Jahrelang dachte man, dass Pottwale und Seeelefanten den Weltrekord im Luftanhalten unter Wasser halten. Aber diese Tiere haben nichts gegen Schnabelwale.
Mit Hilfe von digitalen Etiketten, die vorübergehend an zwei Arten von Schnabelwalen angesaugt wurden, verfolgten Forscher unter der Leitung von Wissenschaftlern der Woods Hole Oceanographic Institution, wie Cuvier-Schnabelwale in Tiefen von fast 1.900 Metern tauchten und 85 Minuten lang unten blieben. Sie dokumentierten auch kleinere Blainville-Schnabelwale, die bis zu 57 Minuten lang in Tiefen von 1.250 Metern tauchten.
„Diese Daten belegen, dass Schnabelwale von allen bisher untersuchten Tieren extreme Meister im Atemanhalten sind“, sagt der WHOI-Ingenieur Mark Johnson, der die „D-Tags“ entwickelt hat, die die Bewegungen der Wale, ihre Echoortung und andere Unterwassergeräusche aufzeichnen.
„Weil diese Tiere einen so großen Teil ihres Lebens unter Wasser verbringen, wussten wir nur sehr wenig über sie, abgesehen von dem, was wir von gestrandeten Tieren erfahren und von Forschungsschiffen aus sehen konnten“, sagt der WHOI-Biologe Peter Tyack, Hauptautor einer im Oktober 2006 im Journal of Experimental Biology veröffentlichten Arbeit. „Jetzt wissen wir mehr über das Verhalten von Schnabelwalen in der Tiefe, als sich viele von uns je hätten träumen lassen.“
In Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität von La Laguna in Spanien, der Universität von Aarhus in Dänemark, BluWest und dem NATO Undersea Research Center in Italien, Wissenschaftler des WHOI markierten und untersuchten in den Jahren 2003 und 2004 sieben Cuvier-Schnabelwale (Ziphius cavirostris) im Ligurischen Meer vor der italienischen Küste und drei Blainville-Schnabelwale (Mesoplodon densirostris) vor der Insel El Hierro auf den spanischen Kanarischen Inseln.
Tiefes Essen
Daten aus den D-Tags (siehe „D-Tagging bei Walen“, unten) können helfen, Fragen zu möglichen Auswirkungen von Sonar-Tests auf Schnabelwale zu beantworten, die nach Marineübungen in beiden Regionen mit Symptomen der Dekompressionskrankheit gestrandet sind. Die Informationen haben auch Licht in die dunkle und mysteriöse Welt der Schnabelwale gebracht.
Tyack sagte, dass die Tauchkapazität der Schnabelwale die der amtierenden Champions im Atemanhalten wie Pottwale und Seeelefanten übertrifft. Pottwale, die weitaus intensiver erforscht wurden, können mehr als eine Stunde lang in Tiefen von mehr als 1.200 Metern tauchen, tauchen aber typischerweise nur 45 Minuten lang in Tiefen von 600 bis 1.000 Metern. Seeelefanten, können bis zu zwei Stunden in Tiefen von fast 5.000 Fuß (mehr als 1.500 Meter) verbringen, tauchen aber typischerweise nur eine halbe Stunde lang bis zu 1.640 Fuß (500 Meter).
„Wir sind uns immer noch nicht sicher, wie Schnabelwale das physiologisch machen“, sagte Johnson, „aber irgendwie tun sie es, und sie leben davon.“
Die Schnabelwale tauchen tief, um sich von Tintenfischen und Tiefseefischen zu ernähren. Während der Tieftauchgänge zeichneten die Hydrofone an den D-Tags regelmäßige Echoortungsklicks und -summen sowie Echos von scheinbarer Beute auf – ein starker Beweis dafür, dass die Wale die Echoortung zur Nahrungssuche nutzen.
Details des Fressverhaltens werden sichtbar
Beschleunigungs- und Magnetometersensoren an den Tags zeigten in Kombination mit den Hydrofonen, dass die Schnabelwale sehr wählerisch sind, was sie essen. Bei mindestens einer Gelegenheit tauchten zwei Wale im Tandem ab und suchten in der gleichen Umgebung nach Futter, wobei sie unabhängig voneinander fraßen, aber nahe genug blieben, um sich gegenseitig akustisch zu überwachen, indem sie auf die Klicks des anderen lauschten, sagte Tyack.
