das Modell anzupassen, um Walwanderungen entlang der Ostküste Australiens zu untersuchen, beispielsweise die Wanderung von Buckelwalen vom Südpolarmeer zum Great Barrier Reef.

Angesichts des ständig zunehmenden Schiffsverkehrs, der den Welthandel vorantreibt, und der Notwendigkeit des Baus von Offshore-Windparks zur Unterstützung des Übergangs zu erneuerbaren Energien war es noch nie so wichtig, die Konsequenzen der von uns getroffenen Entscheidungen zu verstehen, damit wir dies tun können sorgen dafür, dass wir nachhaltig mit unserer spektakulären Meerestierwelt koexistieren.