Passive acoustic monitoring for evaluating potential impacts of anthropogenic noise on marine animals : Tools for ecological assessment and monitoring

In dieser Arbeit haben wir verschiedene natürliche und anthropogene Schallquellen mit einem neuartigen GPS-verbundenen Hydrophonarray aufgenommen und angepassten analytische Lösungen für die gezielte Datenverarbeitung der Aufnahmen entwickelt. Wir haben den Lärm beim Einvibrieren von Verankerungsrohren beim Bau von Saatmuschelgewinnungsanlagen im Wattenmeer untersucht (Kapitel 1). Wir haben das akustische Verhalten von Blauwalen (Balaenoptera musculus) in einem isländischen Nahrungsgebiet untersucht (Kapitel 2) und wir haben analysiert, wie eine anthropogene Schallquelle (Signale mariner Vibratoren) die Vokalisierung von Blauwalen beeinflussen kann (Kapitel 3). Im Laufe dieser Thesis haben wir ein autonomes, leichtes, tragbares, passives, akustisches Array, das schnell und wiederholt von einem kleinen Boot aus eingesetzt werden kann, verwendet. Wir haben Tools entwickelt, um die Schallausbreitung durch eine nichtlineare logarithmische Regression anhand des Achsenabschnitts, der Steigung und des Dämpfungsfaktors abzuschätzen. So konnten wir die empfangenen Schallpegel, die ein Tier in bestimmten Entfernungen vom Baugebiet erreichen, bewerten. Wir haben Tools für die zeitliche Synchronisation und die Detektion von Blauwal-Vokalisierungen in der Skjálfandi Bucht, im Nordosten Islands, entwickelt. Wir haben die Charakteristika von Blauwallauten berechnet und sie mit aufgezeichneten Blauwallauten aus anderen Regionen der Welt verglichen. Das GPS-verbundene Hydrophonarray wurde weiterverwendet, um zu analysieren, wie eine anthropogene Schallquelle das akustische Verhalten von Blauwalen beeinflussen kann. Dies wurde durch ein kontrolliertes Expositionsexperiment umgesetzt. Wir haben die Charakteristika der Laute, wie z.B. Quellschallpegel, Dauer und Frequenzparameter des Signals bei der Vokalisierung von Blauwalen sowie mögliche Änderungen während der experimentellen Phasen untersucht. Zusätzlich haben wir den Umgebungslärmpegel innerhalb dieser Phasen bestimmt. Unsere Studie zeigte, dass der detektierte Lärm beim Einvibrieren der Verankerungsrohre eine Verhaltensreaktion auf lokaler Ebene hervorrufen kann. Meeressäuger könnten bis zu einer Entfernung von 375 m und Fische bis zu einer Entfernung von 766 m von den Bauarbeiten betroffen sein. Die Bereiche, in denen eine Verhaltensreaktion durch das Einvibrieren hervorgerufen wurde, sind im Vergleich zu Rammverfahren, welches üblicherweise während Bauarbeiten verwendet werden, relativ klein. Unsere Studie zeigt, dass es wichtig ist, jede Art von Lärmbelastung zu kontrollieren und zu bewerten, um zu überprüfen, ob eine nachhaltige Nutzung durch den Menschen in Bezug auf die eingehaltenen Richtlinien gewährleistet ist, ohne die Meeresfauna zu beeinträchtigen. Dies ist der erste Schritt zur Aufrechterhaltung eines guten Umweltzustands, wie in der MSRL vorgesehen. Wir haben die Charakteristika von Blauwallauten in einem Nahrungsgebiet. Der Quellschallpegel der aufgezeichneten Down-Sweeps war 7 bis 17 dB niedriger als in anderen Studien aus verschiedenen Regionen der Welt. Diese Erkenntnis legt nahe, dass Blauwale die Fähigkeit zeigen, die Intensität ihrer Laute zu variieren, um sich an ihre Umgebung anzupassen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass zunehmender Lärm, einen Einfluss auf das Vokalisierungsverhalten von Blauwalen hat. Wir stellten fest, dass die Pre- und Exposure-Phasen die höchsten Lärmpegel aufwiesen, was vermutlich auf die Signale des marinen Vibrators (MV) und zusätzlichen Schiffslärm zurückzuführen ist. Die Frequenz, in der Blauwale Laute ausgesendet haben, stieg von 2,0 auf 6,2 Down-Sweeps pro Stunde an. Down-Sweeps wurden in der Postexposure-Phase, der leisesten Phase des Experiments, um das Zweifache (2,8 s) verlängert. Dieser Anstieg wurde wahrscheinlich generell durch den erhöhten Lärmpegel verursacht. Wir konnten auch beobachten, wie sich die Frequenzen aufgrund der MV-Signale verringerten. Im Gegensatz dazu traten keine Änderungen des Quellschallpegels auf. Mit dem Array konnten wir gute Aufzeichnungen machen, zusammen mit weiterentwickelten Schallausbreitungsmodellen konnten wir Auswirkungen von Lärm vorhersagen, das Vokalisierungsverhalten von Blauwalen bewerten und mögliche Reaktionen auf eine kontrollierte Exposition mit MV-Signalen bewerten.