广泛的被动声学监测显示时空模式的蓝鳍鲸歌声音在东北太平洋
艾玛·j·皮尔森
威廉·k·Oestreich2
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‡,
约翰·p·瑞恩
翅果m .废话
罗伯特·p·Dziak
嘉莉c .墙- 1生态学和进化生物学,博尔德科罗拉多大学博尔德有限公司美国
- 2斯坦福大学霍普金斯海洋站、生物学系,太平洋格罗夫,CA,美国
- 3蒙特雷湾水族馆研究所、莫斯兰丁、钙、美国
- 4渔业部门、野生动物和保护科学、科瓦利斯,俄勒冈州立大学,或者美国
- 5海洋生态系统和资源研究所合作,俄勒冈州立大学,纽波特,或者美国
- 6办公室科技、国家海洋和大气管理局(NOAA)渔业、银泉,医学博士,美国
- 7太平洋海洋环境实验室,国家海洋和大气管理局(NOAA),纽波特,或者美国
- 8环境科学研究所合作研究,博尔德科罗拉多大学博尔德有限公司美国
- 9国家环境信息中心、国家海洋和大气管理局(NOAA),博尔德有限公司美国
NOAA-NPS海洋噪声参考站网络(NRS)是一个被动的声学监测努力记录下低频(< 2千赫)声场在整个美国的专属经济区。数据收集从2014年开始,跨越12声记录位置。迄今为止,关系数据集分析理解空间变化的大规模声音的水平,然而,评估特定声音的来源是一个区域,这些数据集可以提供额外的见解。了解蓝鲸的季节性模式,一道鳍鲸,b . physalus北太平洋东部,声音生产,本研究探索数据记录在2014年和2020年之间从四个关系,记录网站。电话指数(CI)被用来量化的强度蓝鲸B调用和长须鲸20赫兹脉冲。昼夜和季节模式被确定在他们的迁徙模式。大多数网站共享类似的模式在蓝鲸CI:持久声存在4 - 5个月开始和结束在2月8月与CI最大10月或11月。长须鲸模式包括持久声存在5 - 7个月在10月开始和结束在4月与CI最大10月和12月之间。蓝鲸之歌的一昼夜的模式在阿拉斯加湾的网站不同,奥运海岸,柯银行,海峡群岛(2014 - 2015)表现出倾向夜间歌检测。然而,这一昼夜的模式并没有观察到海峡群岛(2018 - 2020)。鳍鲸歌检测是均匀地分布到日夜最多记录网站和月,然而,倾向夜间歌检测观察柯银行在秋天,在春天和阿拉斯加湾和奥运海岸。理解为蓝色和迁移模式和长须鲸对保护工作至关重要。通过使用被动声学监测和有效的检测方法,如CI,可以处理大量bioacoustic数据和更好地了解濒危海洋物种的迁徙行为。
1介绍
声音在水中的传播得更快更远比空气,特别是在低频率(Urick 1983)。这个质量,配上水下能见度有限,使得海洋生物声音交流的一个重要模式(盟和黑斯廷斯,2008年)。被动声学监测(PAM)可以用来测量环境噪音和监控动物发声长时间和大空间区域(布朗宁et al ., 2017;鲍姆加特纳et al ., 2018)。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)国家公园管理局海洋噪声参考站网络(NRS)是一个长期的PAM的研究中,在12个校准自治被动声录音机已经被部署在所有主要地区和维护自2014年以来美国的专属经济区。这个网络提供了多年,连续的录音低频水声10赫兹至2千赫(废话et al ., 2018)。数据从这个声学网络分析评估长期的海洋模式跨站点音景和了解bioacoustic活动,人为的噪音,和物理过程有助于环境声的水平(废话et al ., 2018;废话et al ., 2019;废话et al ., 2020;废话et al ., 2021)。
一个共同的源泉在海洋环境是须鲸bioacoustic声音。须鲸利用声音饲料、沟通避免捕食者,和导航(克拉克,1990;泰克和克拉克,2000年;公园et al ., 2014;托雷斯,2017;戴维斯et al ., 2020;Oestreich et al ., 2020 a;凯德et al ., 2021)。蓝色(一道)和翅片(b . physalus)鲸产生最低的频率声音在鲸鱼和相信他们用声音交流很长的距离。虽然蓝鳍鲸是濒临灭绝,它们的叫声很普遍(麦当劳et al ., 2006;Rankin et al ., 2006;Gedamke et al ., 2007;斯塔福德et al ., 2009;Širovićet al ., 2009;Širovićet al ., 2015;戴维斯et al ., 2020)。
