Unterwasserl?rm

Erkl?rfilm: Unterwasserl?rm

Erkl?rfilm: Unterwasserl?rm

Tiere im Meer sind auf Schall angewiesen, um sich zu orientieren, zu kommunizieren, Nahrung zu lokalisieren oder sich vor Feinden zu schützen. Menschgemachter L?rm ver?ndert diesen Lebensraum und kann Tiere st?ren und verletzen. Der Erkl?rfilm ?Unterwasserl?rm“ veranschaulicht, welche Ger?uschquellen es im Meer gibt und welche potentielle Gefahr sie darstellen.

Für Wale und Robben ist die F?higkeit, ihre Umgebung akustisch wahrzunehmen, lebenswichtig. Menschgemachter Unterwasserschall kann ihre H?rf?higkeit kurz oder langfristig beeintr?chtigen, sie aus wichtigen Lebensr?umen vertreiben, zur Ver?nderung wichtiger Verhaltensweisen führen und so die überlebensf?higkeit von Meeress?ugern verschlechtern.

Inhaltsverzeichnis

 

L?rm im Wasser - ein menschgemachtes Problem

Die meisten Wale und Robben, viele Fische und sogar einige Wirbellose, wie die Tintenfische, verwenden Schall für eine Vielzahl von lebenswichtigen Aktivit?ten, beispielsweise zur Kommunikation, Partnersuche, Nahrungssuche, Feindvermeidung oder Navigation. Eine ver?nderte Ger?uschkulisse kann sich negativ auf die biologische Fitness einzelner Tiere und gesamter Populationen auswirken.
Die Ozeane um die Antarktis sind für viele Wale und Robben von ganz besonderer Bedeutung. Hier finden sie im antarktischen Sommer nicht nur ein besonders gutes Nahrungsangebot, sondern auch eine der wenigen Regionen der Welt, die erst wenig durch menschliche Aktivit?ten ?verl?rmt“ ist.

Weltweit steigt die menschgemachte Hintergrundl?rmbelastung in den Meeren an und hat sich in einigen Regionen in den letzten 50 Jahren verdoppelt bis verdreifacht.

Anthropogener Unterwasserl?rm entsteht vor allem beim Schiffsverkehr, dem Einsatz verschiedener Arten von Sonaren, beim Bau und Betrieb von Offshore-Installationen, wie Windenergieanlagen oder ?l- und Gasplattformen sowie durch seismische Aktivit?ten bei der ?l- und Gasexploration und Forschungst?tigkeiten. Unterwasserschall kann sich – abh?ngig von dem Quellschallpegel, der Frequenz sowie den akustischen und geometrischen Eigenschaften des Wasserk?rpers und des Meeresbodens – über gro?e Distanzen ausbreiten. In den Meeren der südlichen Hemisph?re ist es leiser als im Rest der Welt. Hier fahren viel weniger Schiffe, so dass der hieraus resultierende, dominierende tieffrequente Hintergrundl?rm deutlich niedriger ausf?llt.

Menschgemachter Unterwasserschall im Südpolarmeer

Der auf Schiffsverkehr basierte Hintergrundl?rm? liegt in der Südlichen Hemisph?re um 20 dB niedriger als im Rest der Welt. Auch wird in der Antarktis weder nach Bodensch?tzen gesucht noch werden Offshore-Installationen wie Windkraftanlagen gebaut. Für Fahrten in den Meeren nahe des antarktischen Kontinents sind zudem nur wenige Schiffe ausgerüstet. Dafür konzentriert sich die Schifffahrt hier auf die kurze Zeit um den antarktischen Sommer und bestimmte Regionen, zum Beispiel die h?ufig von Touristen und Wissenschaftler besuchte Antarktische Halbinsel.

Die meisten Menschen reisen per Schiff in die Antarktis. In der Saison 2012/2013 waren mindestens 95 Touristenschiffe, 40 Forschungsschiffe und 46 Fischereischiffe in den Meeren um die Antarktis aktiv. Darüber hinaus fahren hier noch weitere Yachten und einige illegale Fischereiboote, von denen die meisten mehrmals pro Saison fahren. Jedes dieser Schiffe bringt überwiegend tieffrequenten kontinuierlichen Schall in den Ozean ein. Forschungsschiffe nutzen zudem Ger?te, wie wissenschaftliche Luftpulser (engl.: Airguns) oder Sonare, die impulshafte Schallwellen mit erheblichen Quellschallpegeln aussenden: Wissenschaftliche Airguns erreichen Spitzenschallpegel von bis zu 250 dB. Sie sind damit 1.000-mal lauter als ein Schiff. Der gr??te Teil dieses L?rms stammt aus dem tiefen Frequenzbereich bis 300 Hz in dem auch die im Südlichen Polarmeer h?ufigen Bartenwale, wie Blauwal oder Buckelwal, überwiegend kommunizieren.

