Киты могут страдать от шума морских судов

Опубликовано Июн 29, 2012 в Биология, Новости

Гладкие киты активно используют акустическую коммуникацию, причем их звуки могут распространяться в океанических водах на сотни километров. Низкочастотный шум от больших коммерческих судов создает существенные помехи китам, так как лежит в том же частотном диапазоне. Американские ученые показали, что интенсивность морского трафика коррелирует с уровнем стероидных гормонов в организме китов, который является индикатором уровня стресса.

Известно, что звук распространяется с гораздо большей скоростью в воде (около 1300 м/с), чем в воздухе (около 340 м/с). В последние годы ученые стали часто затрагивать тему океанического шума и его влияния на морских животных. Чем обусловлен акустический шум в океане? С одной стороны, природными геофизическими и биологическими факторами, такими как вызываемые ветром волны, землетрясения, осадки, растрескивание льдов, а также коммуникационные звуки животных. С другой стороны, шумы в большой мере — результат человеческой деятельности, такой как коммерческое судоходство, геофизические исследования, разработка нефтяных месторождений, работы по углублению дна и т. д. Исследования, проведенные еще в 60-е годы XX столетия, показали, что наибольший вклад в океанический шум вносят вызываемые ветром волны (звуковые частоты выше нескольких сотен герц) и коммерческое судоходство (менее нескольких сотен герц). Поскольку коммуникационные звуки морских животных лежат именно в области низких частот (20–200 Гц), то логично предположить, что шум, генерируемый крупными судами, может создавать большие помехи для животных и негативно сказываться на их существовании.

Недавно ученые попытались исследовать, есть ли зависимость между океаническим шумом и коммерческим судоходством за последние 60 лет. Именно за такой промежуток времени проводились относительно регулярные измерения океанического шума. На рис. 1, приведенном из статьи Джорджа Фриска из Флоридского Атлантического университета, очень хорошо видно, что уровень шумов, вызванный коммерческим судоходством, неуклонно рос, тогда как уровень биологических шумов оставался на одном уровне. Любопытно, что эти данные получены в северо-восточной части Тихого океана — там, где судоходный трафик считается относительно низким.

Оказалось, что за последние 60 лет также выросли число коммерческих судов и валовая вместимость судна (рис. 2), причем между этими показателями и океаническими шумами нашли высокую корреляцию. Таким образом, в период с 1950-го по 2007 год уровень океанического шума поднимался примерно на 3,3 дБ в год во многом благодаря развитию коммерческого судоходства.

Возникает вопрос: а как же всё-таки шум от проходящих судов может сказываться на морских животных? Американские ученые из Бостонского аквариума и нескольких университетов США провели комплексное исследование на североатлантических гладких китах Eubalaena glacialis в заливе Фанди (Bay of Fundy), омывающем восточное побережье Канады и США (рис. 3). Этот кит находится под угрозой исчезновения, так как в последние столетия колонисты нещадно охотились на него, в результате чего в наши дни поголовье этих китов оценивают примерно в 300 особей. Поскольку мониторинг этого вида китов ведется с 1960-х годов, ученые накопили немало данных по формам изменения поведения китов в условиях повышенных шумов, вызываемых судоходством. Например, киты меняют не просто излюбленные места скоплений, но и тактику вокализации, и даже параметры своих сигналов. Они могут менять несущую частоту звука, чтобы «отстроиться» от судоходных шумов, или могут пережидать, когда стихнет шум, и издавать сигналы с другими интервалами.

Террористические акты, произошедшие в США 11 сентября 2001 года, способствовали незапланированным исследованиям на гладких китах. Дело в том, что сразу после этих мировых катастроф (далее они будут именоваться 9/11) почти прекратилось судоходство осенью в заливе Фанди. В 2002 году оно возобновилось, поэтому можно было сравнить состояние китов при разном уровне судоходства. Ученые решили проанализировать не акустические сигналы, а гормоны китов. Известно, что стресс приводит к повышению концентрации стероидных гормонов глюкокортикоидов в организме. Метаболиты (продукты распада) этих гормонов выводятся с калом и мочой. Показано, что уровень метаболитов глюкокортикоидов (ГК) в фекальных массах отражает уровень физиологического стресса, испытанного животным.

С июля по октябрь 2001–2005 г.г. биологи занимались таким неромантическим делом, как сбор фекальных масс гладких китов в заливе Фанди. Судя по описанию методов, собирались не только плавающие фекалии, но и выброшенные на берег, причем в поиске последних принимали участие специально обученные собаки. Фекальные массы подвергали химическому анализу и измеряли в них уровень различных гормонов. Кроме того, авторы исследовали уровень акустических шумов в августе и сентябре 2001 года, соответственно до и после 9/11, опуская гидрофон в зоне скоплений китов. Эта зона замечательным образом пересекалась с морским путем коммерческих судов (рис. 3).

Акустический анализ показал снижение акустического шума на 6 дБ после 9/11. Кроме того (что даже важнее), произошло изменение частотного спектра шума: уровень шума существенно снизился именно в низкочастотном диапазоне (ниже 150 Гц) (рис. 4). И произошло это оттого, что в течение двух дней августа по морскому пути прошло 9 больших судов, а за два дня сентября — всего три судна.

В последующие годы ученые продолжали свои исследования в те же самые месяцы, что и в 2001 году, но различий в интенсивности судоходства уже не было. Химический анализ фекалий показал, что уровень ГК достоверно снизился в сентябре 2001 года по сравнению с августом того же года, то есть после 9/11. Зато в последующие годы наблюдался противоположный тренд: осенью уровень ГК поднимался по сравнению с летним месяцем (рис. 5). Авторы это объясняют тем, что осенью киты усиленно ухаживают за самками, а следовательно, также испытывают стресс.

Известно, что кратковременный стресс может быть полезен для животного, так как он мобилизует энергетические ресурсы и запускает защитное поведение в случае угрозы. Но если стресс продолжается долго, он негативно сказывается на многих факторах и в первую очередь — на росте, иммунной системе и размножении. Очень жаль, что торговые морские пути не только не будут сокращаться в ближайшее время, но и, по-видимому, будут расширяться, равно как и будет повышаться валовая вместимость судов. Неужели лишь мировые катастрофы подобно 9/11 могут улучшить жизнь находящихся под угрозой вымирания китов?

Источник: http://elementy.ru/news/431857