Trudno nam wyobrazić sobie świat bez dźwięków – rozmawiamy, śpiewamy, słuchamy muzyki i odgłosów współczesnego świata. Dźwięk towarzyszy nam przez całe życie, począwszy od pierwszego krzyku po narodzinach. Nawet osoby niesłyszące odczuwają wibracje związane z rozchodzeniem się fal akustycznych, które otaczają nas, gdziekolwiek się znajdujemy. Niektóre z nich odbieramy jako przyjemne, inne nas drażnią i staramy się od nich uciec, nie możemy ich jednak całkowicie wyeliminować. Są one podstawą komunikacji i relacji z drugim człowiekiem, a także współczesnego transportu i gospodarki. Poza słyszalnymi dla człowieka dźwiękami są też takie, których nasze zmysły nie potrafią zarejestrować, znajdują się bowiem poza zakresem tzw. częstotliwości słyszalnych (16 Hz – 20 kHz). Są to zarówno dźwięki niższe (infradźwięki), jak i wyższe (ultradźwięki).

Słyszą więcej

Dźwięki, których nie słyszymy, mogą być jednak słyszalne dla innych zwierząt – walenie fiszbinowe, słonie, bydło czy owady słyszą infradźwięki, których fala jest dłuższa, a zatem dociera na duże odległości. Ultradźwięki mają krótszą falę, lecz wyższą energię i są słyszalne np. dla jeży oraz wielu waleni uzębionych, które odbierają bardzo wysokie dźwięki o częstotliwości ponad 100 kHz. W zależności od progu słyszalności poszczególnych organizmów zmienia się także ich zakres głosowy, czyli częstotliwość wydawanych przez nie dźwięków. Oznacza to, że np. komunikacja pomiędzy zębowcami odbywa się częściowo poza naszymi zdolnościami percepcyjnymi.

Częstotliwości dźwięków generowanych w wyniku działalności człowieka wraz z zakresem dźwięków słyszalnych przez niektóre grupy kręgowców morskich obecnych w Morzu Bałtyckim (od góry – badania sejsmiczne, wbijanie fundamentów elektrowni wiatrowych, detonacje;
rybołówstwo i badania z wykorzystaniem sonarów; transport morski; ryby; foki; morświnowate) (http://stateofthebalticsea.helcom.fi/pressures-and-their-status/underwater-sound/)

Dźwięk pod wodą

Od początku świata morza i oceany, z pozoru ciche i spokojne, wypełnione są odgłosami natury. Generują je: wiatr, fale, lód, deszcz, a nawet poruszające się po dnie ziarnka piasku. Różne odgłosy wydają też skorupiaki, ryby i morskie ssaki. Woda posiada prawie 780 razy większą gęstość niż otaczające nas powietrze. W takim środowisku dźwięk rozchodzi się z prędkością niemal 4,5-krotnie większą niż na powierzchni. W efekcie fale akustyczne pod wodą słyszalne są z dużych odległości, a jeśli ich natężenie jest wysokie (np. fale powstałe przy podwodnych detonacjach), mogą negatywnie wpłynąć na narządy słuchu organizmów morskich znajdujących się w promieniu nawet kilku kilometrów.

