Los cetáceos y el ruido generado por el tráfico de embarcaciones y la instalación de infraestructura marina - Facultad de Ingeniería USIL

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Los cetáceos y el ruido generado por el tráfico de embarcaciones y la instalación de infraestructura marina

Los océanos son menos transparentes a la luz que al sonido y como resultado el sonido fácilmente se propaga en el medio acuoso, en consecuencia, los organismos marinos han debido adaptarse a utilizar el sonido como recurso esencial para poder navegar, socializar y comunicarse (National Research Council, 2005). Esta eficiencia en la propagación subacuática del sonido ha sido aprovechada de manera muy eficiente por los cetáceos, grupo de mamíferos marinos con una alta dependencia al sonido. Las ballenas con dientes (Odontocetos) utilizan el sonido para la comunicación, pero también para la ecolocalización que les permite percibir la presencia de objetos, incluidas sus presas (Richardson et al., 1995, Clark, et al., 2009).

Esta eficiencia en el uso del sonido generó distintas frecuencias acústicas, las ballenas con barbas (Mysticetos) utilizan frecuencias bajas, usualmente bajo 1kHz, incluso algunas especies como la ballena de aleta Balaenoptera physalus y la ballena azul Balaenoptera musculus alcanzan el rango infrasónico de sonido <20 Hz. Por su parte los Odontocetos se comunican usualmente sobre 1 kHz y los sonidos de ecolocalización se encuentran sobre 20 a 30 kHz (Würsig y Richardson, 2002).

Las fuentes de origen de los ruidos subacuáticos pueden ser categorizadas como transitorias y continuas. Entre las fuentes de sonido que se suelen presentar en el mar, Richardson et al. (1995) mencionan a las embarcaciones (botes, barcos pequeños, barcos comerciales y buque tanques, rompehielos), a las construcciones marinas (dragados, infraestructura marina), a la perforación y producción de hidrocarburos marinos, a los estudios geofísicos marinos y a las explosiones marinas (principalmente relacionados a actividades bélicas).

Efectos importantes que genera el ruido subacuático es la interferencia para la comunicación entre especímenes, la alteración a la detección de pulsos de ecolocalización y otros tipos de interacciones relacionadas al sonido. Otros efectos son la perturbación en su comportamiento y el ahuyentamiento de su hábitat y otro efecto que resulta ser el más grave, es la pérdida temporal o permanente de la sensibilidad auditiva (Jensen, et al., 2009; Richardson et al., 1995, Weilgart, 2007).

La relación de ruido subacuático y los cetáceos suele establecerse principalmente con la exploración sísmica marina y el uso de sonares, existiendo mucha información técnica y activista que trata sobre el tema. Sin embargo, hay otras fuentes que no suelen ser analizadas pero que pueden ser tan impactantes como las que se indicaron pues generan una mayor intensidad de ruido. En este artículo nos enfocaremos a dos fuentes de emisión de ruido subacuático, el tráfico de embarcaciones y la construcción de infraestructura marina. Ambas representan importantes aportes al ruido subacuático debido a la amplitud global y temporal de su efecto en los océanos.

Reacción de los cetáceos al tráfico de embarcaciones

Este tipo de perturbación es de mucho interés en todo el mundo debido a tres factores (1) los niveles de ruido que se generan, (2) la abundancia de embarcaciones distribuidas en todo el mundo y (3) la alta capacidad de desplazamiento y movilidad que tienen este tipo de vehículos (Richardson et al., 1995). 

Los odontocetos tienen un amplio margen de reacciones al ruido por botes y barcos, muchas especies de delfines muestran cierta tolerancia a las embarcaciones e incluso suelen aproximarse a estas, evidenciando ninguna aparente alteración a sus actividades (Failla, et al., 2004), sin embargo, hay individuos dentro de esas especies cuya reacción si es de rechazo (Richardson et al., 1995). La reacción hacia los botes depende del comportamiento de los individuos durante el encuentro, si los delfines están en reposo, rechazarán a la embarcación, los delfines en alimentación lo ignoran y los que estén socializando podrían aproximarse (Richardson et al., 1995). Los delfines suelen reducir su costo energético nadando junto a la embarcación tanto a babor como a estribor (Williams et al., 1992). Las reacciones a la presencia de las embarcaciones generalmente representan alteraciones de corto plazo que pueden derivar en cambios a largo plazo por la sumatoria de los efectos (Janik y Thompson, 1996).

Algunas especies de odontocetos si muestran una reacción de rechazo evidente a las embarcaciones como lo indican Dyndo et al. (2015) y Wisniewska  et al. (2018) para la marsopa común Phocoena phocoena que mostró una perturbación en su alimentación y otras actividades producto de sonidos de alta frecuencia originado por embarcaciones, incluso Dyndo et al. (2015) indican que estas reacciones pueden experimentarse a rangos de más de 1000 metros de distancia.

Dentro de los Odontocetos La familia Ziphiidae (ballenas picudas) es uno de los grupos de cetáceos con mayor sensibilidad al ruido. Aguilar Soto et al. (2006) y Pirotta et al. (2012) evidenciaron algunos cambios en el zifio de Blainville  Mesoplodon densirostris relacionados a la restricción de movimientos, cambios en los desplazamientos, reducción de tiempo de generación de clicks entre grupos e incluso cambios en el movimiento de sus presas; todo en relación a la perturbación generada por el ruido de embarcaciones.

