Herrie in de diepte

Stil is het niet in de oceaan. Seismische metingen, olie- en gasboringen, militaire oefeningen met sonars en scheepvaartverkeer maken heel wat lawaai. Over de invloed daarvan op de zeezoogdieren komen nu spaarzaam gegevens boven water.

Afgelopen mei strandden er plotseling dertien bruinvissen in de Puget Sound, een diepe baai nabij de West-Amerikaanse stad Seattle. Kort daarvoor, op 5 mei, was het marineschip USS Shoup door de baai gevaren en toen al waren walviskenner Ken Balcomb en zijn collega's van het Center for Whale Research al merkwaardige zaken opgevallen. Toen het schip in de buurt kwam begonnen verschillende soorten walvissen in de baai zich vreemd te gedragen. Een dwergvinvis maakte zich snel en kennelijk in paniek uit de voeten, een groep Dall's bruinvissen vluchtte een zijarm van de baai in.

De Nederlandse orca-onderzoekster Astrid van Ginneken, die nauw samenwerkt met Balcomb, bezocht de onderzoeksgroep vlak na het incident. Ze bekeek er video-opnamen van het incident: ``De orcagroep die wij al jaren volgen, de zogeheten J-pod, stopte plotseling met eten. Ze gingen heel langzaam zwemmen, bij elkaar, en kwamen heel dicht aan de kant.''

Normaal stranden er in de maand mei gemiddeld één of twee bruinvissen in de Puget Sound. Dat er nu dertien aanspoelden was een duidelijk teken dat er iets ongewoons aan de hand was. De sonar van de USS Shoup zond pings uit van meer dan 230 decibel op een frequentie van 3 kHz. Volgens Van Ginneken, die de opnamen heeft bekeken en beluisterd, was het geluid van de sonar zo hard, dat het de lucht-waterbarrière passeerde en je het zelfs op het strand kon horen. ``Dat ging van ieeeeeeieeeeiieeee, het was onverdraaglijk, het deed pijn aan je oren. De orca's moeten hebben begrepen dat er geen ontkomen aan was en ze deden geen poging om te vluchten.''

Doordat het incident plaatsvond dichtbij de bewoonde wereld en onder het oog van walvisdeskundigen is het een van de best gedocumenteerde gevallen waarbij een militaire sonar zeezoogdieren in paniek brengt en wellicht zelfs doodt. Maar er zijn meer walvis- en dolfijnstrandingen die achteraf in verband kunnen worden gebracht met proeven met luide sonars.

In maart 1996 hield een NAVO-vloot een oefening in de Middellandse Zee, waarna twaalf spitssnuitdolfijnen aanspoelden op de Griekse kust. In mei 2000 voerde de Amerikaanse marine een test uit met een nieuw type sonar in de diepe troggen en canyons rond de Bahama's, waarna er prompt zestien walvissen en dolfijnen op de omliggende eilanden strandden. Tien dieren konden nog terug in zee worden geleid en misschien hebben zij het zo overleefd, maar voor vijf Cuvier spitssnuitdolfijnen en een Blaiville's spitssnuitdolfijn kwam de menselijke hulp te laat.

Van Ginniken: ``Ken Balcomb heeft toen aan de bel getrokken. Hij heeft tijdens de Vietnam-oorlog zelf in de marine met sonar gewerkt, en is daarna in het walvisonderzoek beland. Hij vermoedde een relatie tussen de test en de strandingen en heeft CT-scans laten uitvoeren op een aantal van de gestrande dieren. Allemaal bleken ze bloedingen in het binnenoor te hebben. Na twee jaar onderzoek heeft de US Navy moeten toegeven dat dit met hun test te maken kon hebben.''

Sonar

Ook de in de Puget Sound aangespoelde bruinvissen worden op dit moment door een speciaal team van wetenschappers met een CT-scanner onderzocht. Balcomb heeft al één bruinvis vooruit laten onderzoeken, en ook dit dier bleek bloedingen in het binnenoor te hebben.

``Het lijkt erop dat de intense sonar met name schadelijk is voor spitssnuitdolfijnen'', zegt de Nederlandse zeezoogdierdeskundige Ron Kastelein, die half mei het symposium Ecological Consequences of Underwater Sound bezocht in San Antonio, Texas. Hij hoorde er het laatste nieuws over de stand van het wetenschappelijk onderzoek naar de sonargerelateerde strandingen. ``Spitssnuitdolfijnen duiken zeer diep en hebben een zeer doorbloede kop. De meloen (het geluidsconcentrerende vetlichaam in de kop), de hersenen en onderkaak moeten goed doorbloed zijn, omdat deze vitale organen ook op duizend meter diepte op temperatuur moeten blijven. Dat maakt deze diersoorten wellicht extra kwetsbaar voor laagfrequente geluiden.''

