Hałas to nie tylko fajerwerki!

Koniec roku kalendarzowego to czas, gdy wiele mówi się o... hałasie. Fajerwerki są tradycją, bez której wielu z nas nie wyobraża sobie sylwestra, jednak wywoływany przez nie huk może prowadzić m.in. do niepotrzebnego stresu dla zwierząt czy wręcz szkodliwych dla ich zdrowia ataków paniki. Nie każdy z nas wie jednak o tym, że równie niekorzystny dla zwierząt jest hałas podwodny. Co gorsza, szkodzi on morskim organizmom nie tylko w sylwestra.

Z artykułu dowiesz się: 

1. Czym jest hałas podwodny?
2. Rodzaje hałasu podwodnego
3. Skąd się bierze hałas podwodny?
4. Jak hałas wpływa na organizmy morskie?
5. Sposoby na ograniczanie hałasu podwodnego na organizmy morskie

Czym jest hałas podwodny? 

Różne dźwięki są zupełnie normalnym elementem środowiska morskiego. Mogą pochodzić z procesów naturalnych dla tego ekosystemu, chociażby z przemieszczania się mas wody, drgań skorupy ziemskiej, wyładowań atmosferycznych czy odgłosów wydawanych przez żyjące w morzu organizmy.  

Z drugiej strony, dźwięki mogą mieć także źródła poza ekosystemowe – antropogeniczne, czyli wynikające z działalności człowieka. Właśnie w tym drugim przypadku mowa jest o hałasie podwodnym.

Hałas podwodny to dźwięki pochodzące z działań ludzkich występujące w ekosystemie morskim, dotkliwe dla żyjących w nim organizmów. 

Hałas podwodny dopiero od niedawna uważany jest za jedno z zanieczyszczeń ekosystemu morskiego, w związku z tym świadomość jego szkodliwości w środowisku naturalnym jest bardzo niska. Nie tylko na świecie, lecz także u nas, w Bałtyku Właściwym, gdzie występuje m.in. jeden z bardziej wrażliwych na dźwięki gatunków – morświn (Phocoena phocoena). Populacja morświna w tym akwenie jest krytycznie zagrożona wyginięciem.

Badania pokazują, że w polskich wodach rejestratory wychwytywały wartości poziomu hałasu rzędu nawet 120 decybeli. Dźwięki o takim natężeniu można porównywać z hałasem generowanym przez startujący odrzutowiec! Co więcej, naukowcy szacują, że na Morzu Bałtyckim może przebywać w jednym momencie nawet 2000 statków, które w zależności od wielkości czy prędkości, z jaką się poruszają, mogą wytwarzać hałas o natężeniu sięgającym nawet 190 decybeli! (GIOŚ 2018 na podstawie Simmonds i in., 2003) .

Problem hałasu podwodnego nie dotyczy oczywiście jedynie Bałtyku, lecz wszystkich mórz i oceanów, a więc całego Wszechoceanu. A ten pokrywa ponad 70% powierzchni naszej planety! 

Co więcej, postępująca zmiana klimatu sprawia, że naturalne bufory chroniące organizmy morskie przed negatywnym wpływem hałasu podwodnego stają się coraz słabsze. Do niedawna pokrywa lodowa Oceanu Arktycznego sprawiała, że przez większą część roku obszar ten był akustycznym schronieniem dla zwierząt morskich. Dziś, gdy lodowce topnieją, ta naturalna tarcza ochronna maleje. A przy tym wszystkim hałas – głównie za sprawą coraz większej presji człowieka na ekosystem morski – z każdym rokiem się zwiększa.

Zobacz, jak zmiana klimatu wpływa na ekosystem morski. 

Rodzaje hałasu podwodnego  

Hałas hałasowi nie równy. Rozróżnia się dwa jego podstawowe rodzaje: hałas ciągły i hałas impulsowy. 

Hałas ciągły charakteryzuje się nieznacznymi zmianami częstotliwości i natężenia w czasie. Mowa przede wszystkim o transporcie morskim, turystyce motorowodnej (także tej rekreacyjnej) oraz rybołówstwie, a więc ogólnie o ruchu różnego typu jednostek pływających.

