Walgesänge helfen bei der Erkundung des Meeresbodens

Wie die Erde unter unseren Füßen aufgebaut ist, das herauszufinden ist eines der Ziele geowissenschaftlicher Forschung. Auf der Suche nach Antworten nutzen die Wissenschaftler meist geophysikalische Verfahren, beispielsweise messen sie seismische Wellen, die im Untergrund von den verschiedenen geologischen Schichten reflektiert, gebrochen oder gestreut werden. Weil Erdbeben aber nicht ständig und nicht überall auf der Erde stattfinden, erzeugen die Wissenschaftler häufig seismische Wellen. Auf den Kontinenten ist das recht einfach und umweltschonend möglich. Den Untergrund unterhalb des Meeresbodens zu untersuchen ist dagegen ungleich schwieriger.

Um auf See solche künstlichen seismischen Wellen zu erzeugen, schleppen Forschungsschiffe große Pressluftaggregate durchs Wasser, aus denen regelmäßig Luft mit einem lauten Knall entweicht. Diese Schallwellen dringen in den Meeresgrund ein und verhalten sich dort wie Erdbebenwellen. Umweltschützer kritisieren derartige Untersuchungen schon seit langem, weil die Möglichkeit besteht, dass der laute Schall der Pressluftaggregate das Leben großer Meeressäugetiere stört. Zwei Geowissenschaftler von der Oregon State University in Corvallis haben nun eine überraschende Möglichkeit gefunden, den Meeresuntergrund mit völlig natürlichen Schallquellen zu untersuchen: Sie verwenden den Gesang von Finnwalen.

Die in allen Weltmeeren lebenden Finnwale (Balaenoptera physalus) sind nach den Blauwalen die zweitgrößte Säugetierart auf der Erde. Die männlichen Exemplare gehören aber auch zu den lautesten Tieren. Sie stoßen Sequenzen von Infraschalltönen im Frequenzbereich von 16 bis 40 Hertz aus. Ein solcher Ton dauert ein bis zwei Sekunden. Viele Töne ergeben eine Sequenz, die mehr als zehn Minuten anhalten kann. Vor allem in der Paarungszeit singen die männlichen Finnwale oft mehrere Tage lang in diesen Sequenzen. Die einzelnen Töne sind so laut, dass sie noch in tausend Kilometern Entfernung gehört werden können.

Fernsprecher der Meere

Während seiner Doktorandenzeit an der Oregon State University wertete der tschechische Geophysiker Václav Kuna die vielen Messungen aus, die mit einer Reihe von Seismometern auf dem Meeresboden des Pazifiks in bis zu 150 Kilometer Entfernung vor der Küste Oregons aufgezeichnet wurden. Das ursprüngliche Ziel dieses Projektes war es, die in diesem Abschnitt der Erdkruste häufig stattfindenden Erdbeben zu untersuchen. Die Ozeanbodenseismometer zeichneten aber auch den Gesang von Finnwalen auf, die sich in diesem Meeresgebiet aufhielten. Zunächst betrachteten die Forscher aus Oregon den Walgesang als laute Störung in den Messungen der von Erdbeben ausgehenden Wellen.

Schließlich kam Václav Kuna auf die Idee, herauszufinden, ob der Walgesang ähnlich wie der laute Knall von Pressluftaggregaten in den Meeresboden eindringen und dabei die tieferen Schichten durchleuchten könnte. Wie er nun zusammen mit seinem Kollegen John Nabelek in der Zeitschrift „Science“ (doi: 10.1126/science.abf3962) schreibt, ist das tatsächlich der Fall. Die von den Walen erzeugten Schallwellen waren so intensiv, dass sie bis zu fünf Kilometer tief in den Meeresboden eindrangen. Die Seismometer auf dem Meeresboden zeichneten dann jene Erschütterungen auf, die von den Reflexionen dieser Wellen an den Schichten im Untergrund ausgingen. Daraus wiederum konnten die Forscher auf den Aufbau des Meeresbodens schließen.

Die Erkenntnisse der beiden Forscher aus Oregon sind überraschend, denn jene Tiere, die angeblich von den Knallgeräuschen der Pressluftaggregate gestört wurden, sind nun jene Schallquellen, die seismische Wellen zur Untersuchung des Untergrundes liefern. Ob der Gesang der Finnwale allerdings die sogenannten Airguns ersetzen wird, ist noch völlig offen. Einerseits ist der Frequenzbereich der Finnwaltöne begrenzt. Außerdem halten sich die riesigen Meeressäuger nicht immer dort auf, wo Geoforscher gerade den Meeresuntergrund untersuchen wollen. Allerdings lässt sich mit den Unterwasserseismometern die Wanderung der singenden Wale verfolgen.