April 17, 2024

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Ein Dämmerungschor, der 18.000 Fuß unter dem Meer zu hören ist

Ein Dämmerungschor, der 18.000 Fuß unter dem Meer zu hören ist

Vor der japanischen Insel Minamitorishima versammeln sich in der Dämmerung, nachdem die Sonne unter dem Horizont versunken ist, die Stimmen vieler Tiere im Chor. An Land ist es nicht zu hören, da die Teilnehmer dieses Refrains Fische sind. Sie singen nicht mit Stimmbändern – sie haben keine –, sondern sie singen, indem sie ihre gasgefüllten Schwimmblasen zusammenziehen, um ein Geräusch wie ein Kazoo zu erzeugen, oder indem sie ihre Flossen oder Zähne reiben, um ein Geräusch wie eine Grille zu erzeugen. Die sich überschneidenden Rufe all dieser Grunzer, Summen, Zwitschern und Kreischen verbinden sich zu einem Chor, der über den weiten Ozean in Entfernungen schwebt, in denen die Sonnenstrahlen verschwinden könnten.

„Licht breitet sich im Meerwasser nicht gut aus, daher ist es in großen Tiefen sehr dunkel“, schrieb Christine Erby, Direktorin des Zentrums für Meereswissenschaften und -technologie an der Curtin University in Perth, in einer E-Mail. „Aber der Ton lässt sich sehr gut übertragen.“

Auch die Gesänge des Fischchors wandern nicht nur über die Wellen, sondern auch unter ihnen. Sie sind Teil der Klanglandschaft des Ozeans, zu der alle von Tieren erzeugten Geräusche, Naturkräfte wie Wind und Erdbeben sowie von Menschenhand geschaffene Technologie gehören. Verschiedene Meeresökosysteme haben unterschiedliche Klanglandschaften, sagte Tzu Hao Lin, ein Forscher und selbst beschriebener „Ozean-Hörer“ an der Academia Sinica in Taiwan. Er widmete sich Untersuchung der akustischen Atmosphäre der Tiefsee. er hat Aufgenommene Audioclips Von hydrothermalen Quellen, der Dämmerungszone und mehr als 18.000 Fuß tiefen Abgrundebenen im Wasser neben der abgelegenen Insel Minamitorishima. In diesen außergewöhnlich tiefen Gewässern glaubte Lin einen Chor von Fischen entdeckt zu haben, die kurz nach Sonnenuntergang sangen und sich um Mitternacht beruhigten. Aber die Aufnahme war so kurz und stellte weniger als einen Tag in der Tiefe dar, dass es sich möglicherweise nur um einen flüchtigen Fleck handelte, um einen flüchtigen Schwarm plappernder Fische.

„Es liegt in der Tiefsee, daher haben wir zunächst nicht wirklich viele wissenschaftliche Fragen“, sagte Lin. „Wir wollen einfach erkunden, was wir entdecken können.“

Lin hatte den Plan, ein Jahr lang die Geräusche des Tiefseeabgrunds aufzuzeichnen. Im März 2020 warf Shinsuke Kawaguchi, ein Forscher der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, ein Unterwasseraufzeichnungsgerät namens Hydrophon über die Seite eines Schiffes südlich von Minamitorishima, das für Zivilisten gesperrt und von dieser isoliert ist. Versandbewegung. Das Hydrophon sank, bis es in einer Tiefe von 18.000 Fuß auf dem Meeresboden landete. Er blieb dort ein Jahr lang, in einem Gebiet, das zu tief und abgelegen war, um fotografiert zu werden, und machte alle vier Stunden zwei Minuten lang Aufnahmen. Als die Forscher das Gerät im darauffolgenden April geborgen hatten – indem sie es aus der Ferne auslösten, seinen Anker zu lösen und mehr als fünf Kilometer an die Oberfläche zu steigen –, stellten sie eine einjährige Aufzeichnung der Geräuschkulisse des Abgrunds sicher, die Lin und Kawaguchi in der Zeitschrift veröffentlichten. Limonologie und Ozeanographie Letzten Herbst.

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Das Hydrophon vom Schiff fallen lassen. | Shinsuke Kawaguchi (JAMSTEC)

Zurück im Labor studierte Lin 4.260 Minuten Aufnahmen. Umliegende Audioclips klingen für das menschliche Ohr oft nicht besonders. „Es ist wie das weiße Rauschen, das von einem kaputten Fernseher kommt“, sagte Lin. Ironischerweise ist der beste Weg, diese Geräusche zu verstehen, sie zu sehen. Lin ließ ein Computerprogramm laufen, das Spektrogramme erzeugt, die Audiodaten visualisieren und Veränderungen der Frequenz und Intensität im Laufe der Zeit aufdecken (hier). Gutes Beispiel Aus Klanglandschaft und zugehörigem Spektrogramm).