Świat oglądany dźwiękiem

Pod wodą widoczność ograniczona jest przez wiele czynników. W Bałtyku przezroczystość wód maleje m.in. na skutek wzrostu eutrofizacji (rozwój glonów powoduje zmętnienie wody), a falowanie przemieszcza osady denne i morską zawiesinę. Co więcej, wiele organizmów morskich nie przebywa jedynie w strefie prześwietlonej promieniami słonecznymi, musi więc orientować się w przestrzeni, polować i unikać niebezpieczeństw w nieco inny sposób. Należące do waleni uzębionych delfiny i morświny wykształciły, oparty o zdolność emitowania, odbioru i interpretacji dźwięków, biologiczny system echolokacji. Wysyłają one serie krótkich dźwięków o wysokiej częstotliwości i odbierają odbite fale jako akustyczny obraz swojego otoczenia. Dźwięki powstają na skutek przepływu powietrza przez specjalną zastawkę znajdującą się w jamie nosowej, a następnie są skupiane w tzw. melonie – dużej poduszce tłuszczowej w głowie zwierzęcia przed czaszką. Dzięki melonowi zwierzę wysyła dźwięk w wybranym kierunku, w stronę otoczenia, które chce rozpoznać, zaś odbite fale dźwiękowe są skupiane przez tkankę tłuszczową znajdującą się w pustej żuchwie oraz wokół niej, a następnie kierowane do ucha wewnętrznego i dalej do mózgu. Wysyłane w ten sposób fale dźwiękowe dają efekt porównywalny do włączanego na chwilę światła w ciemnym pomieszczeniu, pozwalając na zorientowanie się w przestrzeni, wykrycie przeszkód czy znalezienie pokarmu.

Schemat procesu echolokacji u morświna (za: „Wale und Robben in der Ostsee”)

Bałtyckie walenie

W Bałtyku jedynymi rodzimymi przedstawicielami waleni uzębionych są morświny, Phocoena phocoena. Bywają mylone ze spokrewnionymi z nimi, choć dużo większymi, delfinami, od których odróżniają je m.in. krótki, obły pysk, małe, łopatkowate zęby i niewielka, trójkątna płetwa grzbietowa. Morświny należą do najmniejszych waleni na świecie: samice są większe od samców i dorastają do ponad 180 cm, samce nie przekraczają 178 cm długości. Historycznie morświny występowały w całym Bałtyku – od Cieśnin Duńskich po Zatokę Botnicką. Poławiano je regularnie od XIV wieku na mięso i tłuszcz, także w Zatoce Gdańskiej. Dziś ich bałtycka populacja jest krytycznie zagrożona wyginięciem, chroni je prawo polskie i europejskie.

morświny (fot. Solvin Zankl)

Ze względu na niewielką liczebność morświnów w Bałtyku, dokładne oszacowanie ich zasobów na tak dużym obszarze za pomocą tradycyjnych metod bezpośrednich obserwacji z powietrza lub ze statku jest niemal niemożliwe. Są one trudne do obserwacji nie tylko ze względu na niewielkie prawdopodobieństwo ich spotkania, ale też na ich skryty tryb życia – pojawiają się nad wodą dyskretnie, zaledwie na sekundę, a mała płetwa grzbietowa jest ledwo zauważalna. Żyją zwykle samotnie, co w jeszcze większym stopniu utrudnia ich wypatrzenie na powierzchni morza. Można jednak nagrać ich dźwięki służące do echolokacji i komunikacji. Taki sposób monitoringu wykorzystano w projekcie SAMBAH z 2013 roku, co pozwoliło oszacować liczebność bałtyckiej, krytycznie zagrożonej wyginięciem populacji morświnów na zaledwie ok. 450 osobników!

Wyniki projektu SAMBAH przedstawiające prawdopodobieństwo wykrycia morświna
w okresie między majem a październikiem (po lewej) oraz między listopadem a kwietniem (po prawej) (http://stateofthebalticsea.helcom.fi/biodiversity-and-its-status/marine-mammals/#harbour-porpoise za wynikami projektu SAMBAH)

Nie zagłuszyć morświnów

Posługujące się dźwiękiem do orientacji w przestrzeni, polowania i komunikacji morświny cierpią coraz bardziej z powodu podwodnego hałasu. Jego poziom w Morzu Bałtyckim wciąż wzrasta, w ostatnim czasie także z powodu budowy morskich farm wiatrowych. Sposób wytwarzania energii przez sektor energetyki wiatrowej uważany jest za przyjazny dla środowiska ze względu na wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, ale w pełni przyjazny będzie dopiero wtedy, gdy inwestycje farm wiatrowych będą realizowane i eksploatowane bez negatywnego oddziaływania na morski  ekosystem, wraz z jego mieszkańcami. Dlatego ważne jest, aby większy nacisk kłaść na środki minimalizujące emisję hałasu podwodnego, który generowany jest przede wszystkim na etapie wbijania w dno morskie fundamentów turbin wiatrowych. Obecnie stosuje się już na świecie różne techniki redukujące rozprzestrzenianie się hałasu wytwarzanego podczas tych prac, jak np. kurtyny bąbelkowe czy osłony lub konstrukcje izolacyjne. Jednocześnie pracuje się nad innym sposobem kotwiczenia elektrowni wiatrowych, który jest bezemisyjny jeśli chodzi o hałas. Wśród takich rozwiązań można wskazać fundamenty grawitacyjne oraz pływające.

