Seismic activity temporarily reshapes fin whale foraging radii

De oceaan is een wereld van geluid. Voor veel zeedieren, vooral de grote walvissen, is horen niet alleen een zintuig; het is hun primaire manier om te navigeren, te communiceren en voedsel te vinden. In de uitgestrekte, donkere diepten waar licht wegvalt, vertrouwen deze wezens op akoestische signalen om dicht opeengepakte groepen prooi te lokaliseren en zich veilig door hun omgeving te bewegen. Deze afhankelijkheid maakt hen bijzonder kwetsbaar voor veranderingen in het onderwatergeluidsspectrum. Hoewel door mensen veroorzaakt lawaai van schepen en boringen een bekende bedreiging is, is de oceaan ook onderhevig aan natuurlijke, krachtige verstoringen. Submariene aardbevingen genereren bijvoorbeeld intense laagfrequente trillingen die efficiënt door water reizen. De vraag hoe deze natuurlijke geofysische gebeurtenissen het dagelijks leven van mariene reuzen beïnvloeden, is grotendeels onverkend gebleven, waardoor er een gat zit in ons begrip van hoe de bewegingen van de Aarde interageren met de biologie van de diepte.

Een team onderzoekers heeft nu licht geschenken bij deze verbinding, met de focus op de vinvis in de zuidwestelijke Indische Oceaan. Door geavanceerde computermodellering te combineren met jaren aan akoestische opnames, ontdekten zij dat submariene seismische gebeurtenissen ervoor zorgen dat deze walvissen het gebied waarin zij zoeken naar voedsel tijdelijk verkleinen. De studie onthult dat wanneer een aardbeving plaatsvindt, het intense onderwatergeluid het vermogen van de walvissen om hun prooi te detecteren verstoort, waardoor zij gedwongen worden hun jacht te beperken tot een veel kleinere, veiligere zone. Deze gedragsverandering is niet permanent; zodra de akoestische verstoring wegsterft, keren de walvissen terug naar hun normale, wijder reikende foerageerpatronen. De onderzoeken suggereren echter dat deze tijdelijke inkrimpingen reële gevolgen kunnen hebben, wat potentieel kan leiden tot de overconsumptie van lokale prooien en het evenwicht in het mariene voedselweb kan verstoren.

Om deze verborgen gedragingen te ontdekken, richtten de wetenschappers zich op een afgelegen en seismisch actieve regio in de Indische Oceaan, nabij de Southwest Indian Ridge. Dit gebied is een hotspot voor zowel het mariene leven als tektonische activiteit, wat het een ideale natuurlijke laboratorium maakt. De onderzoekers maakten gebruik van een netwerk van onderwatermicrofoons, bekend als hydrofoons, die de geluidssituatie van de oceaan continu hadden opgenomen gedurende vele maanden. Deze apparaten legden de laagfrequente roepen van vinvissen vast, die kenmerkende, ritmische pulsen zijn die vaak worden omschreven als "backbeats". De uitdaging was om precies te bepalen waar deze walvissen zich op elk gegeven moment bevonden. Traditionele methoden om walvissen te volgen in zo' een uitgestrekte, open oceaan zijn moeilijk en vaak onnauwkeurig. Om dit te overwinnen, ontwikkelde het team een nieuwe kunstmatige intelligentietool genaamd CTFusion-Net. Dit deep learning-model werd getraind op gesimuleerde akoestische data om de ruwe geluidsgolven die door de hydrofoons werden opgevangen te vertalen naar precieze driedimensionale locaties, waardoor effectief een realtime kaart van de bewegingen van de walvissen werd gemaakt zonder dat ze ooit gezien hoefden te worden.

