Schließe für einen Moment die Augen und höre in den Raum hinein, in dem du dich befindest. Vielleicht hörst du Kollegen, die sich im Flur unterhalten, das Schnurren einer Festplatte, Regen, der gegen das Fenster prasselt, oder, wenn du im Freien bist, das Brummen des Motors eines Forschungsschiffs und die Wellen, die am Kabinenfenster brechen. Die Welt um uns herum ist voller Geräusche und wir sind uns oft nur teilweise der wichtigen Rolle bewusst, die sie für die Wahrnehmung unserer Umgebung und der Informationen, die wir implizit daraus ableiten, spielen.
Der wichtigste Sinn unter Wasser
Für Tiere, die oft noch stärker auf Geräusche angewiesen sind als der Mensch, ist die Geräuschkulisse der Schlüssel, um Informationen aus ihrer Umgebung zu erhalten, die von Gefahr bis zur Balz reichen können. Das Erkennen solcher Umweltgeräusche kann Überleben, Fortpflanzung oder eine Gelegenheit zur Nahrungssuche bedeuten. In Unterwasserumgebungen ist der Schall oft der wichtigste Sinn, durch den Tiere mit ihrer Umgebung in Beziehung treten, da sich Schall im Wasser gut ausbreitet und die Sicht oft stark eingeschränkt ist. Wenn man in den Polargebieten mit einem Hydrophon unter Wasser lauscht, hört man komplexe Symphonien der jahreszeitlichen Eisschmelze, rufende Robben, singende Wale und strandende Eisberge sind überall zu hören. Schall ist der Herzschlag der Biosphäre und die Messung der Geräusche innerhalb von Ökosystemen und Lebensräumen kann daher viel über den Zustand des Gebietes verraten.
Was Tonaufnahmen über die Artenvielfalt verraten
Meine Arbeit am HIFMB zusammen mit meiner Postdoktorandin Irene Torrecilla Roca dreht sich um die oben genannten Punkte; erstens nutzen wir die von verschiedenen Arten produzierten Geräusche, um die Diversität zu messen, um zu sehen, wie dies als Fernerkundungsinstrument für die Biodiversität funktionieren kann, und zweitens wollen wir die akustische Qualität von akustischen Unterwasserumgebungen bewerten, was z.B. in Studien zur Habitateignung Anwendung finden könnte. Akustische Vielfalt wurde als Werkzeug zur Überwachung der Biodiversität von schallproduzierenden Arten in terrestrischen Umgebungen erforscht und angewandt, hat aber bisher überraschend wenig Anwendung im aquatischen Bereich gefunden. Zusammen mit Helmut Hillebrand haben wir “reguläre” Biodiversitätsmetriken auf Artenzählungsdaten angewandt (d.h. tägliche akustische Präsenz), die aus Aufnahmen abgeleitet wurden.
Da Meeressäuger eine der dominanten biotischen Schallquellen in unseren Aufnahmen des HAFOS-Arrays (Hybrid Antarctic Float Observing System, das verschiedene ozeanographische Instrumente enthält) im antarktischen Weddellmeer sind, konzentriert sich unsere Arbeit auf die Identifizierung der räumlich-zeitlichen Muster im Vorkommen der zehn Meeressäugerarten, die in dieser Region vorkommen. Diese Arbeit zeigte für alle sechs untersuchten Standorte eine fast vollständige saisonale Umkehrung der Gemeinschaftszusammensetzung. Dies zeigt, dass sich die Arten gegenseitig ersetzen und dass das ganze Jahr über Arten vorhanden sind, unabhängig von der lokalen Eisbedeckung. Unser nächster Ansatz nutzte die tatsächlichen Aufzeichnungen, um die Diversität direkt aus den akustischen Daten zu berechnen, d. h. wir betrachteten die akustische Entropie und die akustische Komplexität (zusammen mit 21 weiteren akustischen Metriken) und setzten diese in Beziehung zu den Informationen aus den händisch erhobenen Daten über die Anwesenheit von Arten. Diese Arbeit zeigte, dass eine Kombination verschiedener akustischer Metriken marine akustische Gemeinschaften gut charakterisiert. Ein interessanter Aspekt beider Ansätze ist, dass auch archivierte akustische Aufnahmen retrospektiv analysiert werden können, um zu bewerten, wie sich Gemeinschaften und Diversitätüber längere Zeiträume entwickeln.
Artenspezifische Maßnahmen für den Zustand der lokalen Unterwassergeräuschkulisse
Durch die Bewertung der Qualität von akustischen Unterwasserumgebungen wollen wir artenspezifische Maßnahmen für den Status lokaler Unterwassergeräuschlandschaften entwickeln. Aktuelle Indikatoren für den guten Umweltzustand von Arten für Umgebungsgeräusche beschränken sich nur auf zwei Standardfrequenzbänder. Meeressäuger jedoch hören und produzieren Schall in artspezifischen Frequenzbereichen. Wenn diese Frequenzbänder durch andere Geräusche, z. B. menschlichen Ursprungs wie Schiffe oder seismische Untersuchungen, “blockiert” werden, kann das Tier den Schallkanal nicht für seine reguläre Kommunikation nutzen und muss auf alternative Strategien zurückgreifen. Es kann z.B. lauter oder häufiger rufen oder es kann in ein weniger lautes Gebiet ausweichen, was alles mit potenziellen reproduktiven oder energetischen Nachteilen verbunden ist. Eine detailliertere Charakterisierung der lokalen Geräuschkulisse kann uns sagen, wie die lokalen Geräuschbedingungen in Zeit und Häufigkeit mit den artspezifischen Rufmustern interferieren und wie akustisch “geeignet” dieses Gebiet für eine bestimmte Art ist.
Der Klimawandel beeinflusst die Unterwasserakustik
Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass klimabedingte Veränderungen die akustischen Strukturen von Klanglandschaften in terrestrischen Bereichen beeinflussen. Sueur (TREE 2581, 2019) verglich Musiker in einem Orchester, in dem eine Veränderung der Temperatur und Luftfeuchtigkeit des Konzertsaals das Ensemble verstimmt und die individuelle Leistung beeinträchtigt, eindrucksvoll mit den natürlichen Klanglandschaften der Erde, die sich ebenfalls aufgrund von Temperaturänderungen verstimmen, z. B. durch Veränderung der Vokalisierungsraten oder des Gesamtvorkommens von Arten.
Für Studien in polaren Umgebungen hat sich die Akustik bereits als ein sehr vielseitiges Werkzeug erwiesen, da sie die Möglichkeit bietet, Daten autonom über mehrjährige Zeiträume zu sammeln. Ebenso glaube ich, dass für viele Biodiversitäts- und Naturschutzzwecke die Anwendungen der passiven Akustik nur darauf warten, entdeckt zu werden.
Ilse van Opzeeland
Meeresbiologin und HIFMB-Gründungsmitglied