在喂养,蓝鲸在东北太平洋听觉上活跃,产生至少三种不同类型的声音称为B和D调用与社会互动行为从觅食(麦当劳et al ., 2006;奥尔森et al ., 2007 a;Širović希尔德布兰,2011;刘易斯et al ., 2018;刘易斯和Širović,2018年;Szesciorka et al ., 2020)。B调用频率低,长时间的色调电话被认为是主要由男性(和潜在的绝对)用于远距离交流,表明生殖工具(奥尔森et al ., 2007 a)。然而,最近的一项研究检查B调用发生在晚上的比率比天以及标签数据确定B调用可以显示从觅食行为过渡到迁移(Oestreich et al ., 2020 a)。由于其强度和流行,B调用通常用于检测蓝鲸听觉上。
两条蓝色的鲸鱼数量出现在本研究中的数据检查:东北太平洋和北太平洋人口。然而,北太平洋人群的叫声不包括B调用(斯塔福德et al ., 2001;麦当劳et al ., 2006)。在东北太平洋蓝鲸人口迁移季节性从阿拉斯加湾海域中美洲(伴侣et al ., 1999;Burtenshaw et al ., 2004;Calambokidis et al ., 2009)。绝大多数的人口可以在高产的加利福尼亚海流的捕食场所生态系统从5月到12月Abrahms et al ., 2019;Szesciorka et al ., 2020)。然后向南迁移人口的繁殖地哥斯达黎加穹顶,墨西哥太平洋海岸,加利福尼亚湾(伴侣et al ., 1999;Burtenshaw et al ., 2004;贝利et al ., 2009;Širovićet al ., 2015)。阿拉斯加湾,东北太平洋和北太平洋蓝鲸调用记录表明人口使用这个区域(斯塔福德郡,2003)。
在东北太平洋,长须鲸存在从至少70°N(楚科奇海)32°N(加州海岸)七个不同的生产领域集中在夏季的物种(Mizroch et al ., 2009)。在冬天,长须鲸已经记录了从60°N(白令海和阿拉斯加湾)23°N(下加利福尼亚海岸),与常规观测加州南部和北部的目击和声学检测40°N (Mizroch et al ., 2009)。多种类型的调用,长须鲸被认为产生20赫兹和40赫兹脉冲电话,与40 Hz调用与觅食和20赫兹脉冲潜在服务生殖功能(麦当劳和福克斯,1999年;Croll et al ., 2002;Širovićet al ., 2009;Širovićet al ., 2017;Romagosa et al ., 2021)。
本研究的目的是量化蓝色B调用和长须鲸20赫兹脉冲,从以前收集的关系数据使用一个能量指数,在太平洋的四个网站记录昼夜和季节模式。这样的时间模式调用检测提供洞察觅食、迁徙行为,通知有效的保护措施是关键。
2材料和方法
这个项目分析数据来自四个被动声系泊评分项目(Haxel et al ., 2013;废话et al ., 2018)。每个系泊包含一个全向、自治水下水听器(AUH)的近似敏感性−192分贝1 V /μPa和平坦的频率响应(±1 dB) 10赫兹至2千赫。每个NRS AUH收集声波数据的采样率与2千赫低通截止5 kHz。多年的数据收集在海峡群岛,奥运海岸,阿拉斯加湾,柯和银行关系,网站在2014年和2020年之间(图1;表1)。每个评分量表的位置确定与NOAA国家海洋渔业服务合作,NOAA国家海洋保护区和NOAA太平洋海洋环境实验室(废话et al ., 2018)。这里的网站检查被认为是须鲸捕食场所(Calambokidis et al ., 2015)。
图1。NOAA-NPS海洋噪声参考站网络的位置(NRS)记录网站用于这项研究:阿拉斯加湾(NRS02),奥运海岸(NRS03),柯银行(NRS11),海峡群岛(NRS05)。
表1。部署在每个细节记录网站,包括位置、录音机和海底深度、部署开始和结束和天数与可用的数据和比例的部署。
一些关系,部署(奥运海岸2014 - 2015和海峡群岛,2014 - 2015年)从NOAA国家环境信息中心访问被动声存档(NOAA桨太平洋海洋环境实验室et al ., 2014)。剩下的部署(阿拉斯加湾2019 - 2020年奥运海岸2019 - 2020;柯银行2015 - 2017年,海峡群岛2018 - 2020)提供直接从关系人员。数据差距存在由于设备故障,由美国海军数据修订国家安全方面的担忧,和不完整的部署时间报道(图2)。奥运海岸和海峡群岛网站包含两个部署。每个分别分析了由于年际变化。
图2。每个部署的音频数据的持续时间。在这项研究中使用的数据的灰色显示。黑人表明在部署期间收集的数据并不用于这项研究。白色表示数据缺口。看到表1对于每个部署的开始和结束日期。
