Als die Morgendämmerung über San Juan Island anbrach, stand ein Team von Wissenschaftlern auf dem Deck eines Lastkahns und wickelte über eine Meile Glasfaserkabel in die kalten Gewässer der Salish Sea ab. Mithilfe von Stirnlampen führten sie die Leine vom felsigen Ufer bis zum Meeresboden – der Heimat der Orcas der Region.
Das ehrgeizige Projekt basiert auf der Prämisse, dass dieselben haarfeinen Stränge, die Internetsignale übertragen, in ein kontinuierliches Unterwassermikrofon umgewandelt werden können. Sein Zweck: das Klicken, Rufen und Pfeifen vorbeiziehender Wale zu erfassen und wichtige Daten über ihre Reaktionen auf Schiffsverkehr, Nahrungsmittelknappheit und Klimawandel zu liefern. Im Erfolgsfall könnten die tausenden Kilometer bestehenden Glasfaserkabel, die kreuz und quer über den Meeresboden verlaufen, zu einem riesigen globalen Abhörnetzwerk werden und die Naturschutzbemühungen weltweit revolutionieren.
Die Technologie namens Distributed Acoustic Sensing (DAS) wurde entwickelt, um Pipelines zu überwachen und Infrastrukturprobleme zu erkennen. Jetzt passen Wissenschaftler der University of Washington es an, um auf den Ozean zu hören. Im Gegensatz zu herkömmlichen Hydrophonen, die von einem einzigen Ort aus abhören, verwandelt DAS das gesamte Kabel in einen Sensor, der es ermöglicht, den genauen Standort eines Tieres zu lokalisieren und die Richtung zu bestimmen, in die es sich bewegt.
„Wir können uns vorstellen, dass wir entlang des Kabels Tausende von Hydrophonen haben, die kontinuierlich Daten aufzeichnen“, sagte Shima Abadi, Professorin an der University of Washington Bothell School of STEM und der University of Washington School of Oceanography. „Wir können viel besser wissen, wo sich die Tiere befinden, und mehr über ihre Migrationsmuster erfahren als mit Hydrophonen.“
Die Forscher haben bereits nachgewiesen, dass die Technologie bei großen Bartenwalen funktioniert. In einem Test vor der Küste Oregons zeichneten sie mithilfe vorhandener Telekommunikationskabel das niederfrequente Grollen von Finn- und Blauwalen auf.
Aber Orcas stellen eine größere Herausforderung dar: Ihre Klicks und Rufe arbeiten mit hohen Frequenzen, bei denen die Technologie noch nicht getestet wurde.
Kampf ums Überleben
Es steht viel auf dem Spiel. Die in der Salishsee häufig lebenden Southern Resident Orcas sind mit einer Population von etwa 75 Exemplaren gefährdet. Die Wale sind einer dreifachen Bedrohung ausgesetzt: Lärmbelästigung unter Wasser, giftige Schadstoffe und Nahrungsknappheit.
„Wir haben einen vom Aussterben bedrohten Schwertwal, der versucht, eine vom Aussterben bedrohte Lachsart zu fressen“, sagte Scott Veirs, Präsident von Beam Reach Marine Science and Sustainability, einer Organisation, die Open-Source-Akustiksysteme für den Walschutz entwickelt.
Die Zahl der Chinook-Lachse, auf die Orcas angewiesen sind, ist dramatisch zurückgegangen. Seit die Pacific Salmon Commission 1984 mit der Erfassung der Zahlen begann, sind die Populationen aufgrund von Lebensraumverlust, Überfischung, Staudämmen und Klimawandel um 60 % zurückgegangen.
Orcas nutzen Echoortung – schnelle Klickgeräusche, die von Objekten abprallen –, um Lachse in trübem Wasser zu finden. Schiffslärm kann diese Klickgeräusche überdecken und die Jagd erschweren.
Wenn DAS wie erhofft funktioniert, könnte es Naturschützern Echtzeitinformationen zum Schutz der Wale liefern. Wenn das System beispielsweise Orcas auf dem Weg nach Süden in Richtung Seattle erkennt und deren Reisegeschwindigkeit berechnet, könnten Wissenschaftler Washington State Ferries alarmieren, laute Aktivitäten zu verschieben oder langsamer zu fahren, bis die Wale vorbeikommen.
„Es wird sicherlich zu einem dynamischen Management und einer langfristigen Politik beitragen, die echte Vorteile für die Wale haben wird“, sagte Veirs.
Die Technologie würde auch grundlegende Fragen zum Verhalten von Orcas beantworten, die den Wissenschaftlern bisher verborgen blieben, etwa die Feststellung, ob sich ihre Kommunikation ändert, wenn sie sich in unterschiedlichen Verhaltenszuständen befinden, und wie sie gemeinsam jagen. Es könnte Forschern sogar ermöglichen, zu identifizieren, welches Geräusch von einem bestimmten Wal kommt – eine Art Spracherkennung für Orcas.
Jenseits des Salish-Meeres
Die Auswirkungen reichen weit über die Salish-See hinaus. Mit rund 870.000 Meilen (1,4 Millionen Kilometern) Glasfaserkabeln, die weltweit bereits unter Wasser verlegt sind, ist die Infrastruktur für die Meeresüberwachung weitgehend vorhanden. Es muss nur angetippt werden.
„Eine der größten Herausforderungen für den Umgang mit Wildtieren, die Erhaltung der Artenvielfalt und die Bekämpfung des Klimawandels besteht darin, dass es insgesamt einfach an Daten mangelt“, sagte Yuta Masuda, Wissenschaftsdirektorin bei Allen Family Philanthropies, die zur Finanzierung des Projekts beigetragen hat.
Der Zeitpunkt ist entscheidend. Im Januar tritt der Hochseevertrag in Kraft, der neue Meeresschutzgebiete in internationalen Gewässern ermöglicht. Aber Wissenschaftler verstehen immer noch nicht, wie sich menschliche Aktivitäten auf die meisten Meeresarten auswirken oder wo Schutzmaßnahmen am nötigsten sind. Ein so umfangreicher Datensatz wie der, den das globale Netz von Unterseekabeln liefern könnte, könnte dabei helfen, zu bestimmen, welche Gebiete vorrangig geschützt werden sollten.
„Wir glauben, dass dies vielversprechend ist, um diese wichtigen Datenlücken zu schließen“, sagte Masuda.
Zurück auf dem Lastkahn stand das Team vor einer heiklen Aufgabe: zwei Fasern über der rollenden Dünung miteinander zu verschmelzen. Sie hatten Mühe, die Stränge in einem Fusionsspleißgerät auszurichten, einem Gerät, das die Faserenden präzise positioniert, bevor sie mit elektrischem Strom zusammengeschmolzen werden. Das Boot schaukelte. Sie hielten ihre Hände fest und versuchten es immer wieder. Endlich hat die Schweißnaht gehalten.
Bald begannen die Daten an einen Computer an Land zu fließen und erschienen als Wasserfalldiagramme – kaskadierende Visualisierungen, die Schallfrequenzen über die Zeit hinweg zeigen. In der Nähe standen auf das Wasser gerichtete Kameras bereit, sodass die Forscher bei Erkennung einer Lautäußerung ein Verhalten mit einem bestimmten Ruf verknüpfen konnten.
Jetzt mussten wir nur noch sitzen und auf die Orcas warten.