In seinem Labor spielte Tyack eine Computerdatei ab, die die Bewegungen der Wale und die von den D-Tags gesammelten Audiodaten gegenüberstellte. Die Datei zeigt Punkte (die Wale darstellen), die auf der Suche nach Nahrung abtauchen und regelmäßige Serien von Echoortungsklicks machen. Ab und zu beschleunigen sich die Klicks, was auf Momente hindeutet, in denen jeder Wal Beute gefunden und versucht hat, sie zu fangen, so Tyack.
„Bis zu einem gewissen Punkt gab es definitiv einen gewissen Grad an Synchronität bei ihren Tauchbewegungen“, sagte er kürzlich. „Ich weiß nicht, ob sie einen sozialen Mechanismus haben, um Beute zu fangen, aber vielleicht bleiben sie in Kontakt, um die beste Stelle zu finden.“
Wissenschaftler beobachteten, dass Schnabelwale nur in den tiefsten Abschnitten ihrer Tauchgänge Echoortung einsetzten und dass diese Klicks unterhalb von 20 Kilohertz wenig Energie hatten – weit außerhalb des menschlichen Hörbereichs. Für Tyack deuteten diese Daten darauf hin, dass die Tiere ihr Bestes taten, um von Raubtieren wie Schwertwalen und Weißen Haien unentdeckt zu bleiben, die in der Regel nur in den obersten Bereichen der Wassersäule patrouillieren.
Mögliche Auswirkungen von Sonar
D-Daten zeigten, dass die Wale, sobald sie nach einem tiefen Tauchgang die Oberfläche erreichten, in der Nähe der Oberfläche blieben und für eine Stunde oder länger flache Tauchgänge machten. Es scheint, dass die Wale so lange tauchen, dass sie den größten Teil ihrer Sauerstoffvorräte aufbrauchen, bevor der Tauchgang beendet ist, und für einen Teil ihrer Tauchgänge auf anaeroben Stoffwechsel zurückgreifen müssen. Das flache Tauchverhalten scheint darauf hinzudeuten, dass die Wale sich ausruhen müssen, um Milchsäure, ein Nebenprodukt des anaeroben Stoffwechsels, zu verarbeiten, bevor sie zu ihren nächsten Tieftauchgängen aufbrechen. Tyack verglich diesen Erholungsprozess mit „der Art und Weise, wie menschliche Athleten nach einem intensiven Training sanfte Übungen durchführen, um die Milchsäure aus den überlasteten Muskeln zu entfernen.“
Die Daten zeigen auch, dass die Wale nach ihren Tieftauchgängen langsam aufsteigen. Dieses Verhalten ist rätselhaft, weil die Tiere als Atemanhaltende Taucher nicht langsam aufsteigen müssen, um eine Dekompression zu vermeiden, wie es bei Sporttauchern der Fall wäre: Der Unterwasserdruck unter 100 Metern (330 Fuß) lässt die Lungen der Tiere kollabieren und verhindert, dass Gas in ihr Blut gelangt, so Tyack.
„Warum bleiben sie nicht länger in der Tiefe, um zu fressen und steigen dann schneller auf?“ fragte Tyack. „
Trotz der physiologischen Anpassungen der Wale, um Dekompression zu vermeiden, zeigten Sektionen von Schnabelwalen, die nach kürzlichen Sonartests gestrandet waren, dass die Tiere Symptome aufwiesen, die mit der Dekompressionskrankheit übereinstimmten. Tyack deutete an, dass Sonar möglicherweise Verhaltensänderungen hervorruft, die Wale anfällig für Strandungen machen.
Tyack sagte, dass es für Wissenschaftler unerlässlich ist, die Auswirkungen von Sonar auf Wale in Zukunft zu reduzieren. Im Rahmen ihrer laufenden Bemühungen werden er und seine Kollegen in diesem Sommer Hydrophon-Arrays vor den Bahamas einsetzen, um die verräterischen Echolokationen von Schnabelwalen zu erfassen und kontrollierte Experimente durchzuführen, um zu messen, wie Schnabelwale auf sonarähnliche Schallreize reagieren. In der Zwischenzeit arbeitet Johnson an einer Art „Fern-Frühwarnsystem“ für Schnabelwale, das dazu beitragen könnte, das Personal der Marine auf die Anwesenheit von Schnabelwalen aufmerksam zu machen, bevor sie das Sonar starten.
