Unterwasserakustik: Wie sich Schall ausbreitet und das Meeresleben beeinflusst

Die Weite des Ozeans ist nicht so still, wie man es sich vorstellen könnte. Vom Gesang der Buckelwale bis zum fernen Grollen von Unterwasser-Erdbeben ist die Meereswelt eine Symphonie der Klänge. Die Unterwasserakustik, die Untersuchung von Geräuschen im Meer, befasst sich mit den Feinheiten der Ausbreitung und Interaktion dieser Geräusche in den Tiefen des Ozeans. Über das bloße Verstehen der Melodien des Meereslebens hinaus ist dieses Gebiet von Bedeutung für das Verständnis der Auswirkungen von vom Menschen verursachten Geräuschen auf aquatische Ökosysteme.

Die Physik des Schalls unter Wasser

Schall ist im Kern eine Druckwelle, die sich durch ein Medium ausbreitet, sei es Luft, Wasser oder feste Objekte. Die Eigenschaften von Wasser – seine Dichte und Inkompressibilität – machen es jedoch zu einem einzigartigen Medium für die Schallausbreitung.

Ausbreitung von Schallwellen

Im Wasser breitet sich Schall mit einer Geschwindigkeit von etwa 1.500 Metern pro Sekunde aus, fast fünfmal schneller als in der Luft. Diese Geschwindigkeit ist nicht konstant und kann aufgrund mehrerer Faktoren variieren:

• Temperatur: Kaltes Wasser ist dichter, wodurch sich Schall im Vergleich zu wärmerem Wasser langsamer ausbreitet.
• Salzgehalt: Ein höherer Salzgehalt kann die Schallgeschwindigkeit leicht erhöhen.
• Druck: Mit zunehmender Tiefe nimmt der Druck zu, was zu einer höheren Schallgeschwindigkeit führt.

Reflexion und Brechung

Wenn Schallwellen auf Grenzen wie die Meeresoberfläche oder den Meeresboden treffen, können sie je nach Einfallswinkel zurückreflektiert oder gebrochen (gebeugt) werden. Darüber hinaus können auch Schichten unterschiedlicher Temperatur oder Salzgehalt, sogenannte Thermoklinen oder Haloklinen, Schallbrechung verursachen. Ein faszinierendes Phänomen ist der SOFAR-Kanal (Sound Fixing and Ranging), eine horizontale Wasserschicht in der Tiefsee, wo die Schallgeschwindigkeit am geringsten ist. Dieser Kanal fungiert als Wellenleiter und ermöglicht es niederfrequenten Tönen, große Entfernungen mit minimalem Energieverlust zurückzulegen.

Dämpfung und Absorption

Während sich Schallwellen durch den Ozean bewegen, behalten sie nicht ihre gesamte Energie. Durch Streuung und Absorption erfahren sie eine Dämpfung, also eine Verringerung der Intensität. Töne mit höheren Frequenzen werden schneller gedämpft als Töne mit niedrigeren Frequenzen, weshalb sich die niederfrequenten Gesänge großer Wale über ganze Meeresbecken ausbreiten können.

Schallquellen im Ozean

Natürliche Quellen

Der Ozean ist voller natürlicher Geräusche. Meeressäugetiere wie Wale und Delfine kommunizieren über eine Reihe von Lautäußerungen. Dabei kann es sich um Lieder handeln, die von niederfrequentem Stöhnen bis hin zu hochfrequenten Klickgeräuschen reichen. Neben Säugetieren erzeugen viele Fischarten Geräusche für Paarungsrufe, Revieranzeigen oder als Notsignal. Auch Umweltgeräusche tragen zur Klanglandschaft des Ozeans bei. Das Rauschen der Wellen, das Zischen der Regentropfen, die auf die Wasseroberfläche treffen, und das Grollen seismischer Aktivitäten unter Wasser – all das trägt zur Symphonie des Meeres bei.

