Soundlösung: Neue Erkennungstechnologien können zum Schutz von Walen beitragen

Thermische und akustische Sensoren sind zwei Ansätze, die die Kollision von Walen mit Schiffen und die Desorientierung vom Sonar reduzieren können

Schiffsverkehr, seismische Tests und Sonar-Pings können die Navigation der Meere für Wale schwierig machen. Mit Hilfe der Wärme und des Geräusches, die die warmblütigen Kreaturen auf natürliche Weise erzeugen, hoffen die Forscher, ihr Wasser wieder sicherer zu machen.

"Sie sind im Grunde Rehe auf der Autobahn", sagt Christopher Clark, Direktor des Bioacoustics Research Program an der Cornell University. "Und sie haben keine Chance zu lernen - sie bekommen nur eine Probe."

Wenn Wale nicht in der Lage sind, Menschen und ihre Maschinen zu meiden, kann es an den Menschen liegen, die Wale zu vermeiden. Der erste entscheidende Schritt ist die Entschlüsselung ihres Aufenthaltsortes. Diese Informationen müssen dann rechtzeitig weitergeleitet werden, um geeignete Verfahren zur Vermeidung zu vermeiden - beispielsweise das Abklappen eines Sonars oder eines seismischen Luftgewehrs oder das Zurückziehen einer Drosselklappe.

Kollisionen mit Schiffen sind nach wie vor die Hauptursache für vom Menschen verursachte Todesopfer für den Nordatlantikwal, eine vom Aussterben bedrohte Population, die auf rund 350 zurückgegangen ist. Und das Marine-Sonar und andere akustische Signale des Ozeans können Strandungen verursachen - offenbar Meeressäuger durch die Geräusche desorientiert werden und sich manchmal selbst an Land "setzen". Ein neues Trainingsprogramm für Seekriegsführungen vor der Küste Floridas hat die Sonardebatte weiter belebt, die im vergangenen Jahr in einem Urteil des Obersten Gerichtshofs der USA in einem vom Natural Resources Defense Council gegen die US-Marine eingereichten Fall gipfelte. (Das Gericht entschied sich für die nationale Sicherheit über das Wohlergehen der Wale.) Unterdessen setzen US-amerikanische Marine-, Akademie- und Industrieforscher die Suche nach den besten Abhilfemethoden fort.

Traditionell war die Waldetektion fast ausschließlich die Aufgabe menschlicher Beobachter. "Eine Person kann sich jedoch nur für eine gewisse Zeit auf die Suche nach Hinweisen auf der Meeresoberfläche konzentrieren", sagt Olaf Boebel, Leiter der Forschungsgruppe Ozeanische Akustik am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Deutschland. "Und du kannst nur in eine Richtung schauen - du kannst nicht hinter dich schauen." Und das ist unter den besten Bedingungen. Nach Sonnenuntergang oder an windigen oder regnerischen Tagen sind Wale besonders schwer zu sehen.

Boebel und seine Kollegen suchten vor etwa fünf Jahren nach einer Lösung. Ihr Ergebnis, eine neue Wärmebildkamera, die die Hitze des Auslaufs des Wals erkennt, hat gerade den ersten Feldtest an Bord des Forschungseisbrechers Polarstern erfolgreich abgeschlossen. Im Gegensatz zu kaltem Meerwasser, sagt Boebel, "wird der Schlag des Wals sehr deutlich hervorstechen." Auf einem schwarz-weißen Computerbildschirm an Bord eines Schiffes erscheint ein helles Weiß.

Obwohl die früheren Versionen der Technologie ein eingeschränktes Sichtfeld hatten und einige Instabilitäten aufwiesen - etwas Wellenschlag auf See, und sie würden nicht mehr auf die Oberfläche gerichtet sein -, hat sich die Technologie so entwickelt, dass die Kamera stabil gegen Wank-, Nick- und Neigungsbewegungen bleibt Schwingungen. Er ist etwa 28 Meter über dem Wasser im Krähennest des Bootes montiert und kann 360 Grad scannen. Ein automatischer Erkennungsalgorithmus sucht dann nach Beweisen für die Anwesenheit eines Wals in einer halben Million Bildern, die er täglich produziert.