每日长期平均光谱(LTSAs)与1 Hz / 1分钟解决从校准声音文件创建为每个部署。斯克里普斯海洋研究所的海神软件包的文档包含创建LTSAs详细信息1。LTSAs被视觉审查删除时间持续性噪音工件造成恢复工作或设备故障。时期的屏蔽,可以跨一天或一天的一部分,将南。利用建立的方法集中于声功率(悟道et al ., 2009;Širovićet al ., 2009;Širovićet al ., 2015;废话et al ., 2020;Oestreich et al ., 2020 a),一个叫指数(CI)方法应用于LTSAs量化蓝鲸B调用和长须鲸20赫兹脉冲(图3)。CI计算信噪比使用目标频率范围(信号)和附近的背景频率(噪音)对于一个给定的调用类型。蓝鲸信号计算出的平均43赫兹和44赫兹(与第三和最强的谐波B调用)而长须鲸信号计算的平均20赫兹和21赫兹(与鳍鲸脉冲)。噪声被确定为两个背景的平均频率,一个下面带和一个以上的信号频率。蓝鲸CI,背景频率37和50赫兹。长须鲸CI、12赫兹和34赫兹。CI为蓝色和长须鲸从分钟聚合到每日和每月决议,表示为一个统计汇总和百分位数(10日,25日,五十,75,90)和意思。结果给出了一个为每个网站平均季节周期,即使季节性周期的部分记录在不同年份或者跨多个年周期的部分记录。表2概述了年可用的数据收集汇总月显示非连续的发生数据在每个部署。奥林匹克海岸和海峡群岛的两个部署是离散的监视事件相隔多年,和是分开分析。部署跨越多个年柯(海峡群岛和银行),结果为每个单独的年度报告的补充部分。季节性模式结果经目视检查的日常LTSAs所有网站。声的蓝色和长须鲸被定义为每月平均CI值超过1.01。Oestreich et al。(2022)以前认为1.01是一个健壮的阈值的存在与缺乏B时调用的调用索引应用于15天移动平均6年的录音从蒙特雷湾。这里使用的月度垃圾箱,1.01 CI阈值可能是更保守但最小化假阳性的可能性。
图3。的谱图(一)蓝鲸调用类型,包括A、B和D电话和(B)鳍鲸歌脉冲,产生近20 Hz。注意规模的差异。色创建以下参数:8192 FFT窗口大小,50%为蓝鲸重叠;4096 FFT窗口大小,95%重叠长须鲸。记录显示在顶部面板在海峡群岛拍摄于2015年6月18日网站。底部面板的记录是2014年10月3日在奥林匹克海岸的网站。
表2。矩阵的(s),每个部署可用的数据。
检查一昼夜的模式,CI值分类白天,夜晚,黎明和黄昏/。Matlab SolarAzEl函数(Koblick 2020)被用来计算太阳高度每分钟的数据使用上面的海洋表面的位置关系,水听器。太阳能海拔<−12°决定夜间小时,−12°为0°决定黎明黄昏/小时,和> 0°白天时间决定。类别为每个(CI测量他们日常解决计算CI值的比值与夜晚与白天(CI晚上:词一天)。这些日常值被月统计汇总然后聚合。CI晚上:词一天值高于1.0显示歌曲晚上检测更大而值低于1.0显示歌曲检测白天更大。每月的词晚上:词一天值被排除在数据可视化时相应的月度CI值低于1.01。
区分当CI信号及其一昼夜的模式导致了鲸鱼的召唤,每月谱水平与目标相关联的频段和背景频段是蓝色和长须鲸总体策划(补充数据S1, S2)和日夜隔开(补充数据S3、S4)。注意,目标频段也含有背景噪声自噪声没有减去。每月CI结果提取并绘制个人年由柯银行2015 - 2017 (补充图S52018 - 2020年)和海峡群岛(补充图S6)的部署。
处理和绘图都是使用Matlab完成2020 (Mathworks公司)。自定义脚本改编自先前的研究(Oestreich et al ., 2020 a)被用来计算置信区间和置信区间晚上:词一天。
3的结果
每个部署的LTSA描述了该网站的整体音景各自记录期间(图4)。蓝鲸B调用明显明显在窄带略高于每LTSA 40 Hz的部分。长须鲸脉冲也明显更宽带贡献20 Hz左右整个网站。
图4。校准1分钟/ 1 Hz LTSAs(一)阿拉斯加湾2019 - 2020,(B)奥运海岸2014 - 2015,(C)奥运海岸2019 - 2020,(D)柯银行2015 - 2017年,(E)海峡群岛2014 - 2015,(F)海峡群岛2018 - 2020描述每个站点的整体音景。韦尔奇LTSAs计算使用的方法(FFT长度= 5000分,损害窗口长度= 5000,FFT重叠= 50%)。蓝鲸B调用第3谐波频率(43和44 Hz)和长须鲸20赫兹脉冲频率(20和21 Hz)用于调用指数(CI)计算在黑色的注释。额外的B调用谐波也能看到一些网站。CI计算中使用的背景噪音频率蓝鲸(37赫兹和50 Hz)和鳍鲸(12和34 Hz)所示白色。白色线条垂直显示时间数据被屏蔽。另请参阅补充数据S1, S2。
3.1蓝鲸调用模式
