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Zwergwale im Visier: Ortung per Satellit, biochemische Spurensuche und Populationsgenomik

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Zwergwale im Visier: Ortung per Satellit, biochemische Spurensuche und Populationsgenomik

Verwendung von modernster Satellitenortung, biochemischen Markern und Genomik, um das Verständnis der Migration, Ernährung und Populationsstruktur von Zwergwalen im Sankt-Lorenz-Strom zu verbessern (2021-2024); in Zusammenarbeit mit Dr. Melissa McKinney (McGill University), Dr. Denis Roy (McGill University) und Haley Land-Miller (Doktorandin, McGill University).

Das Ziel dieses Projekts ist es, Wissenslücken in der Ökologie des nordatlantischen Zwergwals zu schließen, hauptsächlich betreffend Populationsstruktur, Migrationsrouten und Nahrungsökologie. Zwergwale gehören zu den am häufigsten vorkommenden Walen im Nordatlantik und können als opportunistische Beutegreifer wertvolle Ökosystemwächter sein. Durch die Zusammenarbeit zwischen Mériscope und der McGill University werden Feldarbeiten in der Sankt-Lorenz-Mündung und im Golf durchgeführt, um Gewebeproben mittels Biopsiepfeilen zu sammeln und Satellitensender an Zwergwalen anzubringen. Unter Verwendung der neusten Genomiktechniken und zusätzlicher Proben von Zwergwalen im Nordostatlantik werden die Populationsstruktur, die Konnektivität zwischen Populationen und lokale Anpassungen bewertet.

Anhand von Daten der Satellitensender werden derzeit noch unbekannte Sammelgebiete, Migrationsrouten und potenzielle Winterfortpflanzungsgebiete der Zwergwale identifiziert und Bewegungsmuster in Verbindung mit genetischen Markern analysiert. Chemische Spuren, einschließlich stabiler Kohlenstoff-, Stickstoff- und Schwefelisotope in der Haut und Fettsäuren im Speck, werden ebenfalls anhand von Biopsien analysiert. Die Analyse chemischer Spuren dient als Proxy für die Ernährung, um Muster bei der Nahrungssuche von Zwergwalen aufzeigen, auch im Vergleich zu Individuen aus Grönland, Island und Norwegen. Unterschiede in den Ernährungsgewohnheiten zwischen den Standorten und über die mehrjährige Projektdauer hinweg werden untersucht und Zusammenhänge zwischen Ernährung, Bewegung und Genetik werden bewertet. Insgesamt wird dieses Projekt das aktuelle Verständnis der Ökologie der nordatlantischen Zwergwale und, durch die Linse der Sankt-Lorenz-Zwergwale, des breiteren nordatlantischen Ökosystems erheblich verbessern.

Einsatz von Satellitensendern: A) Unter Verwendung eines einstellbaren CO2-Injektionsgewehrs mit 13 mm-Bohrung, B) speziell entwickelter Luftgewehrpfeile und minimal-invasiver sowie minimal-perkutaner elektronischer Sender mit desinfizierten Titanhhaken, C) werden Satellitensender gemäss den Best-Practice-Richtlinien für die Markierung von Walen (Andrews et al. 2019) in der Rückenregion des Wals plaziert. Eine spezielle Abzugseinrichtung mit einem 25-bar-Druckmanometer ermöglicht es, den Druck an die Entfernung des Zieltiers anzupassen und so den Aufprall zu minimieren. Bei exponiertem Kopf bzw. Brustflossen sowie bei Entfernungen unter 4 m oder über 15 m wird kein Sender gesetzt. Das Anbringen von Sendern bei kleinerem Abstand stellt sicher, dass der Satellitensender fest im Speck verankert wird und direkt an der Haut sitzt, wodurch die hydrodynamische Reibung am Sender und damit mögliche Gewebeschäden reduziert werden.