Zo'n bloeding in het binnenoor is op zichzelf niet dodelijk, legt Kastelein uit. ``Maar het kan bijvoorbeeld wel het evenwichtsorgaan verstoren, waardoor het dier zich vreemd gaat gedragen. Ik denk dat het zichzelf stranden het laatste instinct is van de dieren. Zij willen koste wat kost blijven ademhalen. Maar de dieren gaan dan dood door oververhitting en doordat het eigen gewicht zoveel druk op de borstkas geeft dat zij niet meer kunnen ademhalen.''

Wat de sonar precies aanricht in het lichaam van de dieren, is nog onduidelijk. Wetenschappers hebben verschillende theorieën. Zeezoogdieren zijn aangepast aan het leven onder water en hebben een speciale gashuishouding die hen beschermt tegen duikersziekte. Maar door harde geluiden op grote diepte zou het in het bloed opgeloste gas plotseling grotere belletjes kunnen vormen. Die zouden de bloedtoevoer naar de haarvaten van de hersenen kunnen belemmeren. Ook kunnen de met lucht gevulde holtes in het lichaam gaan resoneren door het geluid, en dat kan schade aan de longen veroorzaken en de dieren in paniek brengen.

``Van spitssnuitdolfijnen is maar weinig bekend'', zegt Kastelein. ``Ze komen slechts kort aan de oppervlakte. Over hun biologie weten we vrijwel niets, alleen dat ze vooral inktvis eten. Er bestaan vijf of zes soorten waarvan er één, de butskop, soms ook Nederlandse wateren aandoet. Eén soort is zelfs nog nooit levend gezien, men kent er alleen een schedel van.''

Dat er in de Puget Sound vooral bruinvissen slachtoffer waren, kan komen doordat deze soort een extreem gevoelig gehoor heeft. Kastelein: ``Bruinvissen hebben het gevoeligste gehoor van alle geteste zoogdieren, zelfs gevoeliger dan dat van vleermuizen. Zij hebben een hoge sonarfrequentie maar een lage geluidsamplitude, vergeleken met andere dolfijnsoorten fluisteren ze.''

De marine wil ervaring opdoen met laagfrequente sonar, omdat alleen daarmee de nieuwe generatie superstille dieselelektrische duikboten zijn op te sporen voordat zij binnen vuurafstand van het eigen marineschip komen. Het Amerikaanse systeem, LFA SURTASS (Low Frequency Array Surveillance Towed Array Sensor System), werkt met een volume van 230 decibel en frequenties tussen 3,5 en 7,5 kHz.

De hydrofoons die de marine inzet voor de laagfrequente sonar zijn van formaat. Kastelein: ``Het zijn enorme boxen ter grootte van een kleine auto. Hoe lager de frequentie van het geluid dat je wilt produceren, hoe groter de luidspreker zal moeten zijn. De schepen hebben een gigantisch ruim waarin de achttien boxen onderling met dikke ankerkettingen verbonden liggen opgeslagen. Eén zo'n box zendt naar alle richtingen. Met een serie van zulke boxen in het water kan het geluid beter gericht worden. Zo kunnen onderzeeërs actief worden gevolgd.''

Opstijgende raket

Het volume van LFA SURTASS is wel eens vergeleken met het geluid van een opstijgende raket op zes meter afstand. Maar volgens Kastelein is die vergelijking absurd. ``Geluidsniveaus onder water zijn niet zonder meer te vergelijken met geluidsniveaus in de lucht. Door het water verplaatst het geluid zich heel anders en ook het buiten- en middenoor functioneren onder water anders dan in de lucht. Geluid van 200 decibel onder water is dus heel wat anders dan 200 decibel in de lucht.''

Laagfrequente sonars hebben misschien het meest zichtbare effect op zeegzoogdieren, en dat probleem krijgt daardoor al gauw de meeste aandacht. ``Het gaat hier om tientallen dode dieren, geen honderden'', zegt Kastelein. Maar het effect van andere menselijke geluidsbronnen kan de ecologie van de oceanen en zeeën even goed verstoren. ``Op zee zijn explosies van allerlei aard. Die plotselinge harde geluiden, bijvoorbeeld veroorzaakt door seismisch onderzoek of het testen van nieuwe munitie, kunnen leiden tot een `popconcert effect', waarbij het gehoor tijdelijk minder gevoelig wordt. Gebeurt dit vaak, dan kan blijvende schade aan het gehoor optreden. Ook heien in zee kan een enorme invloed hebben op gedrag en fysiologie van zeezoogdieren. Het zijn erg harde klappen en vissen in de buurt kan je soms massaal boven zien komen drijven.''

