Effects of naval sonar on seals

Abstract

There is a growing concern that active military sonars might injure or harm marine mammals. We have therefore done controlled exposure experiments on captive hooded seals to investigate behavioral, physiological and possible neuropathological effects. The animals were instrumented with dataloggers recording heart rate, diving and swimming activity, before being released into a 1200m3 net cage in the ocean. The sonar exposure involved “soft start” and “slow start” procedures using simulated sonar signals between 1-7 kHz at source levels from 134-194dB (RMS, re1uPa@1m). The sound pressure level inside the net cage was 10-27dB below the source level. After completion of the experiments the animals were autopsied and the brains examined for neuropathological effects of the exposure. We found that the animals initially responded with avoidance to signals above 160-170dB (received levels). This involved reduced diving activity, commencement of rapid (exploratory) shallow swimming and eventually displacement to areas of least sound pressure level. However, already upon the second exposure the initial rapid swimming activity was absent, while the reduction in diving activity became even more pronounced. No differences were found in behavioural response to different transmitted frequencies. Increased heart rate at the surface indicates emotional activation during sonar exposure, but lack of effect of sonar exposure on heart rate during diving indicates that physiological responses to diving remain intact. We found no sign of traumatic brain injury upon post mortem examination.

De senere år har det utviklet seg en økende bekymring for at lydpulser fra militære sonarer kan påføre marine pattedyr direkte skade eller endre deres atferd på en måte som indirekte skader dem. Forskningsfokuset har vært på hval, men det er ingen åpenbar fysiologisk grunn til at ikke sel skulle bli like påvirket. Vi har derfor gjennomført kontrollerte eksponeringer av sel i fangenskap for å undersøke eventuelle atferdsresponser, fysiologiske responser og neuropatologiske effekter av militære sonarer. Dyrene ble instrumentert med dataloggere som registrerte hjertefrekvens, dykk- og svømmeaktivitet før de ble sluppet ut i en 1200m3 laksemerd i sjøen utenfor Olavsvern Orlogsstasjon i Tromsø. Selve eksponeringen besto i en “soft start” og en “slow start” prosedyre hvor man brukte simulerte sonarsignaler fra 1 til 7kHz med kildenivå fra 134 til 194dB (RMS, re1uPa@1m). Lydnivået i merden ble målt til 10-27dB under kildenivå. Etter avsluttet eksperiment ble dyrene obdusert og hjernen ble undersøkt for å se etter tegn på neuropatologisk skade som en følge av eksponeringen. Våre resultater viser at når lydnivåene oversteg 160-170 dB under første eksponering reagerte dyrene med en orienteringsrespons som besto i hurtig svømming på eller nær overflaten, redusert dykkaktivitet og forflytning til områder med lavest lydnivå lengst bort fra sonarkilden. Allerede fra andre eksponering er denne orienteringsresponsen borte, men dyrene reagerer fortsatt med redusert dykkaktivitet og unnvikelse. Vi fant ingen forskjell i atferdsrespons mellom ulike frekvensområder innenfor det testede frekvensbåndet. Økt hjertefrekvens når dyrene eksponeres og ikke dykker, tyder på emosjonell aktivering (stress), men når dyrene dykker under eksponeringen reduseres hjertefrekvensen til normalt nivå under dykk, noen som tyder på at den fysiologiske dykkresponsen ikke påvirkes av sonaren. Vi fant ingen tegn til traumatisk skade i noen del av hjernen, verken knusingsskader, andre type blødninger, aksonal skade, infarkter, intravaskulær bobledannelse eller betennelser.