Osłona izolacyjna rozstawiona wokół wbijanego w dno morskie fundamentu pod elektrownię wiatrową (https://www.royalihc.com/)

Podwójna kurtyna bąbelkowa użyta podczas wbijania w dno morskie fundamentów elektrowni wiatrowej (https://www.hydrotechnik-luebeck.de/)

Źródłem podwodnego hałasu są także jednostki motorowe, których używamy latem dla rekreacji. Szczególnie intensywny hałas towarzyszy wypoczynkowi turystów nad Zatoką Pucką. Pamiętajmy, że każdy użytkownik motorowodnej rozrywki może zwolnić, wyłączyć echosondę, jeśli jej użycie nie jest podyktowane bezpieczeństwem załogi, a może rozważyć wybór żaglówki? Zatoka Pucka wypełniona jest latem największym hałasem podwodnym ze wszystkich badanych rejonów w naszych wodach morskich! Jest to jednocześnie akwen, w którym akustyczne detektory wykrywają całoroczną obecność morświnów, najczęstszą w okresie wiosennym, kiedy jeszcze panuje tu cisza….

Niebezpieczne, bo niewidoczne

Poza hałasem podwodnym na morświny czyhają w toni morskiej także inne zagrożenia. Najpoważniejszym, bo mającym efekt śmiertelny, jest dla bałtyckiej populacji morświnów przyłów w rybackich sieciach. W latach 20. i 30. XX wieku wiele złowionych osobników padło ofiarami dryfujących sieci skrzelowych, czyli tzw. pławnic, stosowanych do połowu łososi i troci. Dzisiaj zwierzęta te nadal napotykają na śmiertelne przeszkody, ale głównie w postaci kotwiczonych sieci skrzelowych o dużych oczkach. Sieci te zbudowane są z bardzo cienkiej, lecz mocnej, nylonowej przędzy i stanowią dla morświnów niemal niewykrywalne i trudne do ominięcia „ściany”. Morświny nie są w stanie ich zauważyć, gdyż dźwięki echolokacyjne nie odbijają się od nich albo odbite od cienkich nitek echo jest zbyt słabe. Pysk lub płetwa zwierzęcia zostają uwięzione w oczkach sieci, a gwałtowne próby uwolnienia się z pułapki powodują, że sieci oplątują ciało morświna kolejnymi warstwami. Zaplątane w nylonową przędzę zwierzęta giną z braku dostępu do powietrza. Aby ostrzegać morświny o obecności sieciowych pułapek, można wyposażyć narzędzia połowowe w akustyczne urządzenia – pingery, ostrzegające zwierzęta przed niebezpieczeństwem poprzez regularną emisję sygnałów odbieranych przez morświny jako niepokojące. W ramach realizowanego projektu pn. „Ochrona ssaków i ptaków morskich i ich siedlisk” Stacja Morska UG zakupiła 300 takich urządzeń, które zostały bezpłatnie przekazane rybakom. Być może po ich przetestowaniu na łowiskach staną się one standardowym wyposażeniem rybackich sieci, pozwalając na bezpieczne dla morświnów połowy.

Akustyczne urządzenia odstraszające (pingery) stosowane przez polskich rybaków łodziowych
(fot. Archiwum Stacji Morskiej UG)

Autorzy: Monika Selin, Wojciech Górski, Iwona Pawliczka

Obejrzyj prelekcję poświeconą morświnom.