Tego typu źródła dźwięku prowadzą do stałego obciążenia zanieczyszczeniem hałasem podwodnym obszarów, w których działają. Nie jest to jednak jednoznaczne z tym, że organizmy morskie mogą się do niego bez trudu przystosować i przywyknąć – w dalszym ciągu jest on szkodliwym zanieczyszczeniem środowiska. Można to porównać do mieszkania przy ruchliwej autostradzie bez ekranów akustycznych i bez możliwości zamknięcia okien we własnym domu.

Hałas impulsowy, w przeciwieństwie do ciągłego, wyróżnia się stosunkowo krótkim czasem trwania i wysokim natężeniem dźwięków. W przypadku bliskiej obecności zwierzęcia względem źródła hałasu impulsowego możliwe jest zaobserwowanie poważnych konsekwencji zdrowotnych u osobników. Mowa między innymi o uszkodzeniu tkanek, a nawet tymczasowej bądź trwałej utracie słuchu! Istnieją dowody na to, że zwierzęta żyjące w ekosystemie morskim mogą nawet umrzeć z powodu hałasu impulsowego o wysokim natężeniu! 

Tego typu dźwięki mogą być generowane w czasie detonacji amunicji konwencjonalnej, w tym niewypałów, które znajdują się także w polskiej strefie Bałtyku. Źródłem hałasu impulsowego jest także wbijanie dużych instalacji w dno morskie, takich jak fundamenty elektrowni wiatrowych. 

Skąd się bierze hałas podwodny? 

Za najczęstsze źródło hałasu podwodnego uznawany jest transport morski, a więc promy pasażerskie, flota handlowa czy flota rybacka. 

Transport morski 

Szacuje się, że aż 90% towarów jest transportowanych drogą morską! Zdaniem ekspertów w każdej chwili na naszych morzach i oceanach znajduje się około 60000 tankowców i kontenerowców, a na samym Bałtyku około 2000 jednostek zarejestrowanych w Międzynarodowej Organizacji Morskiej.  

Hałas generowany przez transport morski jest zaliczany głównie do hałasu ciągłego. Na jego poziom wpływ mają zarówno rozmieszczenie statków, ich typ (rozmiar, tonaż, wyporność itp.), jak i prędkość poruszania się jednostek oraz warunki rozchodzenia się fal dźwiękowych, czyli np. ukształtowanie i budowa dna akwenu.

Transport morski to także ruch pływających jednostek rekreacyjnych napędzanych silnikiem. Hałas pochodzący z nich może dochodzić do 130-160 decybeli (przy źródle dźwięku). Zanieczyszczenie to jest o tyle istotne, że generowane jest najczęściej w płytkich wodach strefy przybrzeżnej, czyli w rejonie naturalnych siedlisk krytycznie zagrożonych wyginięciem morświnów. 

Mapę zagęszczenia ruchu morskiego możemy znaleźć tutaj

Wydobycie surowców 

Drugim źródłem hałasu podwodnego jest wydobycie surowców z dna morskiego, w tym kruszywa, ropy naftowej czy gazu ziemnego. Tego typu działania generują znaczące ilości różnego rodzaju hałasu na każdym etapie wydobycia, począwszy od samej eksploracji, czyli poszukiwania złóż ropy i gazu. Do eksploracji wykorzystuje się najczęściej badania sejsmiczne, które polegają na generowaniu fal sejsmicznych, a następnie analizie fal odbitych od różnorodnych warstw geologicznych.  

Generowanie fal sejsmicznych to jeden z najgłośniejszych hałasów impulsowych w oceanie. Urządzenia generujące fale sejsmiczne poprzez gwałtowną dekompresję sprężonego gazu mogą być 6-7 razy głośniejsze niż najhałaśliwsze statki.  

Dalsze etapy wydobycia surowców również wiążą się z powstawaniem hałasu podwodnego – od stawiania platform wiertniczych oraz ruro- i gazociągów, przez właściwą działalność platform i transport surowców statkami, aż po demontaż infrastruktury np. w sytuacji wyczerpania zasobów.  