Anthropogene Quellen (vom Menschen verursacht)

Mit der zunehmenden menschlichen Erforschung und Ausbeutung der Ozeane nahm auch die Kakophonie anthropogener Geräusche zu. Das ständige Summen von Schiffsmotoren, die pulsierenden Geräusche von Unterwasserbohrungen und die scharfen Pings von Sonarsystemen tragen zu diesem Lärm bei. Aktivitäten wie Unterwasserbau, Tiefseebergbau und sogar gelegentliche Explosionen tragen zu diesem Lärm bei. Diese Geräusche, die oft lauter und durchdringender sind als natürliche Geräusche, sind für Meeresschützer zu einem großen Problem geworden.

Einfluss von Schall auf das Meeresleben

Meeressäuger

Für Lebewesen wie Wale und Delfine, die für Kommunikation, Navigation und Jagd stark auf Schall angewiesen sind, kann das Eindringen von anthropogenem Lärm störend sein. Es gibt dokumentierte Fälle, in denen der Lärm von Schiffen und Sonarsystemen den Walgesang gestört hat, was möglicherweise Auswirkungen auf die Paarungs- und Migrationsmuster hatte. Darüber hinaus wurden intensive Unterwassergeräusche, wie sie beispielsweise bei seismischen Untersuchungen auftreten, mit Strandungen bestimmter Meeressäugetierarten in Verbindung gebracht.

Fische und andere Meerestiere

Auch Fische sind vom Unterwasserlärm betroffen. Studien haben gezeigt, dass sich Verhalten, Kommunikation und sogar die körperliche Gesundheit von Fischen verändern, die längerem oder intensivem Lärm ausgesetzt sind. Beispielsweise kann der Lärm des Bootsverkehrs die Paarungsrufe bestimmter Fischarten beeinträchtigen und deren Fortpflanzungserfolg beeinträchtigen. Auch Wirbellose wie Tintenfische und Krebstiere sind nicht immun. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass sie auch durch Lärmbelästigung beeinträchtigt werden können, was sich auf ihr Verhalten und möglicherweise auf ihre Fähigkeit, Raubtieren auszuweichen, auswirkt.

Langfristige ökologische Auswirkungen

Die chronische Präsenz von Lärm kann langfristige ökologische Folgen haben. Lebensräume können aufgegeben werden, was zu Verschiebungen in der Artenverteilung führt. Die Dynamik zwischen Raubtieren und Beutetieren kann sich ändern, wobei einige Arten durch die Maskierung von Geräuschen einen Vorteil erlangen. Im Laufe der Zeit können diese Veränderungen zu einer Verringerung der Artenvielfalt und veränderten Ökosystemstrukturen führen.

Minderung der Auswirkungen von Unterwasserlärm

Technologien zur Geräuschreduzierung

Als Reaktion auf die wachsende Besorgnis über Lärmbelästigung gab es Fortschritte bei Technologien zur Lärmreduzierung. Moderne Schiffe werden mit leiseren Motoren und Propellern ausgestattet. Techniken wie Blasenschleier, die eine Wand aus Blasen freisetzen, um Schall zu dämpfen, werden bei Unterwasserbauarbeiten eingesetzt, um die Schallausbreitung zu minimieren.

Meeresschutzgebiete (MPAs)

Die Ausweisung von Gebieten, in denen die menschliche Aktivität begrenzt ist, kann Schutzgebiete für Meereslebewesen bieten. In diesen MPAs können Beschränkungen für Aktivitäten gelten, von denen bekannt ist, dass sie erheblichen Lärm verursachen, was empfindlichen Arten eine Ruhepause bietet.

Vorschriften und Richtlinien

Internationale Gremien haben die Bedrohung durch Lärmbelästigung erkannt und Richtlinien zur Minderung ihrer Auswirkungen aufgestellt. Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation hat beispielsweise Richtlinien zum Lärmpegel von Schiffen. Ebenso regeln Übereinkommen wie der Marine Mammal Protection Act in den USA Aktivitäten, die Meeressäugetieren schaden könnten, einschließlich solcher, die starken Lärm verursachen.