Die Daten zeigten, dass der Minamitorishima-Abgrund tagsüber ein ruhiger Ort war, gelegentlich unterbrochen von Pfiffen und Klicken vorbeiziehender Meeressäugetiere oder entfernter Schiffsmotoren. Aber der Abgrund erwachte jede Nacht zum Leben, hallte bei Sonnenuntergang von einem Fischgesang wider und beruhigte sich um Mitternacht. Er fügte hinzu, dass sogar Lin, der nur ein Mensch ist, einen „großen Unterschied“ zwischen Tages- und Nachtgeräuschen hören kann. Er war überrascht. Seine bisherigen Aussagen waren nicht nur ein vorübergehendes Bild. Das Erster Refrain Sie sind zwischen Mai und September täglich von 20 Uhr bis Mitternacht zu hören. Von Dezember bis Juni, a Zweiter Refrain Es schien, auch gegen 20 Uhr

Auf den ersten Blick mag dieser Befund banal erscheinen. Schließlich ist das Meer voller Fische. Aber der Zeitpunkt dieser Fischchöre – die beide in der Dämmerung erklingen – bedeutet, dass zu verschiedenen Tageszeiten im Abgrund unterschiedliche Klänge zu hören sind. Die Forscher konsultierten frühere Studien und fanden heraus, dass ähnliche Abendchöre in weiten Teilen des Pazifiks und Indischen Ozeans in Tiefen von etwa 1.000 Fuß bis über 18.000 Fuß zu hören sind. Die Forscher fragten sich, ob diese Geräusche mit der Fischwanderung zusammenhängen, dem alltäglichen Phänomen, bei dem Milliarden und Abermilliarden Plankton, Fische und andere Tiere nachts zur Meeresoberfläche aufsteigen und im Morgengrauen wieder in die Tiefsee sinken. Wenn Singfische auf diesem vertikalen Weg wandern, können sie in Tiefen absteigen, wo ihre Geräusche bei Sonnenuntergang im Abgrund zu hören sind. Mit anderen Worten: Auch wenn Tiefseelebewesen den Sonnenuntergang möglicherweise nicht sehen, können sie ihn vielleicht hören.

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Ein Diagramm, das erklärt, wie sich Tiefseeschall von der Oberfläche in die Tiefe ausbreitet
Ein Diagramm, das erklärt, wie sich Schall in der Tiefsee ausbreitet. | Tzu Hao Lin

Als Geschöpfe der Sonne halten wir den Takt mit ihr Tagesrhythmus– Unsere inneren Uhren, die im 24-Stunden-Rhythmus als Reaktion auf Licht und Dunkelheit schwingen. Wissenschaftler gehen seit langem davon aus, dass es in der Tiefsee, einer Welt weit entfernt von den Zyklen von Sonnenlicht und Dunkelheit, die einen Großteil des Lebens auf der Erde bestimmen, keine derartigen Rhythmen gibt. Doch als sich die Tiefsee-Erkundungstechnologie verbesserte und es Wissenschaftlern ermöglichte, Tiefseeumgebungen über längere Zeiträume aufzuzeichnen, entdeckten sie zirkadiane Rhythmen in der Tiefsee, die durch biologische Uhren erklärt werden konnten. Zum Beispiel im glitzernden Wasser hydrothermaler Quellen mit einer Tiefe von mehr als 5.500 Fuß, Bathymodeulus thermophilus Muscheln gehorchen einem 24-Stunden-Rhythmus.

Hans van Haaren, ein Experimentalphysiker und physikalischer Ozeanograph am Königlichen Niederländischen Institut für Meeresforschung, der nicht an der Forschung beteiligt war, beobachtete Tiefseeplankton bei einer täglichen vertikalen Wanderung in Tiefen, in denen Veränderungen des Sonnenlichts nicht erkennbar sind. Plankton sammelt sich tagsüber an und verteilt sich nachts in der Nähe der Oberfläche. Diese Bewegungen werden tatsächlich von Planktongruppen ausgelöst, die tief unter der Erde leben. Wenn also Sonnenlicht kein Indikator ist, liegt der Auslöser wahrscheinlich irgendwo im Plankton. „Unsere Haupthypothese war die Kontrolle durch stabile biologische Uhren, obwohl wir die Möglichkeit von akustischem Lärm berücksichtigt haben“, sagte van Haren und fügte hinzu, dass die in der neuen Arbeit enthüllten Klanglandschaften immer noch nicht erklären, wie diese tiefen Planktonpopulationen Migrationen vorantreiben.

