DE102011109955B4

DE102011109955B4 - Vorrichtung zum Schutz von Zahnwalen vor lebensbedrohlichen, gesundheitsschädlichen und/oder -beeinträchtigenden Gegenständen

Info

Publication number: DE102011109955B4
Application number: DE201110109955
Authority: DE
Inventors: Matthias Conrad; Boris Culik
Original assignee: L3 Communications Elac Nautik GmbH
Current assignee: Elac Sonar GmbH
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: DE102011109955A1

Abstract

Vorrichtung zur Abgabe eines akustischen Signals zum Schutz von Zahnwalen (Odontoceti) vor einem für die Zahnwale lebensbedrohlichen, gesundheitsschädlichen und/oder -beeinträchtigenden Objekt, wobei das akustische Signal ein die Echoortung der Zahnwale stimulierendes akustisches Signal ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal ein sich über eine Zeitdauer von etwa 1,4 ± 0,5 s erstreckender linearer Chirp mit einer Startfrequenz von 400 ± 50 Klicks und einer Stoppfrequenz von 1.100 ± 100 Klicks ist, wobei jeder Klick drei Sinusschwingungen mit einer Grundfrequenz von 130 ± 10 kHz aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur alternierenden Abgabe von Signalen zur Stimulation der Echoortung und von Signalen zur Vergrämung der Zahnwale eingerichtet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Vorrichtung zur Abgabe eines aus zwölf ohne Pause aufeinander folgenden Klicks bestehenden Testsignals zur Detektion von Fledermäusen eingerichtet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt ein Fischfangnetz, ein Wasserfahrzeug oder die Gründung eines Bauwerks ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Signal ein die Echoortung des gewöhnlichen Schweinswals (Phocoena phocoena) stimulierendes Signal ist Fischfangnetz mit der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgabe von akustischen Signalen zum Schutz von Zahnwalen (Odontoceti) vor für die Zahnwale lebensbedrohlichen, gesundheitsschädlichen und/oder -beeinträchtigenden Objekte, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Fischfangnetz mit einer solchen Vorrichtung.
Mit zunehmender Ausbreitung menschlicher Aktivitäten zur Nutzung natürlicher Ressourcen auch auf das Meer wird der Schutz der in diesem Lebensbereich vorkommenden Pflanzen- und Tierarten zunehmend wichtig. Im (öffentlichen) Fokus derartiger Bestrebungen stehen vor allem die Meeressäugetiere.
So ist insbesondere in der kommerziellen Fischerei der Beifang von Walen ein beständiger Kritikpunkt, aber auch die Veränderung von natürlichen Lebensräumen, beispielsweise durch die Schifffahrt, durch Brücken, Offshore-Windparks, Anlagen zur Mess- und Kommunikationstechnik etc., stellt eine potenzielle Gefahr für die Tiere dar und führt direkt oder indirekt zu einer Abnahme der Individuenzahlen. Diese Problematik wird beispielsweise diskutiert in der Pressemitteilung der Deutschen Umwelthilfe vom 23.08.2004 „Massaker an Schweinswalen beenden”
(http://duh.de/pressemitteilung.html?no_cache=1&tx_ttnews%5Btt_news%5D=116) und in im Artikel „Substanz im Fangnetz warnt Schweinswale vor Gefahr” in der Welt vom 12.06.2006 (http://www.welt.de/print-welt/article222481).
Speziell zur Vermeidung des Beifangs von Walen sind bereits akustische Signale abgebende Vorrichtungen, sogenannte Pinger, bekannt, die die Meeressäuger störende Geräusche aussenden, also wie in anderen Bereichen auch bekannt, gezielt zur Vergrämung der Tiere verwendet werden.
Die Verwendung von Pingern hat jedoch den Nachteil, dass die Pinger die vor einem Beifang zu schützenden Tiere aus ihren natürlichen Nahrungsgründen fern halten und darüber hinaus auch in benachbarte Netze scheuchen können, die nicht mit Pingern ausgestattet sind. Schließlich kann den Tieren durch den Einsatz von Pingern das von den Netzen verursachte Gefahrenpotenzial nicht vermittelt werden, das den Tieren im Wirkungsbereich der Pinger droht. Vielmehr wird gemutmaßt, dass die Pinger (zumindest langfristig) die Tiere so trainieren können, dass die von den Pingern abgegebenen akustischen Laute als Signal für ein im Bereich der gefahrbringenden Netze erhöhtes Nahrungsaufkommen erkannt wird. Damit würde aber die Funktion der Pinger in ihr Gegenteil verkehrt werden.