Daarnaast leiden het intensieve scheepvaartverkeer, windmolens in zee, en subsone geluidsproeven tot een meer continu achtergrondlawaai dat de natuurlijke communicatie van zeezoogdieren kan verstoren. Hoe ernstig dit probleem is, en hoe schade is te voorkomen, heeft de wetenschap nog nauwelijks onderzocht.

Veel wordt nu in het werk gesteld om de kennisachterstand in te halen. Aan de Cornell University in Ithaca (New York) zal ook een speciale bibliotheek worden ingericht voor geluiden van zeezoogdieren, zo vernam Kastelein op het congres. ``Alle akoestische opnamen van zeezoogdieren die ooit door wetenschappers zijn gemaakt, zullen daar digitaal worden opgeslagen. De gegevens uit deze bibliotheek zullen via internet voor iedereen vrij toegankelijk worden. Het gebouw staat er al en de eerste gegevens zullen in de herfst on line komen. Het zal het onderzoek wereldwijd enorm vooruit helpen. Het punt is dat de modellen voor de mate van overlast die door de mens veroorzaakte geluidsbronnen veroorzaken al heel ver ontwikkeld zijn, maar dat de essentiële basisgegevens, zoals de gehoorgevoeligheid van veel verschillende soorten, ontbreken. Pas als je dat weet, kun je goede normen opstellen.''

Dat er tussen zeezoogdieren zoveel verschillen zijn, is pas een inzicht van de laatste tijd, zegt Kastelein. ``De Amerikanen hebben altijd veel onderzoek gedaan aan de tuimelaar (de `Flipper'-dolfijn) en gingen er aanvankelijk voetstoots van uit dat alle andere dolfijnensoorten net zo waren. Maar de verschillen zijn groot en dat maakt het opstellen van normen extra moeilijk. Er zijn 65 soorten tandwalvissen, maar daarvan is bij nog geen vijf procent de gehoorgevoeligheid onderzocht. Daarnaast verschilt de geluidsverspreiding ook sterk per gebied. Een canyon onder water kan het geluid versterken door weerkaatsingen, en ook de druk, zoutgradiënten en temperatuurgradiënten hebben invloed op de versterking van het geluid. Daar moet men ook rekening mee houden.''

Een nieuwe techniek is het razendsnel doormeten van de reactie in de hersenstam op verschillende geluiden bij gestrande of in netten verstrikt geraakte baleinwalvissen of potvissen. Kastelein: ``Men plakt elektrodes op de huid van het gevangen of nog levend gestrande dier en speelt heel snel een geluidsriedel af. Zo bepalen ze snel de gehoorgevoeligheid voor de verschillende toonhoogten. Dat is een beetje grof, maar zo kunnen wetenschappers in een half uur de informatie vergaren waar zij met gedragsonderzoek een jaar over doen.''

Trekroutes

De biologen krijgen overigens ook wel eens hulp van de marine. Met behulp van satellieten, radar en sonar proberen biologen zicht te krijgen op de trekroutes en foerageergebieden van walvisachtigen. Sinds kort heeft een select groepje biologen ook toegang gekregen tot het wereldwijde netwerk van onderwatermicrofoons van de Amerikaanse marine. Met dit zogeheten SOund SUrveillance System (SOSUS) kunnen schepen overal ter wereld worden gevolgd aan de hand van het motorgeluid. Het systeem werd tijdens de Koude Oorlog zorgvuldig geheimgehouden, maar staat nu open voor de wetenschap. Kastelein: ``De betrokken onderzoekers zijn werkelijk in een soort James Bond-situatie terechtgekomen. In een atoomvrije bunker kunnen zij van achter de computer een enkele blauwe vinvis volgen die op tienduizend kilometer afstand ergens in de oceaan rondzwemt. Aan de karakteristieke zang van baleinwalvissen zijn de individuele dieren te herkennen. Voor het eerst kunnen biologen zo in kaart brengen waar die dieren zich precies ophouden en hoe hun migratieroutes verlopen.''

Het Amerikaanse Congres staat op het punt de Amerikaanse marine vrijstelling te verlenen voor proeven met de LFA SURTASS. Zeezoogdieren hebben in de VS wettelijk een streng beschermde status en daarom zijn dit soort militaire activiteiten feitelijk verboden. Maar de meeste biologen, onder wie zowel Balcomb als Kastelein, zien in dat deze sonar een belangrijk onderdeel is van de nationale veiligheid. Zij hopen dat de marine bereid is zoveel mogelijk rekening te houden met zeezoogdieren. Als er ooit een zeeoorlog uitbreekt, dan zullen de spitssnuitdolfijnen waarschijnlijk de eerste slachtoffers zijn.