Badanie przeprowadzone przez naukowców z MBARI i ich współpracowników opublikowane dzisiaj w Ecology Letters rzuca nowe światło na ruchy tajemniczych, zagrożonych płetwali błękitnych. Zespół badawczy wykorzystał kierunkowy hydrofon na podwodnym obserwatorium MBARI, zintegrowany z innymi zaawansowanymi technologiami, aby nasłuchiwać grzmiących wokalizacji płetwali błękitnych. Wykorzystali te dźwięki do śledzenia ruchów płetwali błękitnych i dowiedzieli się, że te oceaniczne olbrzymy reagują na zmiany wiatru.
Na środkowym wybrzeżu Kalifornii wiosna i lato przynoszą upwelling wybrzeża. Od marca do lipca sezonowe wiatry wypychają górną warstwę wody do morza, pozwalając zimnej wodzie wypłynąć na powierzchnię. Chłodniejsza, bogata w składniki odżywcze woda napędza kwitnienie maleńkiego fitoplanktonu, uruchamiając sieć pokarmową w zatoce Monterey, od małego kryla podobnego do krewetek aż po gigantyczne wieloryby. Kiedy wiatry tworzą upwelling, płetwale błękitne szukają pióropuszy chłodniejszej wody, gdzie kryl jest najbardziej obfity. Kiedy upwelling ustaje, wieloryby przenoszą się na morze do siedliska, które przecinają szlaki żeglugowe.
„Te badania i leżące u ich podstaw technologie otwierają nowe okna na złożoną i piękną ekologię tych zagrożonych wielorybów” – powiedział John Ryan, oceanograf biologiczny w MBARI i główny autor tego badania. „Odkrycia te pokazują nowe źródło informacji dla menedżerów poszukujących sposobów na lepszą ochronę płetwali błękitnych i innych gatunków”.
Hydrofon kierunkowy to specjalistyczny mikrofon podwodny, który rejestruje dźwięki i identyfikuje kierunek, z którego dochodzą. Aby wykorzystać tę technologię do badania ruchów płetwali błękitnych, naukowcy musieli potwierdzić, że hydrofon niezawodnie śledził wieloryby. Oznaczało to dopasowanie łożysk akustycznych do nawołującego wieloryba śledzonego przez GPS. Mając pewność co do ustalonych metod akustycznych, zespół badawczy zbadał dwa lata akustycznego śledzenia regionalnej populacji płetwala błękitnego.
To badanie opierało się na wcześniejszych badaniach prowadzonych przez starszego naukowca MBARI Kelly Benoit-Bird, które ujawniły, że roje gatunków pastewnych – sardeli i kryla – reagowały na upwelling wybrzeża. Tym razem naukowcy połączyli dane satelitarne i dotyczące cumowania warunków upwellingu oraz dane echosondy dotyczące agregacji kryla ze ścieżkami akustycznymi żerujących płetwali błękitnych zarejestrowanymi przez kierunkowy hydrofon.
„Poprzednie prace zespołu MBARI wykazały, że kiedy upwelling przybrzeżny był najsilniejszy, sardele i kryl tworzyły gęste roje w upwellingowych pióropuszach. Teraz dowiedzieliśmy się, że płetwale błękitne śledzą te dynamiczne pióropusze, gdzie dostępne są obfite zasoby żywności” – wyjaśnił Ryan.
Płetwal błękitny rozpoznaje, kiedy wiatr zmienia ich siedlisko i identyfikuje miejsca, w których upwelling gromadzi ich niezbędne pożywienie – kryl. Dla masywnego zwierzęcia ważącego do 150 ton (165 ton) znalezienie tych gęstych skupisk jest kwestią przetrwania.
Podczas gdy naukowcy od dawna uznali, że płetwale błękitne sezonowo zajmują Monterey Bay w okresie upwellingu, badania wykazały, że wieloryby ściśle śledzą proces upwellingu w bardzo precyzyjnej skali zarówno w przestrzeni (kilometry), jak i w czasie (od dni do tygodni).
„Śledzenie wielu pojedynczych dzikich zwierząt jednocześnie jest wyzwaniem w każdym ekosystemie. Jest to szczególnie trudne na otwartym oceanie, który często jest nieprzezroczysty dla nas jako ludzkich obserwatorów” – powiedział William Oestreich, poprzednio doktorant na Stacji Morskiej Hopkins na Uniwersytecie Stanforda, a teraz staż podoktorski w MBARI. „Integracja technologii do pomiaru dźwięków tych wielorybów umożliwiła to ważne odkrycie, w jaki sposób grupy drapieżników znajdują pożywienie w dynamicznym oceanie. Jesteśmy podekscytowani przyszłymi odkryciami, których możemy dokonać, podsłuchując płetwale błękitne i inne hałaśliwe zwierzęta oceaniczne”.