Met behulp van dit hoogprecisie mappingsysteem reconstrueerden de onderzoekers de dagelijkse foerageertrajecten van de vinvissen over een periode die liep van eind 2012 tot medio 2013. Ze berekenden de "foerageerstraal" voor elke dag, die de grootte van het gebied vertegenwoordigt dat de walvissen besloegen terwijl ze op zoek waren naar voedsel. De analyse onthulde een opvallend patroon: op dagen volgend op een submariene aardbeving kromp de foerageerstraal van de walvissen aanzienlijk. In één specifiek geval, de dag na een seismische gebeurtenis, kromp het gebied dat de walvissen besloegen met meer dan 120 meter vergeleken met de dag ervoor. Toen het team naar alle vijf de seismische gebeurtenissen keek die tijdens hun monitoringsperiode werden geregistreerd, kwam een consistente trend naar voren. Of de aardbeving nu dicht bij de walvissen of ver van hen vandaan plaatsvond, de dieren hadden de neiging om hun zoekgebied kort na de beving te verkleinen. Het effect was tijdelijk; naarmate het intense akoestische geluid van de aardbeving wegstierf, breidden de walvissen hun bereik geleidelijk weer uit naar normale niveaus.

De studie ging verder om te begrijpen waarom dit gebeurde en wat het betekende voor het ecosysteem. De onderzoekers analyseerden de specifieke kenmerken van de aardbevingen, zoals hun locatie, diepte en magnitude. Zij ontdekten dat de belangrijkste factor niet de kracht van de aardbeving was, maar waar deze plaatsvond ten opzichte van de walvissen. De combinatie van de lengtegraad en breedtegraad van de aardbeving bepaalde de intensiteit van de verstoring die de walvissen ervoeren. Het intense laagfrequente geluid gegenereerd door de beving heeft waarschijnlijk de subtiele akoestische signalen gemaskeerd die de walvissen gebruiken om hun prooi te vinden, wat hun gehoor effectief blind maakte. Als reactie hierop adopteerden de walvissen een conservatieve strategie, waarbij zij binnen een kleiner, vertrouwder gebied bleven waar zij nog steeds konden jagen, in plaats van zich te begeven in een luidruchtige, onzekere omgeving.

Om te zien of deze gedragsverandering een tastbare impact had op het voedselweb van de oceaan, kruisverwees het team hun bevindingen met historische gegevens over vis- en inktvispopulaties. Zij ontdekten een overtuigende link: het jaar met de meest frequente en geconcentreerde seismische activiteit, 2013, was ook het jaar waarin de totale biomassa van kleine vissen, inktvissen en garnalen in de regio zijn laagste punt bereikte. De onderzoekers suggereren dat wanneer de walvissen gedwongen werden in een kleiner gebied te blijven, zij de voedingsdruk op de lokale prooi concentreerden, waardoor deze bronnen mogelijk sneller werden uitgeput dan gebruikelijk. In jaren met minder seismische activiteit bewogen de walvissen over een groter gebied, waardoor zij hun voedingsimpact verspreidden en de proeipartijen stabieler konden blijven. Dit bevinding biedt een zeldzaam inzicht in hoe natuurlijke geofysische gebeurtenissen door een ecosysteem kunnen rimpelen, door het gedrag van toppredatoren te veranderen en vervolgens de abundantie van de soorten die zij eten te beïnvloeden.

Het onderzoek benadrukt dat de gezondheid van de oceaan niet alleen wordt beïnvloed door biologische factoren of menselijke activiteiten, maar ook door de eigen geologische processen van de planeet. De vinvissen in de zuidwestelijke Indische Oceaan zijn niet slechts passieve slachtoffers van deze gebeurtenissen; zij zijn actieve respondenten die hun gedrag aanpassen om te overleven in een veranderende akoestische omgeving. Hoewel de studie beperkt werd door de korte duur van de monitoringsperiode en de afhankelijkheid van gesimuleerde data om het AI-model te trainen, bieden de resultaten een nieuw perspectief op de veerkracht van de oceaan. Het suggereert dat natuurlijke verstoringen, net als menselijke geluidsoverlast, de delicate zintuiglijke wereld van mariene zoogdieren kunnen verstoren. Door deze verbindingen te begrijpen, kunnen wetenschappers de complexe web van interacties beter waarderen die mariene ecosystemen in stand houden en de manieren waarop de fysieke bewegingen van de Aarde het leven van haar meest majestueuze bewoners vormgeven.