Biopsieentnahme auf Distanz: Die Entnahme einer Biopsie von einem Zwergwal umfasst mehrere Schritte: A) Vorbereitung der Armbrust mit einem sterilisierten Pfeil, B) vorsichtige Annäherung an das Zieltier und Abschuss des Pfeils in den Rückenabschnitt des Wals, C ) Sterilisation der Laborgeräte an Bord vor der Entnahme, D) schonende Entnahme der Biopsie mit einer sterilen Pinzette, E) Aufbewahrung der Biopsie in einem Kryoröhrchen und F) Lagerung in einem Dreischichtkühler an Bord und anschließende Überführung in einen Flüssigstickstoff-Kryotransporter auf der Station.

Eine Biopsie von einem Zwergwal zu kriegen ist eine echte Herausforderung: das Zeitfenster ist etwa zwei Sekunden, gleich nach dem letzten Blas und vor dem Abtauchen, wenn das Tier die Flanke zeigt, in einer Distanz von 8-25 Metern und idealerweise in einem Winkel von 90 Grad. Da wir eine Armbrust und verhältnismässig grosse Pfeile verwenden, müssen wir beim Abschuss für die Windrichtung und –stärke kompensieren. Wir nehmen die Biopsie erst nach einem 30-minütigen, detaillierten Verhaltensprotokoll, wobei wir sowohl die Tauchzeiten als auch die Atemfrequenz und Schwimmgeschwindigkeit des Tieres bestimmen, um diese mit den gleichen Parametern während einer entsprechenden Periode nach der Biopsie zu vergleichen. 80 % der Zwergwale zeigen innerhalb von weniger als 15 Minuten nach der Biopsie wieder ihr normales Verhalten.

Das derzeitige Wissen über die Populationsstruktur und die Bewegungsmuster der Zwergwale im Nordatlantik ist begrenzt. Es scheint eine ausgeprägte Geschlechtertrennung in den sommerlichen Nahrungsgründen zu geben, wobei Weibchen in höheren Breiten häufiger vorkommen, ein Muster, das mit den Bewegungen anderer Bartenwale übereinstimmt. In der nördlichen Hemisphäre haben nur zwei Studien Zwergwale erfolgreich verfolgt, und beide im östlichen Nordatlantik. Insgesamt zeigten diese Studien bei mehreren Tieren südwärts gerichtete frühe Herbstbewegungen, im Einklang mit den zuvor vorgeschlagenen Migrationsmustern. Die längerfristige Ortung von mehr Tieren wäre jedoch äußerst wertvoll, um die Migrationsrouten dieser Art, die Winterstandorte und -bewegungen, Geschlechtertrennung während der Migration und potenzielle Fortpflanzungsgebiete zu bestimmen.

Zwergwale sind Generalisten, die ihre Fähigkeit bewiesen haben, als Reaktion auf Änderungen in der Häufigkeit von Beutearten ihre Beute zu wechseln. Diese flexible Ernährung könnte auf ihre potenzielle Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel hindeuten, da Generalisten aufgrund ihrer Fähigkeit, sich an schnelle Veränderungen anzupassen, oft als wahrscheinliche «Gewinner» unter zukünftigen Klimawandelszenarien angesehen werden. Die nachgewiesenen Veränderungen in ihrer Ernährung, die parallel zur Dynamik der Organismen auf niedrigerer trophischer Ebene verlaufen, sowohl über kurze als auch über lange Zeiträume, unterstreichen die Bedeutung dieser Art als Ökosystemindikator. Das Verständnis der Dynamik dieser reichlich vorhandenen Beutegreiferart in einer geografisch vielfältigen Landschaft wird wertvolle Einblicke in die verbleibenden Geheimnisse der Zwergwalökologie, die Gesundheit verschiedener Ökosysteme in ihrem Verbreitungsgebiet und die potenzielle Anpassungsfähigkeit generalistischer Arten an den Klimawandel liefern.

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