Подводная сеть итальянского нейтринного телескопа зафиксировала песни финвалов

5 августа сообщается, что после нескольких месяцев тишины в южной части Ионического моря вновь зафиксированы песни финвалов. Наблюдение было выполнено совместно несколькими экспериментами, подключёнными к подводной инфраструктуре Южной национальной лаборатории Национального института ядерной физики Италии (LNS-INFN), с участием проектов ITINERIS, LOWNOISER и VONGOLA; работы проводились при участии LNS-INFN и Сицилийского центра ядерной физики и структуры вещества (CSFNSM).

Обнаружение произошло в конце зимнего сезона. В то время восточная часть Средиземного моря испытывала сильное антропогенное шумовое воздействие от долгосрочных геофизических изысканий морских нефтегазовых ресурсов, а также всего через несколько недель после прохождения урагана “Харри”. Исследователи идентифицировали сигналы финвалов на фоне сложной акустической обстановки и, сочетая традиционные акустические датчики с технологией распределённого акустического зондирования на основе оптического волокна, проследили траекторию перемещения стада в акватории к юго-востоку от Сицилии.

Акустические сигналы песен китов, зафиксированные системой DAS INFN

Как сообщается, сигналы первыми обнаружили акустические датчики LNS, установленные в рамках проекта ITINERIS. Этот проект, возглавляемый Национальным исследовательским советом Италии, направлен на создание комплексной инфраструктурной сети для изучения природных процессов. Впоследствии запись была подтверждена системой распределённого акустического зондирования, развёрнутой в рамках проекта VONGOLA; результаты наблюдений также были верифицированы проектом LOWNOISER. Проект VONGOLA посвящён мониторингу морского биоразнообразия и снижению воздействия антропогенной деятельности, а проект LOWNOISER сосредоточен на борьбе с шумовым загрязнением подводной среды от морского судоходства.

Исследователи LNS-INFN отметили, что это первый случай одновременной записи песен китов с помощью существенно различающихся измерительных систем. Научная группа одновременно использовала данные пьезоэлектрических гидрофонов проекта ITINERIS, а также данные распределённого акустического зондирования проектов LOWNOISER и VONGOLA, что позволило обеспечить непрерывный мониторинг морского акустического ландшафта.

Технология распределённого акустического зондирования использует лазерные импульсы, передаваемые по оптоволоконным кабелям, проложенным по морскому дну, и обнаруживает акустические возмущения путём анализа изменений отражённого света. Благодаря этому методу подводные оптоволоконные кабели могут быть преобразованы в цепочку мониторинга, состоящую из множества “виртуальных гидрофонов”, позволяющую в реальном времени улавливать изменения морского акустического ландшафта и различать природные и антропогенные источники звука. Исследователи отмечают, что протяжённость соответствующих сенсорных оптоволоконных линий превышает 100 километров, что позволяет обнаруживать низкочастотные крики финвалов на частоте около 20 герц и отслеживать их перемещения на значительной площади.

Учёные отмечают, что популяция финвалов в Средиземном море находится под угрозой исчезновения, при этом данные о деятельности этого вида в Ионическом море остаются довольно ограниченными. Песни финвалов в основном связаны с ухаживанием и размножением, однако взаимосвязь между их вокальным поведением и условиями окружающей среды ещё требует дальнейшего изучения. Шум морского судоходства считается важным фактором беспокойства для этого вида, и новая технология позволит оценить степень перекрытия различных акустических сигналов, что поможет лучше понять влияние человеческой деятельности на коммуникацию, ориентацию и миграцию финвалов.

Данное наблюдение также продолжает традицию использования базовой физической инфраструктуры для обслуживания морских научных исследований. На протяжении более десяти лет акустические датчики на подводной инфраструктуре у берегов Сицилии используются для мониторинга активности китообразных в Ионическом бассейне. Эти датчики происходят из технологий, связанных с подводным нейтринным телескопом KM3NeT. В настоящее время новые специализированные системы мониторинга способны не только идентифицировать сигналы китообразных, но и непрерывно регистрировать шум антропогенной деятельности и его воздействие на морские экосистемы.

Исследовательская группа считает, что этот результат демонстрирует: подводная наблюдательная сеть в Ионическом море, созданная Национальным институтом ядерной физики Италии для телескопа KM3NeT и фундаментальных исследований в области нейтринной физики, становится долгосрочной платформой мониторинга морского биоразнообразия, объединяющей функции физики, биоакустики, искусственного интеллекта и мониторинга окружающей среды.