Wie wirkt Unterwasserschall auf Meeress?uger?

Je nach Intensit?t, Dauer und Kontext der Beschallung k?nnen verschiedene Effekte auftreten. Extreme Schallereignisse, wie Unterwassersprengungen, k?nnen zu massiven Verletzungen und letztendlich zum Tod von Tieren führen. Aber auch weniger intensive Schallereignisse, wie der Einsatz von wissenschaftlichen Airguns? zur Erkundung des Meeresbodens, k?nnen dazu führen, dass ein Meeress?uger eine Sch?digung der H?rsysteme (akustisches Trauma) erleidet und kurzfristig oder dauerhaft einen Teil seiner H?rf?higkeit verliert. Ist das Tier weiter von der Schallquelle entfernt, oder handelt es sich um eine weniger laute Quelle, wie etwa Schiffsl?rm, so k?nnen natürliche Verhaltensweisen von Meeress?ugern ver?ndert werden. Akustische St?rungen k?nnen sich vielf?ltig und unterschiedlich auswirken: Viele Wale verlassen ein Gebiet, wenn es zu laut ist (Fluchtverhalten), andere rufen in einem lauten Umfeld selbst lauter oder verstummen ganz (ge?ndertes Kommunikationsverhalten). Durch L?rm im Meer k?nnen die Tiere aber auch abgelenkt sein oder ein Beutetier oder einen gef?hrlichen Pr?dator sp?ter oder gar nicht h?ren (akustische Maskierung).

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Sch?digung des Geh?rs durch Unterwasserschall

Schall, insbesondere impulshafter Schall, kann sich sch?digend auf das H?rverm?gen von Meeress?ugern auswirken und eine tempor?re (TTS) oder permanente (PTS) H?rschwellenverschiebung, also eine ?Schwerh?rigkeit“ ausl?sen. Hierbei führt die hohe Schallintensit?t zu einer überstimulation der Haarzellen (und ihrer unterstützenden Strukturen) im Innenohr. Die Entwicklung einer L?rmschwerh?rigkeit ist von vielen Faktoren abh?ngig: der Dauer der L?rmexposition, der H?he des Schallpegels, des Frequenzspektrums des einwirkenden L?rms, dem Vorhandensein eventueller L?rmpausen, der Vorbelastung und weiterer individueller Faktoren.

Die TTS ist eine zeitweise Ermüdung des Geh?rs, die von biochemischen und physischen Prozessen ausgel?st wird und im Prinzip reversibel ist. Im Verlauf von Stunden oder Tagen kommt es meist zu einer Normalisierung der H?rschwelle. Trotzdem kann sie langfristig zur neuronalen Degeneration der synaptischen Kontakte zwischen Haarzellen und Nervengewebe und dadurch zu einer sp?teren Schwerh?rigkeit im Alter führen. Hierzu gibt es nur sehr wenige Untersuchungen an Meeress?ugetieren und keine an Gro?walen. Wenig ist darüber bekannt, wie sich wiederholtes Ausl?sen einer TTS auswirkt. Forschungen an M?usen und Meerschweinchen weisen darauf hin, dass die mehrfache Ausl?sung einer TTS zu kumulativen Schadeffekten führen kann. Bei Versuchen an einem Schweinswal, der einzigen in Deutschland heimischen Walart, wurden durch einen einzigen Schall-?Schuss“ mit einer Airgun? eine TTS ausgel?st und hierbei ein Spitzenschalldruck von 194 dB direkt an dem Schweinswal gemessen.

Für Schweinswale in Deutschland hat das ⁠BMUB⁠ ein Schallschutzkonzept ver?ffentlicht, das die Empfehlung des ⁠UBA⁠ für ein duales L?rmschutz-Kriteriums übernommen hat: Schweinswale sollen bei Rammarbeiten zu Offshore-Windkraftanlagen keinen L?rmpegeln ausgesetzt werden, die zu einer Beeintr?chtigung des Geh?rs im Sinne einer TTS führen k?nnen. In einer Entfernung von 750 Metern von der Schallquelle dürfen daher für ein Einzelereignis ein Schallexpositionspegel (SEL) von 160 dB und ein Spitzenschalldruckpegel (SPLp-p) von 190 dB nicht überschritten werden, wenn Sch?den an Schweinswalen nach derzeitigem Stand des Wissens ausgeschlossen werden sollen. Für Wale im Südpolarmeer gibt es noch keine entsprechenden Schutzwerte. Das UBA setzt sich international dafür ein, dass für die in der Antarktis heimischen 20 marinen S?ugetiere (Wale und Robben) ein Schallschutzkonzept entwickelt wird.