Budowa farm wiatrowych 

Podobnie jak w przypadku wydobycia surowców, morskie elektrownie wiatrowe generują hałas na każdym etapie inwestycji – od budowy, przed działalność, aż po demontaż. Warto jednak podkreślić, że w przypadku instalacji farm wiatrowych mowa jest o największym natężeniu zanieczyszczeniem hałasem podwodnym.  

Do stawiania podmorskich fundamentów często wykorzystywane są młoty udarowe lub hydrauliczne, które potrafią generować hałas na poziomie 180 dB (mierzony 750 m od miejsca budowy), czyli zbliżony do hałasu powstającego podczas startu rakiety kosmicznej (190 dB). To dźwięki bardzo szkodliwe dla wrażliwych na hałas organizmów morskich.

Działania wojskowe  

Hałas generują zarówno regularne ćwiczenia wojskowe, jak i doraźne działania polegające np. na kontrolowanym detonowaniu niewybuchów z II wojny światowej.  

Działania wojskowe są szczególnie istotne na Bałtyku, gdzie w samych polskich obszarach morskich prowadzi się od kilku do kilkunastu detonacji rocznie. W zależności od masy ładunku wybuchowego oraz jego budowy, wieku czy stopnia zanurzenia w osadach hałas generowany podczas detonacji może osiągać ponad 250 decybeli. 

Echosondy nawigacyjne i sonary   

Echosondy najczęściej wykorzystują zakresy dźwięków o częstotliwości 20-200 kHz. Największym zagrożeniem dla morświnów są urządzenia, które generują fale akustyczne około 130 kHz, ponieważ jest to zakres słyszalności tych zwierząt. Dodatkowo jest to hałas impulsowy, czyli bardziej szkodliwy dla morświnów niż hałas ciągły.

Jak hałas wpływa na organizmy morskie? 

Wszechocean jest domem dla niezliczonej liczby organizmów, którym silny hałas może po prostu szkodzić, podobnie jak ludziom.  

By zrozumieć, jak silnie hałas podwodny oddziałuje na organizmy żyjące w morzu, konieczne jest wyjaśnienie, że dźwięk przemieszcza się w wodzie około 4,5 razy szybciej i 60 razy dalej niż w powietrzu. Oznacza to, że może on pokonać nawet 1500 metrów na sekundę. To więcej niż 15 długości boisk piłkarskich! Dzieje się tak dlatego, że woda posiada prawie 780 razy większą gęstość niż otaczające nas powietrze, dzięki czemu jest świetnym nośnikiem fal dźwiękowych. 

W związku z tym, że dźwięk rozchodzi się w wodzie dużo lepiej niż w powietrzu, hałas w środowisku morskim pokonuje znacznie większe odległości i oddziałuje z większą siłą na większy obszar i zamieszkujące go organizmy. 

Zanieczyszczenie hałasem podwodnym budzi coraz większy niepokój na świecie ze względu na jego negatywny wpływ na wiele gatunków morskich, w tym na walenie, żółwie morskie i ryby. Zwłaszcza walenie wyspecjalizowały się w tym, aby używać dźwięku jako podstawowego zmysłu. Hałas zaburza ich funkcjonowanie, zakłócając komunikację ze światem, a także zdolność nawigowania czy szukania pożywienia. 

Walenie i echolokacja 

Historia i ewolucja waleni jest szczególnie powiązana ze specyfiką rozchodzenia się dźwięku w wodzie. Przodkowie waleni byli bowiem… parzystokopytnymi zwierzętami lądowymi, a pierwsze walenie najprawdopodobniej przypominały małe jelenie, które dużo czasu spędzały w wodzie, poszukując pożywienia, choć nadal wychodziły na ląd.

Na jakiej podstawie odróżniono pierwszego walenia od jego leśnych kuzynów?  

