Investigating occurrence and fine-scale movement of deep-diving cetaceans in Icelandic offshore waters through passive acoustic monitoring

Abstract

Due to their highly mobile lifestyles and time spent on long foraging dives, northern bottlenose whales (Hyperoodon ampullatus) and sperm whales (Physeter macrocephalus) are difficult to study using visual methods. Currently, little is known about the seasonal occurrence and movements of these two deep-diving cetacean species in Icelandic waters, with most information based on historic catch data and visual sighting surveys. Passive acoustic monitoring presents an opportunity to obtain year-round data on species occurrence and is an especially useful method for studying animals that regularly vocalize - like echolocating odontocetes. To fill the knowledge gap on these two elusive species in an area likely to experience increasing anthropogenic use, data were collected using a bottom-moored stereo recorder deployed off East Iceland from May to August 2021 and February to May 2022. The acoustic recorder was located at 2290-2301 meters depth on the bottom of the Gridar Gorge in the Norwegian Sea. This study examined variations in monthly occurrence of the two subject species, as well as patterns in their fine-scale movement. Occurrence was determined using an automatic click detection algorithm in MATLAB, while PAMGuard was used to measure sound arrival angles (3D bearings) on the two-element hydrophone array during select encounters. A total of 1,378 h of data (16,533 audio files, each of 5-min duration) were analyzed. All click detections were manually annotated to confirm species presence, resulting in 118 h of data (8.6%; 1,419 files) containing northern bottlenose whale clicks and 105 h (7.6%; 1,260 files) containing sperm whale clicks. The results showed highest detection positive periods of northern bottlenose whales in March with a steep drop off in detections in early April and a second peak in late June. Sperm whale occurrence was detected at extremely low rates in February and March, steadily increased through spring and was highest in June to August. Information on the seasonal occurrence and movements obtained in this study provides new insight into seasonal habitat use. This information can be applied to assess risk of conflict between anthropogenic use and biological use of the study area.

Vegna sinna afar hreyfanlegu lífshátta og tíma varið í langa köfun til fæðuöflunar er erfitt að rannsaka andarnefjur (Hyperoodon ampullatus) og búrhvali (Physeter macrocephalus) með sjónrænum aðferðum. Á þessum tíma er lítið vitað um árstíðabundna viðburði og hreyfingar þessara tveggja djúpkafandi hvalategunda á Íslandsmiðum, með mestum upplýsingum byggðum á sögulegum veiðigögnum og sjónrænum könnunum. Afskiptalaus hljóðvöktun veitir tækifæri til að afla heilsársgagna um tegundar viðburði og er sérstaklega gagnleg aðferð til að rannsaka dýr sem reglulega nota röddina - eins og bergmálsratandi tannhvalir. Til að fylla inn í þekkingareyðuna um þessar tvær torfundnu tegundir á svæði sem er líklegt til að verða fyrir aukinni notkun manna, var gögnum safnað með notkun á botnfestum þrívíddarrita notuðum fyrir utan Austurland frá maí til ágúst 2021 og febrúar til maí 2022. Hljóðupptökutæki var staðsett á 2290-2301 metra dýpi á botni Gridar Gorge neðansjávargjárinnar í Noregshafinu. Þessi rannsókn skoðaðar breytileika á mánaðarlegum atburðum tveggja viðfangstegunda, sem og mynstur hreyfingar þeirra á fínum kvarðra. Atburður var ákvarðaður með notkun sjálfvirks smellgreiningar algríms í MATLAB, um leið og PAMGuard var notað til að mæla horn innkomandi hljóðs (3 víddar stefnur) á tveggja-þátta vatnshljóðnema samstæðu á völdum samfundum. Alls voru 1.378 klst. af gögnum (16.533 hljóðskrár, hver 5-mín löng) greind. Allar smellgreiningar voru handvirkt skráðar til að staðfesta viðvist tegundar, og leiddi til 118 klst. af gögnum (8,6%; 1.419 skrár) sem innihéldu andarnefju smelli og 105 klst. (7,6%; 1.260 skrár) sem innihéldu búrhvala smelli. Niðurstöðurnar sýndu hámarksviðburði með andarnefjum í mars með bröttu falli á greiningum snemma í apríl og öðrum toppi seint í júní. Búrhvala atburðir vorum numdir með ákaflega lágri tíðni í febrúar og mars, jukust stöðugt að vori og voru algengastir í júní til ágúst. Upplýsingar um árstíðabundna atburði og hreyfingar sem fengust í þessari rannsókn veita nýja innsýn í árstíðabundna búsvæðanotkun. Þessum upplýsingum getur verið beitt til að meta hættu á árekstrum milli notkunar manna og líffræðilegrar notkunar rannsóknasvæðisins.