模式在CI和相关:天比率(图5)是由检查潜在的信号和噪音乐队(补充数据S1, S3)。大多数记录网站在蓝鲸CI共享类似的模式:1)持久声中存在连续的部分(4 - 5个月),2)声存在上升2月和8月的缺席,和3)最大CI 10月或11月(图5;最大显示每日每月平均的值)。这些模式的例外是奥运海岸2019 - 2020,这表明声波存在只有2个月与12月12月和1月有最大CI (图5 c);海峡群岛2014 - 2015年9月导致数据缺失的四个不连续月CI值在1.01以上(图5 e奥运海岸),2014 - 2015年8月和9月,数据丢失杜绝知道哪个月蓝鲸CI值第一次超过1.01 (图5 b)。CI水平不同网站之间是有差别的,柯呼叫信号最强的银行(图5 d)和最弱的海峡群岛(图5 f)。两艘部署在奥运记录海岸显示一般的蓝鲸B调用这个地区早在10月直到1月还文档年际变化(图5 b, C)。两个海峡群岛部署(图5 e, F)也捕捉年际变化。可信区间中值晚上:词一天值不低于1阿拉斯加湾(图5一个),这两个奥运海岸(图5 b, C柯)、银行(图5 d)和海峡群岛2014 - 2015 (图5 e)部署,这表明更大强度的趋势相比,夜里天蓝鲸之歌。柯除了最强的CI信号,银行的特点是最高的词晚上:词一天值(图5 d)。除了拥有最低的CI信号,海峡群岛CI 2018 - 2020的特点是最低的晚上:词一天值,与中间值在各个月低于1 (图5 f)。海峡群岛2018 - 2020光谱中值水平信号白天夜里都高于从5月到12月补充图S3F)。然而,高日夜光谱之间的重叠量水平很难区分一个强有力的一昼夜的模式部署(补充图S3F)。
图5。叫指数(CI), CI晚上:词一天与蓝鲸B调用(一)阿拉斯加湾2019 - 2020,(B)奥运海岸2014 - 2015,(C)奥运海岸2019 - 2020,(D)柯银行2015 - 2017年,(E)海峡群岛2014 - 2015,(F)海峡群岛2018 - 2020网站。CI晚上:词一天值只包括如果每月平均CI值高于1.01。几个月没有达到这个阈值显示在灰色。期的数据用红色表示。顶部的虚线图表示每月的门槛意味着CI (1.01)。底部的虚线图表示的门槛白天的歌倾向(下图1)和夜间歌倾向(大于1)调用。箱线图显示25、50和日常CI值从每个月的第75个百分位数。黑点表示的意思。灰色酒吧显示10 th - 90百分位数。注意并不一定按时间顺序显示的数据。另请参阅补充数据S1, S3。
3.2长须鲸调用模式
模式在CI和相关:天比率(图6)是由检查潜在的信号和噪音乐队(补充数据S2, S4)。除了2018 - 2020年海峡群岛,长须鲸CI记录网站共享类似的模式:1)持久声出现在一个连续的部分(5 - 7个月),2)声学上升4月和10月的缺席,和3)10月和12月之间最大CI (图6)。海峡群岛2018 - 2020显示3个月12月和2月之间的声学存在最大CI(12月图6 f)。跨站点CI水平不同,最强的每月平均呼叫信号在奥林匹克海岸(图6 c)和最弱的海峡群岛(图6 f)。类似于蓝鲸CI,年际变化观察到两个奥林匹克海岸(图6 b, C;分别在11月和12月达到顶峰)和两个通道岛部署(图6 e, F;山峰在10月和12月分别)。大多数的个月显示位数CI晚上:词一天值约等于1表示一个均匀分布在白天和黑夜。阿拉斯加湾(图6)和奥运海岸(图6 b, C)显示一个冬天CI中值增加晚上:词一天从值低于一个值高于1对应的CI值下降,而柯银行(图6 dCI)显示晚上:词一天上面的调用期间(9月),后跟一个持续下行趋势值下降到低于1。
图6。叫指数(CI), CI晚上:词一天与鳍鲸20赫兹脉冲(一)阿拉斯加湾2019 - 2020,(B)奥运海岸2014 - 2015,(C)奥运海岸2019 - 2020,(D)柯银行2015 - 2017年,(E)海峡群岛2014 - 2015,(F)海峡群岛2018 - 2020网站。CI晚上:词一天值只包括如果意味着CI值高于1.01。几个月没有达到这个阈值显示在灰色。期的数据用红色表示。顶部的虚线图表示每月的门槛意味着CI (1.01)。底部的虚线图表示的门槛白天的歌倾向(下图1)和夜间歌倾向(大于1)调用。箱线图显示25、50和日常CI值从每个月的第75个百分位数。黑点表示的意思。灰色酒吧显示10 th - 90百分位数。注意并不一定按时间顺序显示的数据。另请参阅补充数据S2, S4。
4讨论
在这个项目中,四个关系,记录网站分析了位于太平洋东部为蓝鳍鲸歌的存在和时间使用电话能源指数。虽然分析之前进行评估特定区域和相关的蓝鳍鲸的数量(Širovićet al ., 2015;废话et al ., 2020;Oestreich et al ., 2020 a;大米et al ., 2021;Oestreich et al ., 2022),这项研究规模扩展应用程序更广阔的空间。