„Wchodząc do wody”, walenie musiały w toku ewolucji przystosować się również do słyszenia pod wodą, w której dźwięk rozchodzi się szybciej i dalej niż w powietrzu (m.in. dlatego pod wodą trudno nam odróżnić, skąd dochodzą dźwięki, ponieważ dla naszych uszu rozchodzą się one na tyle szybko, że nie czujemy różnicy, do którego ucha fala dźwiękowa dotarła szybciej i w konsekwencji nie jesteśmy w stanie określić kierunku źródła dźwięków).  

Aby lepiej słyszeć pod wodą, walenie rozwinęły specyficzną modyfikację ucha, polegającą na zgrubieniu kości jamy bębenkowej, zwanej involucrum, co oznacza „okrywę”. Cechę tę posiadały już pierwsze, biegające jeszcze po lądzie walenie – jest zauważana w skamieniałościach wszystkich gatunków waleni, które ewoluowały i wymierały podczas ponad 50 milionów lat historii oraz posiadają ją dzisiejsze walenie – wieloryby, delfiny i morświny.  

Ponadto w toku ewolucji część waleni (zębowce, a wśród nich kaszaloty, ale również orki, delfiny czy w końcu morświny – w tym te, które mieszkają w Bałtyku) przystosowała się do wykorzystania dźwięku do ustalania lokalizacji czy podwodnego „widzenia”. Zwierzęta te posiadają tzw. melon, czyli narząd służący do echolokacji (jest to zdolność niektórych zwierząt do identyfikowania otoczenia na podstawie porównania charakterystyki wydanych przez siebie dźwięków z ich echem po odbiciu od innego obiektu). Melon przypomina „poduszkę” z płynnego tłuszczu. Umiejscowiony jest z przodu głowy i pełni funkcję soczewki skupiającej i nakierowującej sygnał echolokacyjny.  

Wpływ hałasu podwodnego na walenie 

Ewolucyjne powiązanie waleni ze sposobem rozchodzenia się dźwięku w wodzie powoduje, że ich dobrobyt jest ściśle związany z poziomem podwodnego hałasu. W zależności od natężenia i rodzaju dźwięku może on być dla zwierząt źródłem informacji o otoczeniu, ale też szumem czy czynnikiem szkodzącym zdrowiu. 

Hałas oddziałuje na walenie tak jak na nas – zagłusza ich komunikację. Walenie komunikują się ze sobą za pomocą dźwięków, czasami nawet… śpiewając! Dość powiedzieć, że śpiewy humbaków są przyjemne również dla naszych uszu. Niestety podwodny hałas powoduje, że „głosy” tych zwierząt zwyczajnie giną w podwodnym zgiełku, co prowadzi do trudności w znalezieniu partnera do rozrodu, oddzielania osobników od swoich grup (stad) czy młodych od ich matek. Z punktu widzenia danego gatunku w perspektywie długoterminowej może to doprowadzić do spadku liczebności populacji. Natomiast z punktu widzenia osobnika oddzielenie od stada i trudności w komunikacji (biorąc pod uwagę fakt, że wiele wielorybów to zwierzęta społeczne, tak jak np. humbaki) oznaczają np. większe narażenie na kontakt z drapieżnikami, a więc stres i jego wtórne konsekwencje zdrowotne. 

Ponadto, w przypadku zębowców, które opierają się na echolokacji w celu znalezienia pożywienia oraz nawigacji, podwodny hałas zaburza zdolności do wykonywania podstawowych funkcji życiowych. W konsekwencji zwierzęta te mogą mieć problemy z odpowiednim odżywianiem czy odnajdywaniem siedlisk i tras migracji. 

Oczywiście wrażliwe na hałas walenie mają tendencję do omijania hałaśliwych miejsc. W praktyce jednak oznacza to, że ciągłe generowanie podwodnego hałasu zabiera tym zwierzętom przestrzeń życiową, czyli ich naturalne siedliska.  

W najbardziej skrajnych przypadkach podwodny hałas impulsowy może powodować uszkodzenia tkanek, tymczasową bądź trwałą utratę słuchu (ostre obrażenia), a nawet bezpośrednią śmierć. 