Die große Herausforderung, sagt Boebel, sei nun, "falsche Positive zu eliminieren", und dabei auf andere Merkmale hinzuweisen, die zu einer walähnlichen Temperaturanomalie führen können, wie z. B. Wellenbrechen, umlaufende Vögel und die vom Wasser reflektierte Sonne. In wärmeren tropischen Meeren wird diese Aufgabe noch schwieriger. Das Endziel, das nach fünf Jahren vorhergesagt wird, ist ein automatisches Echtzeit-System, mit dem Schiffe entweder um Wale herum manövrieren oder ihre seismische Ausrüstung oder Sonarausrüstung in Anwesenheit der Säugetiere ausschalten können.

Einige Wissenschaftler verfolgen eine akustische Herangehensweise an Wale, wenn auch nicht mit eigenen Ohren. Meeressäuger klicken und pfeifen bei Frequenzen, die weit höher sind, als der Mensch sie wahrnehmen kann.

Akustische Sensoren, die an der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) und Clark's Gruppe an der Cornell University entwickelt wurden, können diese Geräusche wahrnehmen. Die Forscher haben letztes Jahr geholfen, Bojen in Schifffahrtskanälen vor der Küste Neuenglands zu platzieren, um genau das zu tun. Das angeschlossene Unterwasser-Akustiksystem dient zum Erkennen eines gemeinsamen Rufs des richtigen Wals, der für den Verkehr dieser Gewässer bekannt ist.

"Es gibt ein Gehirn auf der Boje", sagt Clark Clark, der das Projekt mitgestaltet hat. Er erklärt, wie das Bojensystem jeden mutmaßlichen Walanruf automatisch in sein Labor schickt, wo es von menschlichen Gehirnen untersucht werden kann. Wenn sie sich für einen richtigen Wal entscheiden, wird ein Anruf an alle sich nähernden Schiffe gerichtet, die sie anweisen, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen - was fast immer bedeutet, langsamer zu werden. (Das Team von Clark arbeitet derzeit mit der US-amerikanischen Küstenwache und der National Oceanic & Atmospheric Administration zusammen, um diesen Prozess komplexer zu gestalten: Seeleute werden auf ihren computerisierten Navigationskarten mit einer blinkenden Boje gewarnt.)

Vor kurzem haben sich Forscher von Analysis, Design & Diagnostics, Inc. aus Jacksonville, Florida, der Mission angeschlossen. Ihr Ziel ist es, das Spektrum der identifizierbaren Walanruffrequenzen zu erweitern, um mehr Arten von Meeressäugern zu lokalisieren und möglicherweise zu retten. Derzeit fahren zwei Schiffe an der Golfküste Floridas mit Verarbeitungssystemen, die mit einem am Meeresgrund liegenden Hydrophon verbunden sind. Weitere Sensoren könnten von kleinen Booten eingesetzt werden, sogar von Flugzeugen abgeworfen werden.

Letzte Woche legte der Präsident des Unternehmens, Gary Donoher, der US-amerikanischen Marine einen Vorschlag vor, der von einer Organisation Hilfe bei der Überwachung von Meeressäugern in Gebieten auf der ganzen Welt sucht. In zwei oder drei Jahren hofft er, dass seine Sensoren rund um die Uhr in Echtzeit arbeiten werden.

"Wir verwenden den Ton, den sie erzeugen, um sie zu schützen", sagt Donoher. Er stellt fest, dass es schwierig ist, Walanrufe aus der "Geräuschkakophonie" des Ozeans herauszusuchen, sowie das Problem, Wale zu entdecken, wenn sie nicht laut sind. Er weist auf ein ähnliches Problem für die Wärmesensierung hin, da viele Walsorten lange Zeit unter Wasser bleiben können.

Die meisten Experten sind sich einig, dass kein einzelner Ansatz die ganze Arbeit leisten kann, um nach Walen Ausschau zu halten. Donoher befürwortet die Kombination von "komplementären Technologien", um nach ihnen zu schauen, zu hören und zu fühlen. "Ob Marine oder kommerziell, wenn Sie versuchen, Meeressäuger zu schützen, benötigen Sie Multisensor-Fähigkeit", sagt er. "Das ist das Ideal."

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