Effects of anthropogenic underwater noise on marine vertebrate behaviour

Schiffe sind eine vorherrschende Lärmquelle und ein möglicher Stressfaktor für aquatische Tiere, aber anthropogene kontinuierliche Schallemissionen sind weitgehend ungeregelt. Freiwillige Geschwindigkeitsbegrenzungen von Schiffen senken den Gesamtschallpegel und den Umgebungslärm wirksam, aber sind nicht verpflichtend. Auswirkungen auf das Verhalten und das Hörvermögen zu bewerten ist notwendig, um die Wirksamkeit einer Geschwindigkeitsbegrenzung des Schiffsverkehrs als Managementstrategie zur Verringerung der Auswirkungen auf Fische zu bestätigen. Obwohl die Auswirkungen von kontinuierlichem tief-frequenten Schall auf die Gesundheit von terrestrischen Säugetieren gut erforscht sind, fehlt es an Untersuchungen für aquatische Tiere. Diese Arbeit untersuchte die Auswirkungen von anthropogenem Schall auf aquatische Tiere, abhängig von Tierart und Fragestellung werden unterschiedliche Forschungsansätze angewandt. Es wurden Auswirkungen in einem interdisziplinären Ansatz untersucht, Informationenlücken identifiziert und die Durchführbarkeit verschiedener Forschungsansätze geprüft.
Im ersten Kapitel wurden Lücken des Monitorings und Beschränkungen von tief-frequentem Unterwasserschall und mögliche Auswirkungen auf marine Wirbeltiere untersucht. Studien zeigen, dass Lärm Auswirkungen auf freilebende Fische hat, aber Regulierungsmaßnahmen und Schallminimierungen wurden noch nicht umgesetzt. Die Bewertung und das Monitoring von kontinuierlichem Unterwasserschall, mit Schwerpunkt auf Schiffslärm, wird derzeit in der Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union behandelt. Eine wichtige erneuerbare Energiequelle wie Windparks wird jedoch nicht explizit erwähnt, trotz steigender Anzahl. Vermeidungs- und Schallminimierungsmaßnahmen wie Geschwindigkeitsbegrenzungen und technische Entwicklungen bei Schiffen werden zwar in Betracht gezogen, sind aber nicht obligatorisch. Dieses Kapitel betont, dass eine Verringerung der Schallquelle den betroffenen Bereich verringert, so dass trotz Wissenslücken eine Schallreduzierung möglich ist.
Im zweiten Kapitel haben wir potenzielle Unterschiede im Antiprädatorverhalten und im Hörvermögen von Rotaugen (Rutilus rutilus) und Sandgrundeln (Pomatoschistus minutus) untersucht, nachdem diese zwei verschiedenen Schalldruckpegeln mit gleicher kumulativer Energie ausgesetzt waren. Dies wurde im Hinblick auf eine Geschwindigkeitsbegrenzung im Schiffsverkehr als mögliche Managementstrategie zur Auswirkungen von Schiffslärm auf Fische untersucht. Wir haben signifikante temporäre Schwellenwertverschiebungen (TTS) bei Rotaugen bei kontinuierlichem Breitbandlärm, mit 11,9 und 13,4 dB bei 250 bzw. 1000 Hz für die lautere Beschallung festgestellt. Grundeln hingegen zeigten eine nicht-signifikante Verschiebung von 6,6 dB bei 125 Hz. In der Kontrollgruppe zeigten Rotaugen, nach Prädator Stimulus, eine Zunahme der Gruppenkohäsion; dies wurde nicht während einer Beschallung beobachtet. Grundeln reagierten auf den Prädator Stimulus, indem sie zunächst erstarrten und bewegungslos blieben, Schalldruckpegel unabhängig. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Schallpegelverringerung die Auswirkungen auf den Gehörsinn empfindlicher Fische abmildern könnte, ohne die Auswirkungen auf ihre lärminduzierten Verhaltensänderungen zu mindern. Das dritte Kapitel behandelt das Verhalten von Seehunden in stark anthropogenen Küstengewässern und gab einen ersten Einblick in die möglichen Auswirkungen häufiger Lärmbelastung und des Gesundheitszustandes auf das Verhalten von Seehunden. Freilebende Seehunde (Phoca vitulina) wurden mit DTAGs ausgestattet, die die Bewegungen der Tiere und Unterwasserschallpegel aufzeichnen. Anhand von Gesundheitsparametern (Leukogrammen und molekularen Biomarkern) aus Blutproben, die während des Fangs genommen wurden, untersuchten wir einen möglichen Zusammenhang mit dem nachfolgenden Verhalten. Als Novum für Meeressäuger analysierten wir den Biomarker Prestin, um kürzliche Lärmbelastung zu beschreiben, und stellten eine Korrelation mit HSP70 fest, was auf erhöhte Stresslevel hinweist. Mit einem Hidden-Markov-Modell fanden wir heraus, dass steigende 2-kHzSchallpegel, als Proxy für Schiffslärm, die Wahrscheinlichkeit, dass die Tiere am Boden ruhen, verringerten und die Wahrscheinlichkeit für Transitverhalten zunahm. Der immunrelevante Biomarker IL-10 hatte den größten Einfluss auf die Verhaltensänderungen, obwohl die Wirkung von den 2-kHz-Schallpegeln der Individuen während des gesamten Besenderungszeitraum abhing. Das Verhalten ändert sich als Reaktion auf Lärm, aber der beim Fang ermittelte Gesundheitszustand und häufiger anthropogener Lärm beeinflusst diese möglicherweise. Dies zeigt den Vorteil eines interdisziplinären Forschungsansatzes zur Bewertung interner und externer Faktoren, die sich auf das Verhalten auswirken.
Diese Arbeit demonstriert die Stärken verschiedener methodischer Ansätze. Sie hebt die Vorteile eines interdisziplinären Ansatzes hervor, um die Auswirkungen des internen Zustands und externer Faktoren auf die physiologischen und verhaltensbezogenen Reaktionen auf Lärm bei Meerestieren zu verstehen. Da Monitoring zeitaufwendig ist, ist es relevant, diese Wechselwirkungen zu verstehen, um essentielle Informationen für Modellierungen zu erhalten. Aufgrund der Komplexität der Lärmauswirkungen auf Meerestiere bestehen Wissenslücken, und Langzeitstudien sind von entscheidender Bedeutung, doch sollten bereits bestehende technische Lösungen zur Verringerung des anthropogenen Lärms angewandt werden.