4.1季节性变化
蓝鲸的存在B调用,而出具CI,整个网站和季节变化。深秋和初冬峰值在阿拉斯加湾蓝鲸CI和奥运海岸记录网站(图5)支持的蓝鲸B调用记录从10月在网站2月俄勒冈州,华盛顿,和温哥华岛(Burtenshaw et al ., 2004)。Burtenshaw et al。(2004)并没有显示出明显的峰值。这可能反映了真正的改变在蓝鲸分布和/或行为随着时间变化在海洋条件下驱动猎物可用性(贝利et al ., 2009;Calambokidis et al ., 2009;Derville et al ., 2022)。或者,这可能会导致不同的测量位置和度量。
模式在阿拉斯加湾和奥运海岸发现2019 - 2020 (图5 a, C)表现出滞后的消失蓝鲸CI信号在奥林匹克海岸(2月)相比,阿拉斯加湾(1月)。这可能表明南下,至少部分东北太平洋人口从阿拉斯加湾北太平洋的东部边缘的一部分预计冬季迁移,但也可能来自声音行为的变化而不是运动。增加背景噪音,尤其是在50 Hz,奥运海岸2019 - 2020年11月部署导致屏蔽信号的上升在当月从而压低CI值。很可能蓝鲸的噪音掩盖了一个上升的信号也减少了检测区域的精确计时峰打电话(见是未知的补充图就是S1C)。夏天的CI值高于1.01柯在银行(图5 d)和海峡群岛(图5 e, F,2018 - 2020年的部署有非常轻微的趋势),与先前的研究观察到蓝鲸B调用从大约6月到南加州(1月Burtenshaw et al ., 2004;Širovićet al ., 2015;Szesciorka et al ., 2020),7月1月加州中部(Oestreich et al ., 2020 a;Oestreich et al ., 2022)。B调用记录在这些网站可以捕获1)向北迁移的蓝鲸在春末夏初,以及向南迁移在深秋和初冬或2)一个扩展迁移跨越春末到初冬。
柯银行显著高震级的蓝鲸CI值相对于其他记录网站(图5),这可能是一个或多个因素的副产品。柯,银行和附近的海湾farallon觅食至关重要地区的东北太平洋蓝鲸人口(Calambokidis et al ., 2015),这意味着更高的CI值可以从大量的结果只是唱歌个人占领这一地区在夏秋季觅食季节。然而,海峡群岛也是一个显著的觅食地的人口(Calambokidis et al ., 2015),但相对较低的CI值被记录在这个地区(图5 e, F),这表明差异仅在丰富网站之间可能并不完全解释高CI值在柯银行记录。一个更可能的解释是歌唱的相对距离个人每个水听器,它可以影响收到水平目标词计算中使用的频段。更具体地说,柯银行水听器(NRS11)位于柯南部边境附近的银行国家海洋保护区接近法拉国家海洋保护区。水听器是暴露在开放海域,并很可能将记录歌曲蓝鲸觅食的避难所以及离岸(废话et al ., 2020)。相比之下,海峡群岛水听器(NRS05)位于南部的圣克鲁斯岛以北,可能阻止声音传播圣克鲁斯岛,也曾被观察到蓝鲸最经常光顾的通过视觉(Calambokidis et al ., 2015)、生物测井(贝利et al ., 2009)和被动声(Širovićet al ., 2015)方法。因此,海峡群岛的结果可能受到水听器的位置和周围水深结构,这限制了检测范围,而不是一个真正的缺乏蓝鲸生产B调用在这个区域(Helble et al ., 2013)。
鳍鲸运动在加利福尼亚海流系统建立了不同须鲸模式由于个体变异潜力较高,大局部的居留权,离岸转移在夏季和冬季陆上(尺度et al ., 2017;Derville et al ., 2022)。长须鲸CI跨四个站点记录符合建立强大的业务模式,去年9月至今年3月从阿拉斯加到加利福尼亚湾(Mizroch et al ., 2009;斯塔福德et al ., 2009;奥尔森et al ., 2014;废话et al ., 2020;大米et al ., 2021)。长须鲸经常冬天加州海岸,在南加州湾,一个共同的栖息地,20赫兹脉冲以前检测到全年最大的声音生产发生从9月到12月11月峰值(Mizroch et al ., 2009;Širovićet al ., 2015)。全年使用的南加州湾长须鲸也被跟踪记录通过卫星标签(尺度et al ., 2017)。我们观察到持续更长时间的季节性鳍鲸声音持续时间在所有网站相比,蓝鲸除了2018 - 2020年海峡群岛部署。类似于对蓝鲸CI的季节型态,并发(2019 - 2020)部署记录一个月滞后长须鲸CI阿拉斯加湾之间的信号消失(3月;图6)和奥运海岸(4月;图6 c)。这可能反映了季节性纬向运动的长须鲸人口发展向南在秋季和冬季。应该注意的是,11月和12月之间的值在阿拉斯加湾很近,噪音水平略有增加12月被记录。视觉观察长须鲸近岸水域的俄勒冈州的调查发现了一个类似的季节性高峰横跨10月2月(Derville et al ., 2022)。季节性记录视觉(Derville et al ., 2022)和听觉上(这里描述)可以指向纬向或纵向季节性运动(尺度et al ., 2017)。纵向分散,特别是远离海峡群岛记录网站,可能是一个相对较短的时间背后的驱动因素声存在识别。
