Fine-scale frequency characteristics of blue whale song across the North Atlantic Ocean

Abstract

Siden begynnelsen av den moderne hvalfangst i Nord-Atlanterhavet på 1860-tallet har det vært diskutert om blåhvalene i de vestlige og østlige havområdene utgjør én eller to populasjoner eller bestander. For å kunne forvalte og bevare blåhvalene, er det nødvendig å forstå deres sesongmessige utbredelse, migrasjonsruter og fôringsområder, samt om de vestlige og østlige bestandene blander seg og formerer seg. Det har blitt foreslått at blåhvalene i Nord-Atlanteren bruker én enkelt sangtype, med mindre regionale variasjoner i frasering. Det er derfor behov for en mer detaljert undersøkelse av mangfold og variasjon i lyden fra blåhvalsang i Nord-Atlanteren, med formål å vurdere om det kan finnes to akustiske populasjoner her.

Jeg undersøkte 39 355 timer med akustiske data innhentet fra syv steder i Nord-Atlanteren i perioden 2017-2019. Frekvensmålinger ble ekstrahert langs hele konturen av del A-frasen i blåhvalsangen ved hjelp av et MATLAB-verktøy. Finskala frekvensvariasjon i de vestlige og østlige blåhvalsangene, samt sangenes varighet var svært like, noe som indikerer at de nordatlantiske blåhvalene bruker én sangtype. I tillegg observerte jeg en betydelig nedgang i den fundamentale frekvensen i blåhvalsang i den vestlige delen av Framstredet over 10-årsperioden fra 2008 til 2018. Ettersom sangene ser ut til å være tilpasset og koordinert over hele Nord-Atlanteren, støtter funnene hypotesen om at en del blåhval kan vandre fra vest til øst der de blander seg. Videre har jeg i dette arbeidet påvist akustisk at blåhval passerer utenfor Lofoten-Vesterålen (LoVe) Havobservatorium. Dette funnet antyder en til nå ukjent migrasjonskorridor for blåhval innenfor det beskrevne området til blåhvalpopulasjonen i det nordøstlige Atlanterhavet.

I tillegg til den kjente nordatlantiske blåhvalsangen fant jeg unike sanger fra bardehval, gjentatt regelmessig og med konstant frekvens i området fra 26 Hz til 22 Hz. Disse sangene ble observert på ett sted, Blake Plateau, utenfor det sørøstlige USA, hver måned i løpet av dataopptaksperioden. Det var to ulike typer av disse antatte sangene: én med årlig konstant frekvens på rundt 25 Hz med et lite sprang på 0.1 Hz ned fra ett år til det neste, og den andre med noe lavere og synkende frekvens gjennom opptaksperioden. De to sangtypene ble observert samtidig, noe som kan tyde på at to individer produserer dem. Hvilken bardehvalart som synger disse sangene, er foreløpig ukjent.

Min forskning kan være av interesse for nasjonale myndighetsorganer som har mandat til å forvalte blåhvalpopulasjonene i Nord-Atlanteren innenfor sine jurisdiksjoner. Videre overvåkning på tvers av dette området, med fokus på områder langs østkysten av Grønland og kysten av Nord-Norge, vil kunne gi ytterligere informasjon om migrasjonsruter og mulige områder for blåhvalens møteplasser og reproduksjon.

Since the start of the modern whaling in the North Atlantic Ocean in the 1860s, it has been discussed whether blue whales in the western and eastern ocean basins constitute one or two populations or stocks. For their management and conservation, it is necessary to know their seasonal distribution, migration routes, and feeding grounds, and if the western and eastern stocks mingle and breed. It has been suggested that blue whales in the North Atlantic use one single song type, albeit with minor regional variation in phrasing. A more detailed examination of diversity and variability in blue whale acoustic behaviour across the North Atlantic is warranted, with the purpose to evaluate if two acoustic populations may be found here.

I examined 39,355 hours of acoustic data recorded at seven locations in the North Atlantic in the period 2017-2019. Frequency measurements were extracted along the entire contour of the part A blue whale unit by using a custom feature extraction tool in MATLAB. The fine-scale frequency and duration characteristics of the western and eastern blue whale songs were very similar, indicating a single song type in the North Atlantic Ocean. Also, I observed a significant decline in tonal frequency of blue whale calls in acoustic data from the West Fram Strait, over the period from 2008-2009 to 2017-2018. As the songs seem to be adjusted and coordinated across the North Atlantic, the findings support the hypothesis of intermingling between these blue whales. Further, this thesis also provides the first known acoustic records of blue whales passing off the Lofoten-Vesterålen (LoVe) Ocean Observatory site offshore northern Norway. The findings suggest evidence for a migration corridor within the described range of the northeast Atlantic Ocean population of blue whales.

In addition to the known North Atlantic blue whale song, I found unique baleen whale calls, regularly repeated and of constant frequency, in the range of 26 Hz to 22 Hz. These calls were detected at one location, the Blake Plateau off the southeast US, every month over the deployment period. There were two types of these putative songs: one with constant seasonal frequency of about 25 Hz, which decreased by one tenth of one hertz from one year to the next, and the other of slightly lower and decreasing frequency over the recording period. The two song types were detected simultaneously suggesting that at least two individuals are producing them. The source of these songs is currently unknown.

These results can be of interest to national government agencies having the mandate to manage the North Atlantic blue whale populations within their jurisdictions. Further monitoring across this region, with a focus on areas along the east coast of Greenland and northern Norway could provide further information on their migration routes and possible mingling and breeding areas.