Ähnliches gilt für Pinger, die zur Vergrämung der Tiere z. B. bei Rammarbeiten für Gründungen von Bauwerken, beispielsweise Offshore-Windenergieanlagen, oder in Gebieten mit hohem Verkehrsaufkommen, sei es durch die kommerzielle Schifffahrt oder Sportboote, in Ölfördergebieten, in Gebieten mit seismischen, wissenschaftlichen und/oder militärischen Aktivitäten, beim Sand- u. Kiesabbau etc. verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die Wale vor von unterschiedlichen lebensbedrohlichen, gesundheitsschädlichen und/oder -beeinträchtigenden Objekten ausgehenden Gefahren warnt und von diesen möglichst fernhält.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und Anspruch 9 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung basiert auf der Beobachtung, dass Wale für ihre intraspezifische Kommunikation Klicksignale unterschiedlicher Ausgestaltung aussenden, wobei bestimmte Klickabfolgen, sogenannte Klicktrains, von den Artgenossen regelmäßig als Warnung aufgefasst werden. So zeigt beispielsweise 1 die Verteilung von Klickwiederholungsraten des gewöhnlichen Schweinswals (Phocoena phocoena), die unterschiedlichen Verhaltensweisen zugeordnet werden können (aus KT Clausen (2010) Click Communication in Harbour Porpoises Phocoena phocoena. Bioacoustics. Vol. 20: 1–28).
Insbesondere konnte auch festgestellt werden, dass die Tiere definierte Klicks abgeben, wenn diese ihre Umgebung akustisch untersuchen, also die von ihnen erzeugten Ultraschallsignale zur Echoortung nutzen. Die Eigenschaften derartiger Klicks sind in 2 wiederum beispielhaft anhand des gewöhnlichen Schweinswals dargestellt (aus Deutsches Heeresmuseum – Endbericht über das FuE-Vorhaben „Erfassung von Schweinswalen in der deutschen AWZ der Ostsee mittels Porpoise-Detektoren” vorgelegt von Harald Benke, bearbeitet von Christopher Honnef unter Mitwirkung von Ursula Verfuß, Anja Meding und Michael Dähne; Stralsund, den 31. August 2006). 2A zeigt einen die Amplitude eines von einem Schweinswal zur Echoortung ausgesendeten, kurzen impulsartigen Lauts, eines sogenannten Klicks, mit drei aufeinander folgenden Schwingongen. 2B zeigt dabei, dass das Frequenzspektrum dieses Klicks im Ultraschallbereich zwischen ungefähr 100 und 250 kHz liegt.
Dabei fällt auf, dass ein einzelnes Individuum derartige Klicks nicht permanent, sondern nur sporadisch abgibt – das einzelne Individuum ist in diesen Ruhephasen seiner Umgebung gegenüber also akustisch blind. Diese nur sporadische Verwendung der eigenen Echoortung führt nun dazu, dass für de Wale lebensbedrohliche, gesundheitsschädliche und/oder -beeinträchtigende Objekte, z. B. Fischfangnetze, nicht erkannt werden, sodass Wale, die keine akustischen Signale zur Echoortung abgeben, Gefahr laufen, mit den für sie schädlichen Objekten zu kollidieren und beispielsweise als Beifang in einem Fischfangnetz zu (ver)enden (vgl. Culik, Koschinski. (2004) Zeit ist Leben. WWF).
Grundgedanke der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die Klicktrain-Signale ausgibt, um im Bereich der Echoortung akustisch inaktive Wale zu stimulieren, ihr eigenes Echoortungssystem zu nutzen und entsprechende Signale auszugeben.
Tatsächlich konnte im Aquarium und in der Ostsee anhand von Schweinswalen experimentell belegt werden, dass sich die Individuen bei Beschallung mit entsprechenden Signalen – ohne von der Schallquelle angelockt zu werden – zur Schallquelle ausrichten und diese mit Hilfe ihrer Klicks akustisch untersuchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich also dazu, die Tiere zu animieren, ihre Umgebung akustisch zu untersuchen, sodass die Tiere Gefahrensituationen selbst erkennen und entsprechend reagieren können. Dabei kann das erfindungsgemäße System auch dazu verwendet werden, eine nahezu vollständige Zählung von Walbeständen vorzunehmen, da akustisch sich passiv verhaltende Individuen, die mit den üblicherweise hierfür verwendeten Hydrophonen nicht erfasst werden können, nach entsprechender Beschallung akustisch aktive werden und ohne weiteres erfasst werden können.
Darüber hinaus ist es jetzt auch möglich, die Tiere so zu trainieren, dass auch die Pinger von den Tieren als Gefahrenquelle eingestuft werden, indem Signale zur Aktivierung des individueneigenen Echoortungssystems in Kombination mit Lauten zur Vergrämung der Tiere verwendet werden, wodurch letztlich eine unmittelbare Verbindung von Finger und gefahrträchtigen Fischfangnetz (oder Bauwerk etc.) hergestellt wird.
Die Erfindung wird anhand einer für Schweinswale geeigneten Vorrichtung beispielhaft erläutert, wobei die Erfindung grundsätzlich auch für andere Walspezies einsetzbar ist:
Das von der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete akustische Signal stimuliert die Echoortung von Walen. Speziell für Schweinswale wird ein Signal verwendet, das als sich aber eine Zeitdauer von etwa 1,4 ± 0,5 s erstreckender linearer Chirp mit einer Startfrequenz von 400 ± 50 Klicks und einer Stoppfrequenz von 1.100 ± 100 Klicks ausgebildet ist, wobei jeder Klick drei Sinusschwingungen mit einer Grundfrequenz von 130 ± 10 kHz aufweist.
Bevorzugt beträgt die Signaldauer 1,4 s, wobei der Chirp bevorzugt mit 400 Klicks beginnt und bevorzugt mit 1.100 Klicks endet. Die Grundfrequenz beträgt bevorzugt 132 kHz, da die Hauptenergie von Schweinswal-Lauten bei dieser Frequenz ihr Maximum aufweist.
Das Signal kann aus einer Mehrzahl von Chirps bestehen, wobei die Chirps wenigstens 1 s voneinander beabstandet sind. Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn zwei aufeinander folgende Chirps mit einer Pause von 1 s zwischen den Chirps und eine darauf folgende Pause von 5 s vor Beginn eines weiteren Signals verwendet werden. Es können aber auch zwei, drei oder vier Chirps jeweils mit einer Pause von 1 s zwischen den Chirps und einer sich daran anschließenden Pause von 5 s zu einem Signal zusammengefasst sein. Die sich an den letzten Chirp innerhalb eines Signals anschließende Pause kann aber auch bevorzugt 10 s betragen.
Zusätzlich kann die Vorrichtung vorteilhaft zur Abgabe von Signalen zur Vergrämung der Zahnwale eingerichtet sein, wobei die Abgabe von Signalen zur Stimulation der Echoortung und von Signalen zur Vergrämung der Zahnwale besonders bevorzugt alternierend erfolgt. Dadurch soll beispielsweise ermöglicht werden, dass die Tiere ihre Umgebung akustisch untersuchen und die infolge der Echoortung als Gefahr erkannten Objekte, die mit der Vorrichtung verbunden sind (z. B. Fischnetze), mit dem Vergrämungssignal gleichsetzen. So kann erreicht werden, dass auch die herkömlichen Pinger von den Tieren als Gefahrenquelle (statt als Anzeichen für reichlich Futter) eingeordnet werden.
Weiterhin ist die Vorrichtung vorteilhaft zur Abgabe eines aus zwölf ohne Pause aufeinander folgenden Klicks bestehenden Testsignals zur Detektion von Fledermäusen eingerichtet. So kann auf einfache Weise eine Funktionsüberprüfung der Vorrichtung an Land vorgenommen werden, wodurch erreicht wird, dass nur funktionsfähige Vorrichtungen zum Einsatz im Wasser gelangen.
Die Vorrichtung weist bevorzugt einen omnidirektionalen Schallwandler mit einer Sendeleistung von etwa 153 dB entsprechend einer Reichweite von etwa 200 m auf.
Die Objekte, die mit der Vorrichtung versehen werden können, sind vorzugsweise Fischfangnetze zur Reduzierung des Beifangs. Andere Objekte können Wasserfahrzeuge oder Gründungen von Offshore-Bauwerken, z. B. Ölplattformen oder Windenergieanlagen sein.
Werden beispielsweise Fischfangnetze mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen ausgestattet, ist es von Vorteil, die Vorrichtung mit einem Wasserschalter auszustatten, sodass die Vorrichtung bei Berührung mit Wasser aktiviert wird. Bevorzugt werden die Vorrichtungen in die Grund- und/oder Schwimmleine eingespleißt und mit einer bevorzugt zentralisierten Spannungsquelle verbunden. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen parallel an eine dünne 2-adrige, in eine Leine des Netzes eingespleißte Kupferleitung angeschlossen werden, die mit einer an einem Grundgewicht angebrachten Batterie angeschlossen sind. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der Wasserschalter nicht in der Vorrichtung, sondern im Grundgewicht angeordnet ist.
Schließlich lassen sich die den Einsatz des Echoortungssystems stimulierenden Signale auch zur Zählung der Individuen von Walpopulationen nutzen. Wie oben erwähnt ist eine Anzahl von Individuen innerhalb einer Population akustisch passiv, benutzt also das Echoortungssystem nicht, und kann daher nicht mittels Hydrophonen erfasst werden. Werden hingegen die oben erläuterten Signale abgegeben, wird erreicht, dass zusätzlich zu den bereits akustisch aktiven Individuen auch die vormals akustisch passiven Individuen Klicklaute abgeben und so mit in die Populationszählung eingehen.
Die hierdurch erreichte (nahezu vollständige) Populationszählung ermöglicht eine verbesserte Aussage über den Artenbestand, wie auch eine bessere Beurteilung von Ökosystemen, z. B. bei der Begutachtung von Offshore-Bauvorhaben.