Die Finanzierung zur Entwicklung der D-Tags wurde durch einen Cecil H. und Ida M. Green Technology Award der WHOI und das Office of Naval Research bereitgestellt. Die Finanzierung der Schnabelwal-Feldarbeit kam vom Strategic Environmental Research and Development Program, dem National Ocean Partnership Program, der Packard Foundation, der Regierung der Kanarischen Inseln und dem spanischen Verteidigungsministerium. BluWest, das NATO Unterwasser-Forschungszentrum und die Regierung von El Hierro unterstützten die Feldarbeit.
D-Tagging zusammen mit Walen
Sie sind kleiner als eine Sandale und technisch nicht viel anspruchsvoller als ein iPod, dennoch haben D-Tags die Art und Weise revolutioniert, wie Wissenschaftler Wale studieren. Die Tags wurden 1999 von Mark Johnson, einem Ingenieur der Woods Hole Oceanographic Institution, erfunden und sind Instrumente, die die Bewegungen und Geräusche von Meeressäugern sowie die Geräusche um sie herum in ihrer unzugänglichen Unterwasserumgebung aufzeichnen.
Johnson entwickelte die Tags, um ein besseres Gefühl dafür zu bekommen, was Wale in der Tiefe tun. Heute setzen die Wissenschaftler des WHOI sie genau dafür ein und integrieren die Technologie in Forschungsprojekte mit Schnabelwalen, Pottwalen und Orcas, um nur einige zu nennen.
„D-Tags sind nützlich, um das Verhalten aller Meeressäuger zu studieren, aber ihre Stärken kommen bei Tieren zum Tragen, die jeweils nur für ein paar Sekunden an die Oberfläche kommen“, sagte er. „Mit dieser Technologie kann man das Verhalten von Tieren im Stockdunkel der Mitternacht, eine Meile unter der Meeresoberfläche, mit der gleichen Detailgenauigkeit aufzeichnen, wie man es in einem Labor könnte.“
Die Hardware, die hinter diesen Leistungen steht, besteht aus Hydrophonen, um Geräusche bis zu 196 KiloHertz zu erfassen, sowie einem Beschleunigungsmesser und Magnetometer, um die Orientierung der Tiere 50 Mal pro Sekunde zu messen, während sie schwimmen. Es enthält auch 6 Gigabyte Speicher, eine Batterie, die bis zu 24 Stunden hält, und einen Salzwasserschalter, der das Gerät einschaltet, sobald es ins Wasser kommt.
Technologisch gesehen, so Johnson, unterscheiden sich einige dieser Komponenten nicht sehr von denen, die in beliebten tragbaren digitalen Mediengeräten wie dem iPod zu finden sind. Er merkte an, dass zukünftige Generationen des Geräts auch Global Positioning System-Empfänger enthalten könnten, die jedes Mal, wenn das zu untersuchende Tier an die Oberfläche kommt, einen Wegpunkt aufnehmen können.
„Je mehr Funktionalität wir hinzufügen können, desto besser“, sagte er über das 3.000-Dollar-Gerät.
Keines dieser ausgeklügelten Geräte würde in der Tiefsee ohne Schutz vor dem Druck überleben. Deshalb ist die Technologie sicher in einem mit Öl gefüllten Polyurethan-Gehäuse in der Größe eines Handys untergebracht. Das Gehäuse wird mit einem Satz von Silikon-Saugnäpfen für durchschnittlich acht bis 12 Stunden an einem Wal befestigt. Die Wissenschaftler nähern sich mit dem Boot und befestigen das Gerät mit einer Handstange.
Natürlich ist das Anbringen eines D-Tags nicht einfach; derzeit, so Johnson, gibt es nur eine Handvoll Forscher, die die Technik beherrschen. Da die Tags bei der WHOI und anderen Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt immer weiter verbreitet werden, plant er Workshops, um die Lernkurve zu begradigen.