EILAND SAN JUAN, Washington. – Toen de dageraad boven San Juan Island aanbrak, stond een team van wetenschappers op het dek van een schip en rolde meer dan een mijl glasvezelkabel af in het ijskoude water van de Salish Zee. Met behulp van koplampen voerden ze de lijn van de rotsachtige kust naar de zeebodem, de thuisbasis van de orka’s in de regio.
De weddenschap is dat dezelfde haardunne strengen die internetsignalen doorgeven, kunnen worden getransformeerd in een continue onderwatermicrofoon om de klikken, oproepen en fluittonen van passerende walvissen op te vangen – informatie die zou kunnen onthullen hoe ze reageren op scheepsverkeer, voedselschaarste en klimaatverandering. Als het experiment werkt, kunnen de duizenden kilometers glasvezelkabels die nu al de oceaanbodem doorkruisen, worden omgezet in een uitgebreid luisternetwerk dat de inspanningen voor natuurbehoud wereldwijd zou kunnen informeren.
Aanbevolen video’s
De technologie, genaamd Distributed Acoustic Sensing, of DAS, is ontwikkeld om pijpleidingen te monitoren en infrastructuurproblemen op te sporen. Nu passen wetenschappers van de Universiteit van Washington het aan om naar de oceaan te luisteren. In tegenstelling tot traditionele hydrofoons die vanaf één plek luisteren, verandert DAS de hele kabel in een sensor, waardoor deze de exacte locatie van een dier kan bepalen en de richting kan bepalen waarin het dier beweegt.
“We kunnen ons voorstellen dat we duizenden hydrofoons langs de kabel hebben die voortdurend gegevens registreren”, zegt Shima Abadi, professor aan de Bothell School of STEM van de University of Washington en de University of Washington School of Oceanography. “We kunnen veel beter weten waar de dieren zijn en leren over hun migratiepatronen dan hydrofoons.”
De onderzoekers hebben al bewezen dat de technologie werkt bij grote baleinwalvissen. Tijdens een test voor de kust van Oregon registreerden ze het laagfrequente gerommel van gewone vinvissen en blauwe vinvissen met behulp van bestaande telecommunicatiekabels.
Maar orka’s vormen een grotere uitdaging: hun klikken en roepen werken op hoge frequenties waarop de technologie nog niet is getest.
Vechten om te overleven
De inzet is hoog. De zuidelijke orka’s die de Salish Zee bezoeken, worden bedreigd, met een populatie die rond de 75 schommelt. De walvissen worden geconfronteerd met een drievoudige bedreiging: geluidsoverlast onder water, giftige verontreinigingen en voedselschaarste.
“We hebben te maken met een bedreigde orka die een bedreigde zalmsoort probeert op te eten”, zegt Scott Veirs, president van Beam Reach Marine Science and Sustainability, een organisatie die open-source akoestische systemen ontwikkelt voor het behoud van walvissen.
De Chinook-zalm waarvan orka’s afhankelijk zijn, is dramatisch afgenomen. Sinds de Pacific Salmon Commission in 1984 begon met het bijhouden van de aantallen, zijn de populaties met 60% gedaald als gevolg van verlies van leefgebied, overbevissing, dammen en klimaatverandering.
Orka’s gebruiken echolocatie – snelle klikken die tegen voorwerpen stuiteren – om zalm in troebel water te vinden. Scheepsgeluid kan die klikken maskeren, waardoor het moeilijk voor ze wordt om te jagen.
Als DAS werkt zoals gehoopt, zou het natuurbeschermers realtime informatie kunnen geven om de walvissen te beschermen. Als het systeem bijvoorbeeld orka’s detecteert die zuidwaarts richting Seattle trekken en hun reissnelheid berekent, kunnen wetenschappers Washington State Ferries waarschuwen om luidruchtige activiteiten uit te stellen of langzamer te gaan rijden totdat de walvissen voorbij zijn.
“Het zal zeker helpen bij dynamisch beheer en langetermijnbeleid dat reële voordelen voor de walvissen zal opleveren,” zei Veirs.
De technologie zou ook fundamentele vragen over het gedrag van orka’s beantwoorden die wetenschappers zijn ontgaan, zoals het bepalen of hun communicatie verandert wanneer ze zich in verschillende gedragstoestanden bevinden en hoe ze samen jagen. Het zou onderzoekers zelfs in staat kunnen stellen te identificeren welk geluid van een bepaalde walvis komt – een soort stemherkenning voor orka’s.
Voorbij de Salishzee
De implicaties reiken tot ver buiten de Salish Zee. Met zo’n 1,4 miljoen kilometer aan glasvezelkabels die wereldwijd al onder water zijn geïnstalleerd, bestaat de infrastructuur voor oceaanmonitoring grotendeels. Er hoeft alleen maar op getikt te worden.
“Een van de belangrijkste uitdagingen voor het beheer van dieren in het wild, het behoud van de biodiversiteit en het bestrijden van de klimaatverandering is dat er in het algemeen gewoon een gebrek aan gegevens is”, zegt Yuta Masuda, wetenschappelijk directeur bij Allen Family Philanthropies, die het project hielp financieren.
De timing is van cruciaal belang. Het Volle Zeeverdrag treedt in januari in werking en zal nieuwe beschermde mariene gebieden in internationale wateren mogelijk maken. Maar wetenschappers begrijpen nog steeds niet hoe menselijke activiteiten de meeste oceaansoorten beïnvloeden of waar bescherming het meest nodig is. Een dataset zo groot als die welke het wereldwijde web van onderzeese kabels zou kunnen bieden, zou kunnen helpen bepalen welke gebieden prioriteit moeten krijgen voor bescherming.
“We denken dat dit veel beloftes biedt om deze belangrijke gegevenslacunes op te vullen”, aldus Masuda.
Terug op het schip stond het team voor een delicate taak: het samensmelten van twee vezels boven de rollende deining. Ze hadden moeite om de strengen uit te lijnen in een fusiesplitser, een apparaat dat de vezeluiteinden nauwkeurig positioneert voordat ze met een elektrische stroom samensmelten. De boot schommelde. Ze hielden hun handen vast en probeerden het opnieuw, en nog eens. Eindelijk hield de las stand.
Al snel stroomden gegevens naar een computer aan de wal, die als watervaldiagrammen verschenen: trapsgewijze visualisaties die geluidsfrequenties in de loop van de tijd weergeven. In de buurt stonden op het water gerichte camera’s klaar, zodat onderzoekers, als er een stemgeluid werd gedetecteerd, een gedrag konden koppelen aan een specifieke oproep.
Het enige dat nog overbleef, was zitten en wachten op orka’s.
Volg Annika Hammerschlag op Instagram @ahammergram.