Die Reaktion von Narwalen auf den lauten Lärm seismischer Luftgewehre, die bei der Ölexploration eingesetzt werden, beinhaltet eine Störung der normalen physiologischen Reaktion auf intensive körperliche Betätigung, da die Tiere versuchen, dem Lärm zu entkommen. Der Gesamteffekt ist ein starker Anstieg der Energiekosten beim Tauchen, während eine paradoxerweise reduzierte Herzfrequenz den Blut- und Sauerstoffkreislauf verändert.
„Sie schwimmen so schnell sie können, um wegzukommen, und dennoch steigt ihre Herzfrequenz nicht – wir denken, weil sie eine Angstreaktion haben. Dies beeinflusst, wie viel Blut und Sauerstoff zirkulieren können, und das wird problematisch“, sagte er Terrie Williams, Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie an der UC Santa Cruz, die die neue Studie leitete.
Veröffentlicht am 8. Juli in der Zeitschrift für Funktionelle Ökologie, bietet die Studie einen ersten Einblick in die Auswirkungen von seismischem Lärm auf die physiologischen Reaktionen eines tieftauchenden Wals. Laut Williams stellt die Kombination aus extrem niedriger Herzfrequenz, erhöhter Herzfrequenzvariabilität und hochintensivem Training während tiefer Tauchgänge eine erhebliche physiologische Herausforderung für Narwale dar, insbesondere wenn die Unterbrechungen länger andauern, wie dies bei ausgedehnten Ölexplorationsaktivitäten wahrscheinlich wäre.
Dieses Video zeigt den ersten Tauchgang eines erwachsenen Narwals nach dem Markieren. Das Forschungsteam steht im Wasser, während der Narwal davonschwimmt und sich dann auf den Rücken rollt, wodurch sein weißer Bauch freigelegt wird. Das gelbe Herzfrequenz-Etikett ist deutlich sichtbar auf seinem Rücken, wenn das Tier zum ersten Mal schwimmt. Bildnachweis: C. Egevang.
Narwale leben das ganze Jahr über in hohen arktischen Gewässern, wo Meereis dazu beigetragen hat, sie seit Millionen von Jahren vor Störungen durch Menschen zu schützen. Aber der Rückgang des polaren Meereises macht die Region für die Schifffahrt, die Erforschung natürlicher Ressourcen und andere menschliche Aktivitäten zugänglicher.
In einer früheren Studie zeigten Williams und ihre Koautoren, dass Narwale, die freigelassen wurden, nachdem sie sich in Netzen verfangen hatten, die von einheimischen Jägern aufgestellt wurden, eine ähnliche physiologische Reaktion zeigten, mit extrem niedrigen Herzfrequenzen während intensiver Übungen in einer Reihe von Fluchttauchgängen. Der Unterschied zwischen einem Einfangereignis und Rauschen, sagte Williams, ist die potenzielle Dauer der Störung.
„Wenn sie aus den Netzen entkommen, steigt ihre Herzfrequenz innerhalb von drei oder vier Tauchgängen wieder auf eine normalere Rate, aber als sich das seismische Schiff hindurchbewegte und das Geräusch herumhüpfte, trat die Fluchtreaktion über einen längeren Zeitraum auf“, sagte sie .
Die Forscher verzeichneten nicht nur extrem niedrige Herzfrequenzen während der Lärmbelastung, sondern auch eine erhöhte Variabilität, wobei die Herzfrequenzen schnell zwischen extrem niedrigen Frequenzen, die mit Angst verbunden sind, und schnellen Frequenzen, die mit intensivem Training verbunden sind, wechseln. Reduzierte Herzfrequenz oder Bradykardie ist ein normaler Teil der Tauchreaktion von Säugetieren, aber während normaler Tauchgänge steigt die Herzfrequenz immer noch mit der Belastung. Darüber hinaus sparen Narwale und andere tieftauchende Meeressäuger normalerweise Energie, indem sie beim Abtauchen in die Tiefe eher gleiten als aktiv schwimmen.
Während der Lärmbelastung zeigten die Narwale beim Abtauchen 80 % weniger Gleiten, ihre Schwimmzüge überstiegen 40 Schläge pro Minute, ihre Herzfrequenz fiel unter 10 Schläge pro Minute und ihre Atmung an der Oberfläche war 1,5-mal schneller. Insgesamt ist diese ungewöhnliche Reaktion in Bezug auf den Energieverbrauch sehr kostspielig, sagte Williams.
„Die Reaktion ist nicht nur kostspielig in Bezug auf die zum Tauchen benötigte Energie, die Fluchtzeit wird auch die Zeit verkürzen, die mit der Nahrungssuche und anderen normalen Verhaltensweisen verbracht wird“, sagte sie.
Die Studien wurden in Scoresby Sound an der Ostküste Grönlands durchgeführt, wo Co-Autor Mads Peter Heide-Jørgensen, Forschungsprofessor am Greenland Institute of Natural Resources, seit mehr als einem Jahrzehnt die ostgrönländische Narwalpopulation untersucht.
Williams Gruppe an der UC Santa Cruz entwickelte Instrumente, die es Forschern ermöglichen, die Bewegungsphysiologie von Meeressäugern während Tauchgängen zu überwachen. Die Instrumente wurden mit Saugnäpfen an Narwalen befestigt und fielen nach ein bis drei Tagen ab und trieben an die Oberfläche, wo sie von den Wissenschaftlern geborgen werden konnten.
In den letzten zwei Jahrzehnten wurde Lärm von menschlichen Aktivitäten wie militärischem Sonar mit Massenstrandungen von tieftauchenden Walen, hauptsächlich Schnabelwalen, in Verbindung gebracht. Diese tief tauchenden Arten sind extrem schwer zu untersuchen, und nur durch eine Partnerschaft mit einheimischen Jägern konnten die Teams von Williams und Heide-Jørgensen Überwachungsgeräte an Narwalen anbringen.
„Die meisten potenziellen Auswirkungen auf die Tiere finden unter Wasser statt, daher ist es wirklich schwierig zu untersuchen“, sagte Williams. „Wir haben das Glück, diese Technologie zu haben, um zu zeigen, was in der Tiefe passiert, wo diese Tiere leben, um zu verstehen, wie ihre Biologie gestört werden kann.“
Neben Williams und Heide-Jørgensen gehören Susan Blackwell von Greeneridge Sciences, Outi Tervo und Eva Garde vom Greenland Institute of Natural Resources, Mikkel-Holger Sinding von der Universität Kopenhagen und Beau Richter von der UC Santa Cruz zu den Co-Autoren der Veröffentlichung .
Physiologische Reaktionen von Narwalen auf anthropogenen Lärm: Eine Fallstudie mit seismischen 5 Airguns und Schiffsverkehr in der Arktis, Funktionelle Ökologie (2022). DOI: 10.1111/1365-2435.14199