Aber unsere inneren Uhren sind nicht ausschließlich biologisch. Sie werden auch durch Umweltsignale synchronisiert, die charmanterweise Zeitgeber genannt werden – abgeleitet vom deutschen Wort für Zeitgeber. Die neue Studie legt nahe, dass das Geräusch wandernder Arten von oben als Geräusch dienen könnte, das es vielen Tiefseearten mit oder ohne biologische Uhren ermöglicht, die Zeit anzuzeigen. Die Identität dieser wandernden Arten bleibt jedoch ein Rätsel, da Lin und Kawaguchi während der Abendchöre keine einzelnen Arten identifizieren konnten. Die genauen Auswirkungen dieser Geräusche auf andere Arten bleiben jedoch eine offene Frage. „Es erscheint seltsam, dass eine Art sich durch Lärm an Raubtiere verrät“, sagte Van Haren.

Obwohl es kaum Forschungsergebnisse gibt, die das Gehör und die Fähigkeit zur Geräuscherzeugung von Tiefseefischen tatsächlich testen, bleibt der Fall bestehen Anatomie Viele Arten scheinen auf das Gehör eingestellt zu sein, mit übergroßen Ohren oder Innenohrstrukturen mit besonderen Anpassungen. „Wir wissen sehr wenig (sehr wenig) über Lebewesen, die in der Tiefsee leben, aber angesichts des Mangels an Licht ist es plausibel, dass viele dieser Arten Geräusche nutzen, um ihre Umgebung wahrzunehmen, zu navigieren und zu kommunizieren“, sagte Irby war nicht an der Studie beteiligt. suchen. Angesichts der täglichen Geräuschmuster, die von Fischen, Meeressäugern und anderen Tieren näher an der Oberfläche abgegeben werden, „wäre es nicht überraschend, wenn benthische Tiefseeorganismen darauf reagieren oder sich so entwickeln würden, dass sie diese Geräusche aus höheren Wasserschichten nutzen.“ Kolumne“, sagte sie.

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Ein großer blauer Pottwal schwimmt in Dominica
Pottwale sind tieftauchende Meeressäugetiere, deren Geräusche große Tiefen erreichen. | Arturo de Frias über Getty Images

Die Aufzeichnung von Lin und Kawaguchi erfasste auch gelegentlich Pfiffe und Echoortungsklicks von vorbeiziehenden Meeressäugern, was ihrer Meinung nach bedeuten könnte, dass das Gebiet ein Forschungsgebiet für Pottwale und Schnabelwale sein könnte. Bestimmte Fisch- und Säugetierarten geben Fressrufe ab, wenn sie der Beute folgen, die vertikal wandern kann, so dass ein Walgesang oder eine Delfinpfeife diese täglichen Muster zeigen würde, bemerkte Erby. Angesichts der hohen Schallgeschwindigkeit im Ozean würden diese Rufe schnell in die Tiefe dringen, „wo sie innerhalb derselben 24-Stunden-Periode rhythmische Muster induzieren können“, sagte Irby.

Lin gibt zu, dass die neuen Daten etwas begrenzt sind und in Abständen von einem Tag mit einem einzelnen Hydrophon erfasst werden. Er würde gerne wieder qualitativ hochwertigere Aufnahmen machen. Irby schlug den Einsatz einer Technologie vor, die die Quelle des Schalls anzeigen könnte, da das Vorhandensein von Schall in großen Tiefen nicht unbedingt darauf hindeutet, dass die Geräusche auch aus großen Tiefen kommen. „Sobald wir die Quelle identifizieren können, haben wir möglicherweise eine viel bessere Vorstellung davon, welches Tier oder welche Art die Geräusche erzeugt, die wir in der Tiefe hören, und letztendlich auch über die Funktion dieser Geräusche“, sagte sie.

Die Tiefseeebenen in der Nähe von Minamitorishima sind voller Manganknollen, die seltene Mineralien enthalten, deren Ausbeutung geplant ist. Tiefseebergbau. Wie jede andere Art des Bergbaus wird auch der Tiefseebergbau ein lautes Geschäft sein, das sowohl Betriebsgeräusche als auch umliegende Schiffe hervorruft. Diese Verschmutzung würde die örtliche Geräuschkulisse überfordern und alle entfernten Polarlichtchöre, Delfinklicks und Walgesänge übertönen. Für Tiefseelebewesen, die diese Geräusche wahrnehmen können, könnte dies so sein, als würde man die Sonne ausblenden. Es bedarf jedoch weiterer Forschung, um die Rolle des Schalls in der Tiefsee zu verstehen und zu verstehen, wie wichtig es ist, ihn zu dämpfen.

„Wenn wir über Tiefseebergbau sprechen, müssen wir wirklich vorsichtig sein, wie sich diese Art von Lärm auf Tiefseeökosysteme auswirkt“, sagte Lin. „Wir wissen immer noch sehr wenig.“