Claims

Vorrichtung zur Abgabe eines akustischen Signals zum Schutz von Zahnwalen (Odontoceti) vor einem für die Zahnwale lebensbedrohlichen, gesundheitsschädlichen und/oder -beeinträchtigenden Objekt, wobei das akustische Signal ein die Echoortung der Zahnwale stimulierendes akustisches Signal ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal ein sich über eine Zeitdauer von etwa 1,4 ± 0,5 s erstreckender linearer Chirp mit einer Startfrequenz von 400 ± 50 Klicks und einer Stoppfrequenz von 1.100 ± 100 Klicks ist, wobei jeder Klick drei Sinusschwingungen mit einer Grundfrequenz von 130 ± 10 kHz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eine Mehrzahl von Chirps aufweist, wobei die Chirps mindestens 1 s voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den letzten Chirp innerhalb eines Signals eine Pause von 5 s oder 10 s folgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgabe von Signalen zur Vergrämung der Zahnwale eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur alternierenden Abgabe von Signalen zur Stimulation der Echoortung und von Signalen zur Vergrämung der Zahnwale eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Vorrichtung zur Abgabe eines aus zwölf ohne Pause aufeinander folgenden Klicks bestehenden Testsignals zur Detektion von Fledermäusen eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt ein Fischfangnetz, ein Wasserfahrzeug oder die Gründung eines Bauwerks ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Signal ein die Echoortung des gewöhnlichen Schweinswals (Phocoena phocoena) stimulierendes Signal ist.
Fischfangnetz mit der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.