Forskere bygde verdens største dyrefelle for å finne ut hva hvalen hører

– Våre funn kommer til å forandre reglene for hva slags støy mennesker kan slippe ut i havet, sier forsker Petter Kvadsheim.

En av hvalene som ble fanget svømte inn sammen med ett tonn sild. Det gjorde at forskerne ikke klarte å gjennomføre hørselstestene og måtte slippe hvalen ut med uforrettet sak. Foto: Jeppe Balle

Både oljeindustrien og Forsvaret slipper ut mye støy i havet. Spunting, seismiske undersøkelser, detonasjoner og sonarbruk kan forstyrre og skade dyrelivet.

Lyd sprer seg nemlig godt i vann. Derfor bruker dyr i havet lyd og hørsel når de skal lete etter mat, orientere seg og kommunisere. Når vi mennesker sender ut lyd kan det skade dyr på flere måter

  • De kan skremmes bort fra matfatet.
  • De kan få hørselsskader
  • Menneskestøy kan svekke dyrenes evne til å orientere seg og finne mat.

– Det blir som når vi sitter på puben og ikke hører hverandre på grunn av den høye musikken. Eller at noen slår av lyset når du er på supermarkedet for å handle mat, sier forsker Petter Kvadsheim

Derfor har både norske og internasjonale myndigheter vedtatt regler som skal begrense støyutslipp.

Når Forsvaret øver med sonar må de for eksempel speide etter hval og sørge for å redusere effekten på sonarene hvis dyr nærmer seg.

Hva er sonar?

Av engelsk: Sound NAvigation and Ranging

Sonar er et instrument som oppdager objekter under vann ved å sende ut og lytte etter lydsignaler. Militæret bruker sonar til å finne neddykkede ubåter og miner. I fiskeindustrien brukes sonar til å søke etter fiskestimer.

Det skilles mellom aktive og passive sonarer. Aktive sonarer sender ut lydpulser. Ekkoene som kommer tilbake, kan avsløre hva som befinner seg under overflaten og hvor lang unna det er. Passive sonarer mottar og analyserer lyd fra omgivelsene uten å avgi lyd selv.

Sonarer brukes til ulike formål både militært og sivilt. Militære antiubåt-sonarer bruker frekvenser på 1-10 kHz, men minejaktsonarer, fiskerisonarer og ekkolodd typisk bruker mye høyere frekvenser fra 20kHz og oppover.

Ekkolodd er en høyfrekvent sonar som måler vanndybde og kan søke etter fisk under et fartøy. Ekkoloddet sender korte lydpulser nedover mot sjøbunnen. Ved å måle tiden lydpulsen bruker fra den sendes ut, til den kommer tilbake (ekko) kan man beregne avstanden til det som reflekterte lyden.

Huller i kunnskapen

Disse reglene er basert på forskning og eksisterende kunnskap. Men kunnskapen har vært til dels hullete og mangelfull. Det finnes flere undersøkelser som viser hva slags lyder fisker, seler og tannhvaler som delfiner og spekkhuggere hører.

Men hittil har det vært en gåte hva slags lyder bardehvalene – de aller største havpattedyrene – oppfatter. Det er rett og slett ingen som har klart å fange slike hvaler levende for å gjøre undersøkelsene.

DSC03070.jpg
En vågehval har svømt inn i ventebassenget. I bakgrunnen gjør forskerne seg klare for å få den inne i merden der hørselstestene skjer. Foto: Rune Roland

Dette kunnskapshullet ønsker amerikanske myndigheter som regulerer maritime aktiviteter å fylle. Derfor lyste de i 2018 ut en konkurranse for å kartlegge bardehvalenes hørsel.

Et norsk-amerikansk forskerteam var en av vinnerne. De siste fire somrene har de rigget til et gigantisk fangstanlegg og plassert ut flere kilometer med nett i havet utenfor Lofoten for å fange vågehval levende og teste hva slags lyder de oppfatter.

Fangstmetoden og forsøket kan du hør mer om i denne podkasten:

Slik testes de hørselen

Hvalene ble ledet inn i en fiskemerde. Når hvalen var inne i merden, løftet forskerne et nett slik at hvalen til slutt ble hengende i en hengekøye i vannet.

Så plasserte forskerne elektroder på hvalen. Disse elektrodene er små sugekopper som sitter på huden og registrerer nervesignalene som øret sender til hjernen når dyret hører en lyd. Samme metode brukes for å teste hørselen når man mistenker hørselsskader hos spedbarn.

Før dyrene ble sluppet fri festet forskerne en satellittsender til ryggfinnen slik at vi kan følge med på at hvalene har det bra etter håndteringen.

DSC03396.jpg
En ferdig hørselstestet vågehval med satelittsender på ryggfinnen. Foto: Rune Roland
IMG_5025.jpg
Hvalen er på plass i "hengekøya" og en av forskerrne har tatt turen ut i vannet for å feste måleelektrodene til hvalkroppen med sugekopper. Foto: Chris Fischer

 

Her har hvalene som ble testet i 2024 vandret.