Die Klanglandschaft des Ozeans ist ein empfindliches Gleichgewicht aus natürlichen und vom Menschen erzeugten Geräuschen. Während wir die Ozeane weiterhin erforschen und nutzen, ist es unerlässlich, dieses Gleichgewicht zu verstehen und zu respektieren, um sicherzustellen, dass unsere Aktivitäten die Melodien des Meeres nicht übertönen.

Adaptive Strategien für die Zukunft

Da sich die Herausforderungen der Unterwasserlärmverschmutzung weiterentwickeln, müssen sich auch unsere Strategien zur Bewältigung dieser Herausforderungen weiterentwickeln. Die dynamische Natur der Meeresumwelt erfordert adaptive Lösungen, die auf die sich ständig verändernde Geräuschkulisse der Ozeane reagieren können.

Echtzeit-Überwachungssysteme

Dank technologischer Fortschritte können Echtzeit-Überwachungssysteme eingesetzt werden, um den Lärmpegel in sensiblen Meeresgebieten kontinuierlich zu bewerten. Diese Systeme können eine sofortige Rückmeldung geben und so ein rechtzeitiges Eingreifen ermöglichen, wenn Lärmgrenzwerte überschritten werden.

Öffentliches Bewusstsein und Bildung

Eines der wirksamsten Instrumente im Naturschutz ist das öffentliche Bewusstsein. Indem die Massen über die Auswirkungen der Lärmbelästigung auf das Meeresleben aufgeklärt werden, kann ein kollektives Bewusstsein gefördert werden. Tauchschulen, Meerestouren und Bildungszentren an der Küste können dabei eine entscheidende Rolle spielen und Touristen und Einheimischen gleichermaßen Einblicke in die Welt der Unterwasserakustik bieten.

Forschung und Zusammenarbeit

Über die Feinheiten des Klangs in der Meeresumwelt gibt es noch viel zu lernen. Gemeinsame Forschungsbemühungen, bei denen Meeresbiologen, Akustiker und Interessenvertreter aus der Industrie zusammenkommen, können den Weg für ein tieferes Verständnis ebnen. Solche Kooperationen können zur Entwicklung von Best Practices, innovativen Technologien und wirksamen Schadensbegrenzungsstrategien führen.

Globale Initiativen und Verträge

Angesichts der globalen Natur der Herausforderung wurden mehrere internationale Initiativen und Verträge zur Bekämpfung der Unterwasserlärmverschmutzung ins Leben gerufen.

Die Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen

Im Rahmen des SDG 14, das auf die Erhaltung und nachhaltige Nutzung der Ozeane abzielt, haben die Vereinten Nationen die Notwendigkeit hervorgehoben, Meeresverschmutzung aller Art, einschließlich Lärm, zu reduzieren. Die Mitgliedsstaaten werden ermutigt, Maßnahmen zu ergreifen, um Unterwasserlärm und seine Auswirkungen zu minimieren.

Internationale Walfangkommission (IWC)

Die IWC war Vorreiter bei der Bekämpfung der Lärmauswirkungen auf Wale. Durch seine Initiativen wurden Richtlinien für Aktivitäten wie seismische Untersuchungen und Schifffahrt in Gebieten erstellt, in denen sich Wale und Delfine aufhalten.

Regionale Vereinbarungen

In verschiedenen Teilen der Welt wurden regionale Abkommen zur Bekämpfung des Meereslärms geschlossen. Beispielsweise verfügt die OSPAR-Kommission, die den Schutz des Nordostatlantiks überwacht, über Richtlinien für Mitgliedsstaaten zur Überwachung und Eindämmung von Unterwasserlärm.

Abschluss

Das stille Reich der Tiefsee ist in Wirklichkeit eine Welt voller Geräusche. Da der Fußabdruck der Menschheit in den Ozeanen wächst, ist das harmonische Gleichgewicht dieser Unterwassergeräuschlandschaft gefährdet. Durch konzertierte Anstrengungen, technologische Fortschritte und globale Zusammenarbeit besteht die Hoffnung, dass die Symphonie der Meere erhalten bleiben kann. Denn indem wir die Geräusche des Ozeans schützen, schützen wir die unzähligen Lebensformen, die dort zu Hause sind.