Как шумовое загрязнение мешает китам ориентироваться в океане
Ещё в 1490 году Леонардо да Винчи заметил, что звук распространяется в воде на большие расстояния. Однако сегодня океаны, некогда тихие, заполнены сотнями судов. Шумовое загрязнение от этого трафика стало серьёзной проблемой для морских животных, включая китов, которые полагаются на звук для коммуникации.
Наша исследовательская группа разрабатывает математические модели, чтобы изучить, как шумовая обстановка влияет на миграцию китов. Согласно последнему исследованию в Movement Ecology, в зависимости от уровня шума в будущем, последствия могут варьироваться от лёгких (китам потребуется больше времени для миграции) до экстремальных (миграция полностью прекратится).
Жизнь в шуме
Поскольку свет плохо распространяется в воде, многие морские животные используют звук для ориентации. Киты способны на сложные вокализации — от знаменитых песен синих и горбатых китов до характерных «бойнговых» звуков малых полосатиков.
Однако с доиндустриальной эпохи условия в океане сильно изменились. Уровень фонового шума увеличился более чем на 20 децибел с 1950 года, что означает 100-кратный рост его интенсивности. Ожидается дальнейший рост судоходства, добычи ресурсов и морского строительства, что усилит шум.
Известно, что шум негативно влияет на морскую жизнь: повышает уровень стресса (связанного с выбросами на берег), мешает находить пищу или партнёра. Однако до конца не ясно, как он влияет на поведение китов, особенно во время их ежегодных дальних миграций.
Три основных воздействия шума
Мы выделили три основных способа влияния шума на миграцию китов:
- Одиночество (Solitude) — снижение радиуса коммуникации.
- Избегание (Avoidance) — стресс и уход из шумных зон.
- Дезориентация (Confusion) — снижение способности определять своё окружение.
Роль математического моделирования
Поскольку невозможно изучать китов в лаборатории, математические модели — полезный инструмент для проверки этих гипотез. Наша последняя модель учитывает все три реакции на шум (избегание, дезориентацию, одиночество).
Модель предсказывает пути миграции отдельных китов, среднее время путешествия и количество звуковых сигналов, которые могут услышать другие киты. В неё включены данные о судоходстве, шуме ветра, течениях, строительной активности и глубине океана. Исследование сфокусировано на Северном море, где доступно много данных.
Изменения в поведении при миграции
Модель показала тревожные изменения в миграционном поведении в зависимости от доминирующего типа воздействия шума:
- Если главный эффект — одиночество: воздействие слабое. Миграция происходит, но медленнее.
- Если главный эффект — дезориентация: воздействие варьируется от слабого до сильного. Миграция может замедлиться или, при сильном шуме, полностью прекратиться, так как киты сбиваются с курса из-за течений и нехватки информации о направлении.
- Если главный эффект — избегание: воздействие варьируется от слабого до экстремального. При небольших шумных зонах киты просто огибают их. Но с ростом шума эти зоны расширяются, пока путь миграции не будет полностью перекрыт, что приведёт к её провалу. В природе это было бы катастрофой для популяции.
К счастью, полный провал миграции целых популяций пока не наблюдается — это прогноз модели для экстремального сценария неконтролируемого роста шума.
Дальнейшие планы включают адаптацию модели для изучения миграций китов у восточного побережья Австралии. Понимание последствий наших действий (рост судоходства, строительство офшорных ветряных электростанций) критически важно для устойчивого сосуществования с морской фауной.