 

St?rung durch Unterwasserschall

Menschengemachter L?rm kann, auch wenn er sich nicht direkt verletzend auswirkt, durch seine st?rende Wirkung negative Auswirkungen auf die überlebensf?higkeit von Individuen oder ganzen Populationen haben. Von Schiffen und Forschungsger?ten ausgesandte tieffrequente Schallwellen erfahren eine geringere D?mpfung als h?here Frequenzen und k?nnen daher weiter und lauter im Meer wahrgenommen werden. Impulshafte Schallquellen, wie Airguns, k?nnen so noch in mehr als 1.000 km Entfernung über ganze Ozeanbeckens hinweg geh?rt werden.

Anthropogener Unterwasserschall kann so st?rend sein, dass er Meeress?ugern aus relevanten Lebensr?umen vertreiben, wichtiger Verhaltensweisen unterbrechen oder eine ?nderung der Kommunikationsstrategie bewirken kann. Derartiger L?rm kann darüber hinaus auch zur ?akustischen Maskierung“ von Umgebungssignalen führen: Werden Schallsignale aus der Umgebung überdeckt, also quasi das ?Sehfeld“ von marinen S?ugetieren verkleinert, so kann dies die biologische Fitness von bereits gef?hrdeten Tierarten wie z.B. Blau- oder Finnwal verschlechtern.

  • Akustisch ausgel?ste Verhaltens?nderungen k?nnen sich in vielf?ltiger Weise auswirken. Die am einfachsten nachzuweisende Auswirkung ist das Meideverhalten: St?rungen k?nnen zu dazu führen, dass Tiere den beschallten Bereich verlassen, um St?rschall auszuweichen. Akustische St?rungen k?nnen aber auch zur Unterbrechung der Nahrungsaufnahme und n?tiger Ruhephasen führen, das Meideverhalten gegenüber Raubfeinden beeinflussen, die Migration behindern oder zu Unterbrechungen bei der Ern?hrung und Aufzucht von Jungtieren führen.
  • Wird die Wahrnehmung von biologisch wichtigen Ger?uschen ?maskiert“, kann dies zum Beispiel die Verkleinerung des akustischen Raumes zur Kommunikation oder zur Nahrungsfindung, aber auch die Reduzierung des Informationsgehaltes von Umgebungssignalen bedingen. Diese Effekte sind vor allem von der St?rke der Schallpegel sowie von den Frequenzanteilen der maskierenden Schallquelle abh?ngig.

Die Quantifizierung dieser Effekte ist komplex und bislang erst in Ans?tzen m?glich. International wird derzeit an der Entwicklung von Modellen gearbeitet, die die Auswirkungen von St?rung auf Populationen von marinen S?ugetieren bewerten und quantifizieren, beispielsweise durch das PCoD-Modell (engl.: Population Consequences of other Disturbances).

Um die m?glichen St?rungseffekte durch laute impulshafte Schallquellen besser zu bewerten, hat das ⁠UBA⁠ eine Studie in Auftrag gegeben, die die Fernwirkung von Airgunsignalen bis in 2000 km analysiert hat. Die entwickelten Modelle? zeigen, dass sich Airgunimpulse ab Entfernungen von 1.000 km zu einem kontinuierlichen Ger?usch ausdehnen und den natürlichen Kommunikationsraum von beispielsweise Blau- und Finnwalen in der Antarktis bis auf 1 % schrumpfen lassen k?nnen.
Um den Einfluss von sch?dlichem L?rm zu minimieren, hat das ⁠BMUB⁠ für die Nordsee ein Schallschutzkonzept entwickelt[1], dass den in Deutschland vorkommenden Schweinswal vor sch?dlichen Einflüssen durch Verletzung und St?rung bewahren soll. Das Schutzkonzept für St?rung basiert auf Studien, die signifikantes Meideverhalten für Schallexpositionspegel (SEL) um 140 dB zeigen.
Für Wale im Südlichen Polarmeer gibt es noch kein entsprechendes Schutzkonzept. Das UBA setzt sich international dafür ein, dass für die in der Antarktis heimischen 20 marinen S?ugetiere (Wale und Robben) ein Schallschutzkonzept entwickelt wird.?