24august24.jpg
Hvalene som ble testet i år har vært på en imponerende vandring i sommer. Den ene har beitet  rett sør for Spitsbergen de siste ukene. Den andre  var en tur øst for Bjørnøya, før den vendte snuten mot sørvest. 24. august svømte den ca. 100 nautisk mil nørdvest for Lofoten. Illustrasjon Lars Kleivane

 

Ultralyd

Etter to sesonger med justering av fangstanlegget, lyktes forskerteamet. I 2023 og 2024 klarte de å hente inn hørselsdata fra fire vågehvaler.

Resultatene fra testene i Lofoten er allerede sendt inn til publisering i det anerkjente tidsskriftet Science. Selve metoden for å fange dem ble publisert i en vitenskapelig artikkel i Aquatic Mammals Journal tidligere i sommer.

– Vår foreløpige konklusjon er at vågehvaler hører et mye bredere frekvensbilde enn det man trodde. Vågehvalene hører i hvert fall over 40 kHz, kanskje opp mot 60-70 kHz, sier Kvadsheim.

Vi mennesker kan til sammenligning høre lyder opp til 20 kHz, men menneskeøret er mest følsomt for lyder mellom 1 og 4 kHz.

– Det vil si at bardehvaler kan høre ultralyd, altså lyder som for oss mennesker er for høyfrekvent til å være hørbar, sier Kvadsheim.

Forskere har antatt at dyr hører frekvenser i nærheten av lydene de selv lager. Bardehvaler er store dyr. Når de selv lager lyd, er den veldig lavfrekvent.

– Vi vet at delfiner og spekkhuggere kan høre fiskerisonarer og ekkolodd, men har antatt at bardehvalene ikke kan høre slike lyder. Det viser seg at dette ikke stemmer. Bardehvaler kan høre i alle fall noen av sonarfrekvensene veldig godt, sier Kvadsheim.

Da ekkolodd ble vanlig på fiskefartøy på 1960 og 1970 tallet hevdet hvalfangere at vågehvalen kunne reagere på ekkoloddet og stikke av. Den dag i dag slår hvalfangere av ekkoloddet fordi de tror det skremmer hvalen.

Dette har vi forskere ikke helt trodd på, fordi vi har antatt at disse store dyrene ikke kan høre slik ultralyd. Der tok vi feil. Det kan de altså, sier Kvadsheim.

Han understreker at fisk ikke kan høre sonarer og ekkolodd. Det finnes det faktisk forskning på.

DJI_20240607202001_0012_D.jpg
Dronefoto viser omfanget av fangstanlegget forskerne har bygget. Testbassenget skimtes øverst i bildet. Foto: Jeppe Balle.

Kan høre farlige fiender

Det frekvensområdet vågehvalene hører best ligger rundt 35 kHz. Det er ikke tilfeldig, tror Kvadsheim.

– Dette er omtrent samme frekvens som spekkhuggere bruker når de jakter. Vågehval kan være byttedyr for spekkhuggere. Derfor er det naturlig at individer som oppfatter denne frekvensen i større grad overlever og bringer genene sine videre.

– Kan dere være sikre på at hørselsegenskapene for vågehvaler også gjelder andre og større bardehvaler?

– Nei ikke nødvendigvis, men vi har kommet et langt skritt fremover ved at vi nå har målt hørsel på den minste bardehvalen. Tidligere har man forsøkt å studere hørsel hos disse store dyrene ved å modellere hvordan membraner og knokler i øret hos de store hvalene vibrer ved ulike frekvenser. Problemet er at vi ikke vet hvor god denne tilnærmingen er. Det kan vi nå sjekke for vågehval, og da har vi kanskje også en metode som virker på de virkelig store hvalene som blåhval og finnhval.

DSC03036.jpg
– Jeg føler en enorm lettelse over at vi lyktes, sier forsker Petter Kvadsheim. Foto: Rune Roland.

– En enorm lettelse.

Forsøkene i Lofoten ble møtt med protester fra dyrevernorganisasjoner som mente det ikke var nødvendig å gjøre slike forsøk. Kvadsheim er helt sikker på at kunnskapen kommer dyrene til nytte.

– Våre oppdragsgivere pusher oss for å få dette ut i forskningslitteraturen, slik at de kan begynne å anvende kunnskapen.

– Det er allerede et apparat og et regime for å dra nytte av denne typen kunnskap når den først finnes. For de artene der vi allerede har kunnskap om hørselsterskel, så brukes den til for eksempel å definere sikkerhetssoner rundt seismikk og sonarfartøy.

Kvadsheim har brukt mye av sin tid de siste fire årene på hvalprosjektet i Lofoten.

– Akkurat nå føler jeg en enorm lettelse over at vi lyktes. Dette var et prosjekt med høy risiko og høy gevinst hvis vi fikk det til. Noe liknende har aldri vært gjort før, sier han.