4.2一昼夜的变化
不同的蓝鲸一昼夜的模式B调用生产以前与区域群体觅食和迁移行为。韦根et al。(2005)观察到一个强大的倾向夜间B调用生产在南方加利福尼亚湾在夏天和秋天,这是假设的结果从一个权衡蓝鲸的歌唱和觅食,主要发生在白天深度。最近,Oestreich et al。(2020)证实了这个假设使用被动声和bio-logging分析的结合。此外,从更强烈的夜间歌检测过渡到更一昼夜的歌的分布(即检测。,CI的下降晚上:词一天从值大于1.0接近或低于1.0)与从觅食过渡到向南迁移(Oestreich et al ., 2020 a),观察在蒙特雷湾地区每年从2015年到2021年(Oestreich et al ., 2022)。这些链接一昼夜的模式之间的检测(如测量蓝鲸之歌通过CI)和其他行为使CI晚上:词一天一个有用的工具为进一步探索季节性模式在前一节中描述的行为。虽然类似的歌一昼夜的模式之间的联系和其他行为尚未建立长须鲸,我们也探索CI晚上:词一天长须鲸的本研究建立一个基线的理解,可以为以后的调查研究提供一个基础的行为上下文的长须鲸叫生产。蓝色和长须鲸调用类型评价,CI的广泛传播晚上:词一天值被记录在所有网站。因此,下面的趋势应该被谨慎地日夜和CI值之间的差异可能取决于很多因素。
蓝鲸,CI的季节性模式晚上:词一天不同跨站点虽然但海峡群岛2018 - 2020部署显示晚上持续高强度相比,一天好几个月,CI高于1.01 (图5,补充图S3)。这种模式支持Oestreich et al。(2020)蓝鲸B调用在蒙特雷湾倾向于夜间歌检测(CI吗晚上:词一天> 1)发病在夏季和秋季歌强度峰值。Oestreich et al。(2020),Oestreich et al。(2022)还指出CI下降晚上:词一天秋冬期间向1首歌强度下降和相关的季节性和区域性群体过渡到移民的一昼夜的模式,但从蒙特雷湾指出,他们的发现可能适用于其他觅食位置沿北美西海岸。目前的研究没有提供有力的证据相似的模式为优惠夜间歌强度下降CI减少在秋冬四个记录网站。缺乏一个清晰的声音从觅食过渡到迁移的迹象可能会导致一个或多个因素。,每月的噪声贡献包括跨昼夜的变化影响CI和CI晚上:词一天模式。这是特别明显在奥林匹克海岸2019 - 2020网站。除了噪音的影响,海峡群岛尤其更中心点蓝鲸人口的迁徙路径,因此很可能占领动物觅食,同时向北移动,并通过这一地区向南迁移。这种混合唱个人行为模式的有效采样的水听器可能会掩盖清楚一昼夜的模式之前与独特的觅食、迁徙行为。此外,如前所述,这个海峡群岛水听器不具备良好的记录的典型觅食生境蓝鲸在这个地区。这可能导致偏见记录non-foraging,凌日蓝鲸,通常产生调用更甚至一昼夜的分布(例如,CI晚上:词一天1.0附近),这与我们的结果是一致的海峡群岛(图5 e, F)。这一发现进一步表明,个体层面的调查,一昼夜的蓝鲸唱歌和觅食行为模式(Oestreich et al ., 2020 a在觅食位置)是必要的。
长须鲸,CI晚上:词一天值都在1.0附近在大多数记录网站和季节(图6),表示一个相对均匀分布在整个日夜在今年。奥运海岸网站这一趋势明显的异常值,与每月平均CI升高晚上:词一天值在冬季(图6 b)和早春(图6 c晚上),表明大鳍鲸歌强度相比,天期间。目前少即是知道行为的背景歌曲检测相对于蓝鲸、长须鲸一昼夜的模式Stimpert et al。(2015)先前表明,长须鲸通常生产歌浅non-foraging潜水,包括白天。结合歌曲缺乏明确的一昼夜的模式检测所示(图6),这表明鳍鲸觅食行为并不完全一样diurnally-biased蓝鲸觅食。
这些发现在一昼夜的歌曲缺乏季节性模式的长须鲸为未来的研究提供一个基础进一步细化对行为的理解上下文的鳍鲸歌检测的可能性通过bio-logging分析(Stimpert et al ., 2015;Oestreich et al ., 2020 a)。
4.3其他参数需要考虑