Negatywne konsekwencje hałasu podwodnego dla waleni: 

• zakłócanie komunikacji między osobnikami, 
• gubienie się osobników, m.in. młodych od ich matek, 
• ograniczanie lub utrata naturalnych siedlisk oraz tras migracyjnych, 
• uszkodzenia tkanek, 
• tymczasowa lub trwała utrata słuchu, 
• bezpośrednia śmierć osobnika, 
• spadek populacji gatunku. 

Wpływ hałasu podwodnego na ryby 

Hałas wpływa przede wszystkim na ssaki morskie, ale także na inne organizmy, w tym ryby. To dla wielu osób może być sporym zaskoczeniem, bo w końcu ryby nie mają widocznych małżowin usznych. Mają one jednak narządy pozwalające na odbieranie przez nie dźwięków z otoczenia. 

Jak ryby słyszą?  

Ryby posiadają ucho wewnętrzne, które zbudowane jest podobnie do ludzkiego. Pozwala ono na utrzymanie równowagi oraz określanie kierunku i odległości źródła dźwięku.   

Poza uchem wewnętrznym u ryb występuje także linia boczna (zwana czasem naboczną). Jest to wysoce wyspecjalizowany organ – czasem można go zaobserwować w postaci charakterystycznej linii biegnącej wzdłuż ciała ryby (np. u dorsza), czasem jest zupełnie niewidoczny. Z pewnością jednak linia boczna występuje u wszystkich ryb i pełni ważna rolę, która pozwala na przetrwanie w podwodnym świecie.  

Przez lata przypisywano linii bocznej liczne funkcje czy możliwości, takie jak słuch czy zdolności odczuwania temperatury. Obecnie uznaje się, że linia boczna służy do odczuwania (nawet minimalnych) ruchów wody. Dzięki temu ryby wiedzą, co dzieje się wokół nich, nawet w zupełnej ciemności. Innymi słowy, ruchy wody wywołane obecnością innego organizmu (potencjalnego zagrożenia lub posiłku), odbijaniem fal czy prądów wodnych od skał i innych przeszkód itp., są odbierane przez linię boczną i przekazywane do mózgu ryby. Linia boczna pełni zatem ważną role w funkcjonowaniu ławic (czy ryb ławicowych).  

Wspólne i idealnie zsynchronizowane ruchy dużej grup ryb, która porusza się w toni jak jeden organizm, nie byłyby możliwe, gdyby nie zdolność odczuwania ruchu otaczających organizmów i odpowiedniego reagowania każdej z ryb w ławicy. A ławica to nie tylko grupa ryb płynących razem (i przy okazji spektakl dla ludzkiego oka), ale strategia życiowa. Taka zsynchronizowana grupa ma bowiem większe szanse na przetrwanie, czyli ucieczkę przed potencjalnym zagrożeniem (drapieżnikami), znalezienie pożywienia i rozród.

Wpływ hałasu podwodnego na ryby 

Ryby uzyskują znacznie większe ilości informacji poprzez zmysł słuchu niż przez inne zmysły. Dźwięk jest używany do komunikacji między rybami, podczas godów, wykrywania zdobyczy i drapieżników, orientacji i migracji oraz wyboru siedliska. Tak więc wszystko, co zakłóca zdolność ryb do wykrywania i reagowania na biologicznie istotne dźwięki, może zmniejszyć przeżywalność i sprawność/kondycję osobników i populacji.  

Obecnie mało jest dowodów na to, aby podwodny hałas mógł doprowadzić do bezpośredniej śmierci ryb (chociaż nie jest to przez naukowców wykluczane). Jednak dźwięki generowane w wyniku działalności człowieka, nawet na poziomie znacznie niższym niż ten, który może skutkować śmiertelnością, mogą powodować u ryb czasowe uszkodzenie słuchu, zmiany fizjologiczne, maskowanie dźwięków ważnych biologicznie oraz zmiany w zachowaniu. Te ostatnie z kolei mogą nieść za sobą negatywne skutki dla osobników i populacji w postaci zaburzenia rozrodu (tarła) oraz żeru, zakłócenia migracji i selekcji siedlisk. Narażenie na dźwięk może również (ale nie zawsze) powodować zmiany fizjologiczne, które mogą być skutkami stresu.

