以前は、研究者がクジラの歌を録音したい場合、個々の水中マイクに頼る必要がありました。革新的な技術により、すでに海底に敷設されている光ファイバーケーブルを利用して、巨大な海洋哺乳類の鳴き声をより大規模に検出できるようになりました。ケーブルはごくわずかな振動にも敏感に反応するため、クジラが発する音波さえも信号に反射してしまいます。北極海での実験では、研究者たちはこのデータを使用して、わずか数メートルの精度でクジラの位置を特定することができました。
クジラはその大きさにもかかわらず、広大な海で追跡するのが難しいことがよくあります。浮上するクジラの現地での目撃情報や衛星画像から、研究者らは巨大海洋哺乳類の発生と移動について結論を導き出すことができるが、得られるのは不完全な全体像にすぎない。クジラの歌を録音する水中マイク、いわゆるハイドロフォンは、一度に狭い範囲しかカバーできません。特に、気候変動の結果としてクジラと人間の活動が変化していることを考慮すると、動物をより効果的に保護できるようにするために、研究者にとってクジラの個体群の所在に関するより正確なデータを入手することが重要です。
海の中の「人工衛星」
トロンハイムにあるノルウェー科学技術大学のレア・ブフォー氏率いるチームは、海の広い範囲でさえずりに基づいてクジラを追跡し、場合によってはリアルタイムでクジラを監視することも可能にする新しいアプローチのテストに成功した。これを行うために、研究者らは海底に敷設された既存の光ファイバーケーブルを使用し、分散音響センシング（DAS）と呼ばれる技術を使用してケーブルに接続しました。 DAS テクノロジーを使用すると、問い合わせデバイスを使用して、光ファイバー ケーブルの未使用のファイバーに光パルスを送信し、その通過時間を評価することができます。ケーブル内の振動は信号の伝送時間に影響を与えます。したがって、このシステムは今日すでに地震を検出するために使用されています。
ブフォー氏と彼女のチームは、クジラの鳴き声の音波を引き起こす、はるかに弱い振動に焦点を当てました。 「これは海洋生物音響学の分野を変えることができると信じています」とレア・ブフォー氏は言います。 「水中聴音器の使用は非常に高価です。しかし、光ファイバー ケーブルは世界中に設置されており、簡単にアクセスできます。私の考えでは、このシステムは海の衛星のようなものになる可能性があります。」
新しいタイプのデータ
研究はノルウェーのスバールバル諸島で実施されました。北極海のこの地域では、夏にはシロナガスクジラなどのヒゲクジラが餌を食べます。研究者らは44日間、そこに敷設された光ファイバーケーブルからの信号を記録し、1日あたり約7テラバイトという膨大な量のデータを受信した。 「海底に埋もれたこの繊維の近くで何かが動いたり音を立てたりすれば、それを測定できるでしょう」とブフォー氏の同僚マーティン・ランドロ氏は報告する。 「そのため、船舶の往来が多く、もちろん地震も多く、遠くの嵐さえも検知できました。そして最後に重要なことはクジラです。合計で少なくとも 830 回のクジラの鳴き声を記録しました。」
最初の課題は、信号を正しく解釈することでした。 「私たちは何が起こるかを正確に知らずにシグナルを探していました」とブフォー氏は説明します。 「これは、これまで誰もクジラの探索に使用したことのない新しいテクノロジーであり、新しいタイプのデータです。しかし、頻度、パターン、繰り返しを分析することで、データ内のクジラの鳴き声を明確に特定することができました。」この知識があれば、将来的には機械学習モデルをトレーニングし、データ分析を簡素化および自動化できるようになります。
クジラの保護に貢献
「このシステムを使用すると、監視のために広いエリアをカバーする機会が得られます」とブフォー氏の同僚ハンナ・ジョイ・クリーセル氏は言います。 「また、複数の角度から音を受信するため、動物の位置を特定することもできます。これをさらに拡張すると、まだ追加の作業が必要ですが、これをリアルタイムで行うことができ、たとえば、クジラの位置に関する情報を送信することが可能になると考えられます。クジラとの衝突を避けるためにリアルタイムでクジラを船に移動させます。特に、氷床の融解に伴って北極の船舶交通量が増加した場合、これはクジラの保護にとって非常に重要になる可能性があります。
出典: Léa Bouffaut (ノルウェー科学技術大学 (NTNU)、トロンハイム) 他、海洋科学のフロンティア、 doi: 10.3389/fmars.2022.901348