PAM提供了一个机会来分析音景和传声的物种存在长时间(盟和黑斯廷斯,2008年)。PAM静止的记录系统,如用在这里的,支持高时间分辨率(连续覆盖在一个领域),而移动PAM平台增加了空间覆盖但记录在短窗口在一个位置。静止和移动的记录系统将提供免费信息覆盖在单一位置变化以及更广泛区域的快照。这些额外的覆盖范围可能有助于阐明模式弱(或影响)由于静止的水听器的位置。
CI方法是以前开发的高效提取特定的调用类型(B调用和20赫兹脉冲)同时检测的机会最大化鲸鱼在大量的被动声学数据。错过了检测可能发生当选择的背景和/或频率信号的频率是被声音从其他来源。船舶噪声等人为声音来源的影响是普遍在奥林匹克海岸,柯银行和海峡群岛记录位置,尤其是占主导地位的大型集装箱船和生产声音频率重叠与蓝色和长须鲸调用(麦肯纳et al ., 2013;废话et al ., 2018;废话et al ., 2020;废话et al ., 2021)。因此,潜在的屏蔽可以在这些位置高导致低估了电话的存在和减少通信这些物种的空间(克拉克et al ., 2009;舱口et al ., 2012;Cholewiak et al ., 2018)。然而,我们不希望这样的掩蔽偏见更广泛的时间模式在这里描述蓝鳍鲸歌(图5,6)由于粗颞装箱时应用和相对稳定的背景水平平均昼夜之间跨月,每个月(补充数据S1-S4)。这是进一步支持以前的工作表明,当礼物,蓝鲸之歌为代表的CI目标频段可辨别的高于CI背景频带(Oestreich et al ., 2020 a,补充图S1)。然而,背景频率的强度的变化将影响检测区域和潜在影响调用行为通过不同强度和/或调用率以及使用CI的感知模式调用。因此,特定场地和季节性水平时需要大量背景噪音考虑将这种技术应用到不同的网站和解释这些结果。交叉引用蓝鳍鲸声音,噪声频带而每艘船跟踪数据可以帮助更广泛地了解低频音景司机的关系,网站(废话et al ., 2020;废话et al ., 2021)。
CI文档声时存在一个特定的调用类型为每个物种,捕捉到一个网站当鲸鱼不听觉上活跃或产生一个不同的调用类型需要包含其他观测方法,如视觉目击,扩大额外的调用类型的声学检测。蓝鲸D称,已与觅食,在今年早些时候已经记录(11月/ 4月/ 5月至9月)相比,B调用(1月/ 6月/ 7月至12月)和可以帮助文档更完整存在的物种在一个区域(奥尔森et al ., 2007 b;Szesciorka et al ., 2020)。除了20赫兹脉冲电话与生殖相关或社会行为,长须鲸产生一个叫40 Hz觅食时更频繁(Širovićet al ., 2013)。包含这些额外的调用类型将支持监测觅食、迁徙的时机。CI仍然是一个很好的工具来对长期连续的数据(例如,NRS和蒙特利加速研究系统连接天文台)有效地提取生殖函数调用类型可以提供重要的信息关于鲸的存在,在某些情况下,更具体的信息觅食、迁徙行为。
柯部署覆盖多个年度周期(银行2015 - 2017 (图5 d,6 d2018 - 2020年)和海峡群岛(图5 f,6 f),平均年趋势类似于个人年导致完整的部署为蓝鳍鲸(补充数据S5, S6)。整体的季节性模式相似但CI强度不同的跨年。一个显著的例外是长须鲸年际变化观察到的结果在2018年和2019年之间的海峡群岛(补充图S6)。在不同的部署,奥运海岸蓝鲸结果2014 - 2015和2019 - 2020年之间的变化,和海峡群岛长须鲸结果2014 - 2015和2018 - 2019年之间的变化。一个潜在的原因是年际变化在海洋环境的变化。变化(子)中尺度生物物理因素的影响(例如,上升流和领域驱动的猎物可用性和聚合)和大规模的大气和海洋的变化(例如,太平洋年代际振荡和厄尔尼诺南方涛动)影响蓝鳍鲸迁移模式和抵达捕食场所,进一步影响声波的存在和行为观察(Burtenshaw et al ., 2004;Calambokidis et al ., 2009;斯塔福德et al ., 2009;尺度et al ., 2017;Benoit-Bird et al ., 2019;Szesciorka et al ., 2020;凯德et al ., 2021)。包容的环境参数,量化栖息地适宜性和猎物丰富的背景条件偏离预期的标准(例如,来自气候异常数据)除了需要长时间序列的捕鲸行为理解司机背后的年际变化的CI测量蓝色和长须鲸。
4.4长期监测
长期PAM在评估是至关重要的音景的时空模式,生态系统和物种(例如,戴维斯et al ., 2020;麦肯纳et al ., 2021;大米et al ., 2021)。因此它是美国国家海洋和大气管理局的一个重要工具和类似的机构来解决保护需求(Gedamke et al ., 2016),这样的分析研究提供重要信息报告条件和评价会随着时间而改变。例如,持续监测低频音景和鲸鱼发声活动,特别是人为噪声波动时期,提供洞察的影响增加的背景噪音水平在蓝色和长须鲸的声学栖息地(瑞安et al ., 2021)。分析工具,如CI为蓝色和长须鲸监控,是一种重要的数据流关系和相关的长期良好的项目由于其效率,并与其他方法可用于串联处理长期连续数据监测条件和趋势。集中存储库和全球对音景数据的访问和数据产品将反过来促进未来的研究和合作(墙et al ., 2021)。