CIEKAWE OBSERWACJE I BADANIA

Istnieją obserwacje i badania naukowe potwierdzające negatywny wpływ hałasu podwodnego na ryby.

• Wiele gatunków ryb wykazuje reakcje stresowe w obecności hałasu, ze zwiększonym poziomem kortyzolu lub innymi biochemicznymi wskaźnikami stresu. Stado tarłowe dorsza narażone na hałas skutkowało wyższym poziomem kortyzolu w otrzymanej ikrze, co obniżyło wskaźnik zapłodnienia o 40%, a produktywność żywej ikry o 50%. 
• Hałas silników łodzi może ograniczać opiekę nad złożonymi przez ryby jajami, zwiększając ryzyko utraty narybku.
• Wśród gatunków ryb rafowych zaobserwowano, że w obecności hałasu łodzi nie reagowały odpowiednio na alarmujące zapachy, a ich zdolność do oceny ryzyka była osłabiona, co prawdopodobnie miało wpływ na ich przeżycie. 
• Hałas z promów spowodował, że ławice tuńczyka stały się nieskoordynowane, co mogło wpłynąć na dokładność ich migracji. 
• Wskaźniki połowów dorsza i plamiaka mogą spaść o 50-80% z powodu badań sejsmicznych, z odpowiednimi negatywnymi skutkami społeczno-gospodarczymi dla lokalnych rybaków. 

Warto też dodać, że według wyników wstępnych badań hałas o dużym natężeniu i niskiej częstotliwości może prowadzić do zniszczeń komórek rzęsatych tworzących linie boczne u ryb. Konsekwentnie pewne rodzaje podwodnego hałasu mogą zaburzać funkcjonowanie linii bocznej, a przez to liczne funkcje życiowe i zdolność przetrwania ryb. 

Sposoby na ograniczanie wpływu hałasu podwodnego na organizmy morskie 

Obecnie najskuteczniejszymi środkami łagodzącymi negatywny wpływ hałasu podwodnego na organizmy morskie jest: 

• unikanie przez człowieka użytkowania obszarów o znanych koncentracjach organizmów wrażliwych na hałas (w sposób, który ten hałas generuje), 
• zmniejszenie prędkości podczas przepływania jednostkami żeglugowymi przez te obszary. 

Sposobem na wprowadzenie w życie dwóch powyższych rozwiązań może być objęcie ochroną obszarów ważnych dla zwierząt wrażliwych na hałas. Morskie obszary chronione i właściwe zarządzanie nimi to jeden z projektów Fundacji WWF Polska. 

Istnieją także inne sposoby ograniczania hałasu w ekosystemie morskim. Jednym z nich jest inwestowanie w innowacje w zakresie projektowania cichych statków i technologii doposażenia w celu zmniejszenia wpływu hałasu na walenie. Ze względu na skalę, jaką przybiera dziś transport morski, zasadne wydaje się wprowadzenie norm dotyczących hałasu, jaki będą wydawać budowane jednostki.

Pozytywne efekty dla życia wrażliwych na dźwięki organizmów morskich może przynieść przestrzeganie przez ludzi dobrowolnych wytycznych w obszarach spowolnienia ruchu. Mowa między innymi o tworzeniu ,,bezpiecznych korytarzy”, czyli obszarów znanych z migracji np. waleni, gdzie działalność człowieka, która może generować hałas, jest zaniechana lub znacząco ograniczana. 

Istnieją także różnego rodzaju środki techniczne minimalizujące negatywny wpływ hałasu generowanego przy podejmowaniu różnego rodzaju przedsięwzięć i inwestycji w oparciu o dno morskie. Jednym z nich jest stosowanie tzw. kurtyn bąbelkowych przy detonacji niewybuchów. Kurtyny osłabiają moc emitowanych fal akustycznych, dzięki czemu zmniejszają ekspozycję zwierząt morskich na generowany hałas.