Tło
Płetwal błękitny (Balaenoptera musculus) to największe zwierzęta na Ziemi, ale mimo ich dużych rozmiarów naukowcy wciąż mają wiele pytań dotyczących ich biologii i ekologii bez odpowiedzi. Te łagodne olbrzymy sezonowo gromadzą się w regionie Monterey Bay, aby żywić się małymi skorupiakami podobnymi do krewetek, zwanymi krylem.
Płetwal błękitny to nieuchwytne zwierzęta. Potrafią bardzo szybko pokonywać duże odległości pod wodą, co utrudnia ich śledzenie. Badacze i współpracownicy MBARI zastosowali nowatorską technikę śledzenia płetwali błękitnych — dźwięk.
Obserwatorium MARS (Monterey Accelerated Research System) firmy MBARI oferuje platformę do badania oceanów na nowe sposoby. Okablowane obserwatorium, finansowane przez Narodową Fundację Nauki, zapewnia ciągłą łączność zasilania i danych w celu obsługi różnych instrumentów do eksperymentów naukowych.
W 2015 roku naukowcy z MBARI zainstalowali na obserwatorium hydrofon, czyli mikrofon podwodny. Skarbnica danych akustycznych z hydrofonu dostarczyła ważnych informacji na temat pejzażu dźwiękowego oceanu, od zachowań migracyjnych i żywieniowych płetwali błękitnych po wpływ hałasu powodowanego działalnością człowieka.
W 2019 roku MBARI i Szkoła Podyplomowa Marynarki Wojennej zainstalowały na obserwatorium drugi hydrofon. Hydrofon kierunkowy podaje kierunek, z którego dochodzi dźwięk. Informacje te mogą ujawnić wzorce przestrzenne dźwięków pod wodą, określając, skąd pochodzą dźwięki. Śledząc nawoływanie B płetwali błękitnych – najpotężniejsze i najbardziej rozpowszechnione wokalizy wśród regionalnej populacji płetwali błękitnych – naukowcy mogli śledzić ruchy poszczególnych wielorybów podczas żerowania w regionie.
Naukowcy porównali nagrania z hydrofonu kierunkowego z danymi zarejestrowanymi przez znaczniki, które naukowcy ze Stanford University zastosowali wcześniej na płetwalach błękitnych. Weryfikacja tej nowej metody śledzenia akustycznego otwiera nowe możliwości jednoczesnego rejestrowania ruchów wielu wielorybów. Może również umożliwić badania nad znacznikami zwierząt, pomagając naukowcom w znalezieniu wielorybów do oznaczenia. „Zintegrowany zestaw technologii zademonstrowany w tym artykule stanowi transformacyjny zestaw narzędzi do interdyscyplinarnych badań i monitorowania ekosystemów w mezoskali, który można wdrożyć na dużą skalę w chronionych siedliskach morskich. To zmienia zasady gry i przenosi zarówno biologię waleni, jak i oceanografię biologiczną na wyższy poziom ”, powiedział Jeremy Goldbogen, profesor nadzwyczajny na stacji morskiej Hopkins na Uniwersytecie Stanforda i współautor badania.
Ta nowa metodologia ma implikacje nie tylko dla zrozumienia interakcji wielorybów ze swoim środowiskiem i między sobą, ale także dla postępu w zarządzaniu i ochronie.
Pomimo ochrony płetwale błękitne pozostają zagrożone, przede wszystkim ze względu na ryzyko kolizji ze statkami. Badanie wykazało, że płetwale błękitne w Narodowym Sanktuarium Morskim Monterey Bay regularnie zajmują siedliska poprzecinane szlakami żeglugowymi. Akustyczne śledzenie wielorybów może dostarczać menedżerom zasobów informacji w czasie rzeczywistym, aby zmniejszyć ryzyko, na przykład poprzez zmniejszenie prędkości statku lub zmianę trasy w krytycznych okresach. „Tego rodzaju zintegrowane narzędzia mogą pozwolić nam na przestrzenne i czasowe monitorowanie, a ostatecznie nawet przewidywanie efemerycznych biologicznych punktów zapalnych. To może być przełomowy postęp w adaptacyjnym zarządzaniu ryzykiem dla gatunków chronionych i zagrożonych” – powiedział Brandon Southall, prezes i starszy pracownik naukowy Southall Environmental Associates Inc. i współautor badania.
Wsparcie dla tych badań zapewniła Fundacja Davida i Lucile Packardów. National Science Foundation sfinansowała instalację i konserwację przewodowego obserwatorium MARS poprzez nagrody 0739828 i 1114794. Kierunkowe przetwarzanie akustyczne zostało wsparte przez Office of Naval Research, Code 32. Prace nad tagami zostały częściowo sfinansowane przez National Science Foundation (IOS- 1656676), Office of Naval Research (N000141612477) oraz stypendium Terman na Uniwersytecie Stanforda.