– Vi tok noen små steg hvert år og takket være et fantastisk team som jobbet hardt hver sommer kan vi nå feire at vi er i mål. I hvert fall foreløpig. Vi har fortsatt 50 tonn nøter på lager i Lofoten og noen ideer til hva vi kan finne på som neste prosjekt.

team pic 2024.jpg
Forskerteamet feirer at årets siste hval er testet og satelittmerket. Foto: Chris Fischer

Relevante prosjekt og tema

Prosjekt

Militær oseanografi

Fagområdet militær oseanografi søker å forstå og beskrive de fysiske prosessene som påvirker lydforplantning i havet. Sjøbunnen, havoverflaten og vannvolumet utgjør til sammen den akustiske kanalen som lyden forplanter seg i. Militær oseanografi dekker studier av hele denne kanalen samt metoder som drar militær nytte av kunnskap om undervannsmiljøet. Tidlig forskningsområde Undervannsakustikk er et av de eldste fagområdene ved FFI, og oseanografisk arbeid har alltid vært en sentral oppgave. De første forskningsoppgavene etter at instituttet ble etablert i 1946 handlet om hvordan norske havner kunne beskyttes bedre mot blant annet ubåtangrep. Det krevde kunnskap om både bunnforhold og utvikling av ulike undervannsinstrumenter. FFI arbeider fortsatt med å utvikle teknologi og metoder som gjør det mulig å kartlegge og utnytte kunnskap om lydbildet under vann bedre. Et tyngdepunkt for arbeidet er FFIs enhet ved Karljohansvern i Horten. Undervannsakustikk Sjø og hav er fullt av lyd fra bølger og vind. Mange lyder skapes også av menneskelig aktivitet. I dag kan lyd i havet registreres og analyseres med mange typer teknologi. FFI har blant annet utviklet NILUS (Networked Intelligent Underwater Sensors). NILUS-systemet består av sensorplattformer, også kalt noder. Disse nodene er på størrelse med en stol og kan lett utplasseres på havbunnen. Nodene er utstyrt med hydrofoner og andre sensorer, og kan kobles i nettverk og kommunisere med hverandre. De kan registrere lyd og mange andre fysiske variasjoner i vannet. Teknologien rundt dette utvikles stadig. Lybin er en programvare som FFI har ansvar for. Forkortelsen står for «lydbane intensitetsberegning». Lybin kan beregne sannsynligheten for å oppdage objekter under vann ved hjelp av sonar. Systemet brukes av det norske sjøforsvaret og av en rekke andre nasjoner. Lybin har eksistert i mer enn 30 år, og ble utviklet av Forsvarsmateriell. FFI har vært ansvarlig for videreutviklingen siden år 2000. Lofoten-Vesterålen havobservatorium FFI er partner i LoVe (Lofoten-Vesterålen havobservatorium). Utenfor Lofoten og Vesterålen samler en rekke instrumenter kontinuerlig inn data om hele havmiljøet, inkludert akustisk bakgrunnsstøy. FFI bruker materialet til å se på statistisk variasjon i denne støyen. Dataene fra hydrofonene på havbunnen sjekkes av FFI før de distribueres videre, for å beskytte informasjon om Forsvarets egne fartøy. Sonaren er sentral Både lydhastigheten i vannvolumet og topografien på havbunnen påvirker bruken av sonar. Sonaren er det viktigste instrumentet fartøy har for å orientere seg i dypet. God kjennskap til topografien og egenskapene til havbunnen kan gi store fordeler, for eksempel ved ubåtoperasjoner og mineleting. Innsamling av geofysiske data under vann er en prosess som krever avansert utstyr. Multistråleekkoloddet er en spesiell type sonar. «H.U. Sverdrup II» kan ved hjelp av et slikt ekkolodd kartlegge havbunnen ned til mer enn 3000 meters dyp. Når det «pinger» fanger instrumentet opp svært detaljerte data fra havbunnen. Forskerne om bord kan med ulike instrumenter registrere egenskaper ved hele vannsøylen, også under fart. Kartlegger også for sivil bruk Havbunnskartlegging er også interessant for blant annet oljeindustrien og forskere som studerer klima og miljø. FFI bidrar derfor til kartlegging både for militære forskningsformål og for sivile prosjekter. Et eksempel er Mareano-programmet. FFI har også hjulpet Olje- og energidepartementet med kartlegging. Instituttet har også deltatt i kartlegging for strømkabling til Danmark, på dumpefelt for ammunisjon i Skagerak og den tyske «kvikksølvubåten» utenfor Fedje.
Prosjekt

Hva hører vågehvalen?

Prosjektet vil bli det første som måler hvilke lyder bardehvaler hører. Denne kunnskapen er nødvendig for å beskytte slike dyr fra menneskeskapt lyd i havet.
Prosjekt

Antiubåtkrigføring

Hvordan skal vi bekjempe fiendtlige ubåter best mulig – i dag og i fremtiden?