4.5更广泛的影响
本文使用高效的声学指标研究蓝色的季节性和鳍鲸歌在美国西海岸,这样有助于科学知识的存在和行为模式这些濒临灭绝的物种。通过研究这些方面的蓝鳍鲸活动,科学家可以为管理者和决策者提供信息和帮助管理这些濒危物种栖息的生态系统(Agardy 2000;Scholik-Schlomer et al ., 2009;威利et al ., 2011;Calambokidis et al ., 2015;废话et al ., 2020;关et al ., 2021)。区域采样听觉上在这个研究包括一系列的海洋保护区(海洋保护区),包括国家海洋保护区(NMS)。人为威胁蓝色和长须鲸在美国西海岸生态系统采样在这项研究包括人为噪音的影响在这些传声的物种的有效的沟通空间,船只和鲸鱼之间的碰撞,和渔具的纠缠。目前的研究提供了洞察力对地区级的核季节性的蓝鳍鲸的存在和行为所需cross-NMS协调和有效的管理策略来减轻这些不同的威胁。更具体地说,船减速程序(艾布拉姆森et al ., 2011;西尔柏Bettridge, 2012;康涅狄格州和西尔柏,2013;松et al ., 2018)提供一个管理工具来帮助减轻人为威胁蓝色和长须鲸。季节性和地点的动态管理方法(刘易森et al ., 2015;麦克斯韦et al ., 2015;Oestreich et al ., 2020 b),实现船舶的速度削减每年只在《纽约时报》当与濒危鲸鱼数量很可能(图5,6)可以进一步加强此类计划的有效性和适应性。协调这些行动在NMS覆盖广泛和迁徙路线的蓝色和长须鲸在美国西海岸可以协助运动对海洋保护走廊,这是至关重要的迁徙海洋种群的保护(Hyrenbach et al ., 2000;Johnson et al ., 2022)。
作者的注意
这个项目是通过公开的数据成为可能(NRS)和代码(Oestreich w . k . et al ., 2020;https://github.com/woestreich/blue-whale-migration)。
数据可用性声明
公开的数据集进行分析。数据可以在这里找到:https://www.ncei.noaa.gov/maps/passive-acoustic-data/。
道德声明
伦理审查和批准没有所需的动物研究,因为水听器固定,不干扰动物的研究和他们的环境。
作者的贡献
RD和詹的构思和设计的关系。连续波,SH、我和小设计的手稿。EP和连续波处理和分析数据,和准备数据。EP,连续波,我们起草了手稿。所有作者的文章和批准提交的版本。
资金
这项研究受到了美国国家海洋和大气管理局渔业、科罗拉多大学本科生研究机会,NAO17OAR4320101和NOAA合作协议。发表这篇文章是由博尔德的科罗拉多大学的图书馆。
确认
作者感谢莱拉舱口,苏菲冯·帕里斯基,乔·Haxel达尼Lipski,劳伦·罗氏Haru松本,梅根。麦凯纳,林赛•Peavey和珍妮Waddell贡献评分项目和声学数据收集四个关系,网站包括在分析中。摘要NOAA-PMEL贡献5396号。摘要增强了有用的贡献两个审稿人。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/frsen.2023.994518/full补充材料
脚注
1https://github.com/MarineBioAcousticsRC/Triton。
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关键词:被动声学监测、蓝鲸、长须鲸,发声,东北太平洋海洋噪声参考站网络,海洋生物声学、迁移
引用:皮尔逊EJ, Oestreich周,瑞恩•摩根大通多嘴SM, Gedamke J, Dziak RP和墙CC(2023)广泛的被动声学监测显示时空模式的蓝鳍鲸歌声音在东北太平洋。前面。远程Sens。4:994518。doi: 10.3389 / frsen.2023.994518
收到:2022年7月14日;接受:2023年1月18日;
发表:2023年2月3日。
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‡现在地址:蒙特雷湾水族馆研究所、莫斯兰丁、钙、美国