Para las grandes ballenas con barbas, el ruido generado por las embarcaciones puede ser ignorado cuando es débil, incluso algunos individuos pueden aproximarse a las embarcaciones (Richardson et al., 1995). Cuando son las embarcaciones las que se aproximan directamente a las ballenas, la reacción suele ser de rechazo (Richardson et al., 1995). En general la reacción de las ballenas está poco documentada y se suele considerar el rechazo como el principal criterio para evidenciar una perturbación. Sin embargo, Rolland et al. (2012) hallaron evidencia de stress en ballenas francas del hemisferio norte ante la presencia de ruido de embarcaciones, una reducción del tráfico de embarcaciones en la Bahía de Fundy en Canadá se asoció directamente con una disminución de glucocorticoides, un metabolito hormonal fecal relacionado con el stress. Más allá de la perturbación por el ruido, el tráfico de embarcaciones, principalmente grandes, genera otro impacto en las ballenas con barbas, las colisiones con ocurrencia de lesiones o mortalidad en grandes cetáceos (Van Waerebeek et al., 2007).

Reacciones al dragado y construcciones marinas

El dragado es una de las actividades más comunes en los procesos de instalación de infraestructura portuaria, se emplea para cavar canales que incrementen la profundidad de calado y permitan el ingreso de embarcaciones grandes, también se utiliza para la construcción de islas artificiales y en muchas otras obras de construcción marina.

Todd et al. (2015) mencionan que esta actividad y sus efectos en la fauna marina y en particular en los mamíferos marinos son ampliamente desconocidos; el ruido subacuático del dragado suele ser menor a 1 kHz siendo raro que pueda causar daño a los cetáceos, pero si puede generar enmascaramiento y cambios en el comportamiento. Otros efectos como el incremento de la turbidez, la resuspensión de sedimentos, pérdida de hábitat, etc pueden generar efectos secundarios a través de afectaciones a sus presas. Algo similar menciona Clement y Elvines (2007) quienes también hacen referencia al hincado de pilotes como una de las actividades de construcción marina más ruidosas con la potencialidad de generar graves perturbaciones a los cetáceos incluso a muchos kilómetros de distancia, en las proximidades del hincado puede superar los umbrales permanentes de audición de muchas especies siendo altamente perjudicial e incluso mortal. Sin embargo, evidencias directas no se conocen para los cetáceos.

Audición y umbrales temporales y permanentes

El uso de audiogramas para determinar las capacidades auditivas de las especies de cetáceos es bastante limitado. Sin embargo, es muy común que los audiogramas para una especie se basen en estudios de muy pocos individuos, cuyos resultados luego se utilizan como generalizaciones para el resto de los individuos de la población.

El servicio marino nacional de pesca de los Estados Unidos publicó un manual técnico para la evaluación de los efectos del ruido antropogénico en mamíferos marinos (NMFS, 2018) donde se presentan una serie de criterios a tomar en consideración cuando se requiere evaluar el efecto del ruido en este grupo taxonómico. NMFS (2018) aplica una serie de asunciones para manejar la incertidumbre que generan muchos aspectos en la predicción del sonido en mamíferos marinos. Uno de estos es el uso de individuos o especies representativas para establecer el cambio de umbral permanente umbral de inicio (PTS por su nombre en inglés de “Permanent Threshold Change Onset Threshold”) para las especies con escasa o nula información. Esta representatividad se basa en criterios científicos como cercanía taxonómica, grupos auditivos, etc. Este criterio debe ser reevaluado permanentemente a medida que se genere nueva información y se vayan llenando los vacíos de conocimiento. NMFS (2018) toma la clasificación de Southall et al. (2007) para modificar la clasificación de los grupos auditivos de mamíferos marinos (Tabla 1)

Tabla 1

Grupos auditivos de mamíferos marinos

Grupo auditivo Rango generalizado de audición
Cetáceos de baja frecuencia (LF) (misticetos) 7 Hz a 35kHz
Cetáceos de media frecuencia (MF) (delfines, odontocetos, ballenas picudas Ziphiidae) 150 Hz a 160 kHz
Cetáceos de alta frecuencia (HF) (marsopas, Kogia sp, delfines de río, cephalorhynchos, Lagenorynchus australis y Lagenorynchus cruciger) 275 Hz a 160 kHz

Fuente: NMFS (2018)

Basados en los grupos auditivos y las funciones de ponderación auditivas para los datos disponibles se establecen los audiogramas y se definen los cambios de umbrales temporales umbral de inicio (TTS por su nombre en inglés “Temporal Threshold Shift Onset Threshold”) y los cambios de umbrales permanentes umbral de inicio (PTS por su nombre en inglés “Permanent Threshold Shift Onset Threshold”) que se muestran en las Tablas 2 y 3:

Tabla 2

Cambio de umbral temporal umbral de inicio (TTS)

Grupo auditivo Cambio de umbral temporal umbral de inicio (TTS)
Cetáceos de baja frecuencia (LF) (misticetos) 179 dB
Cetáceos de media frecuencia (MF) (delfines, odontocetos, ballenas picudas Ziphiidae) 179 dB
Cetáceos de alta frecuencia (HF) (marsopas, Kogia sp, delfines de río, cephalorhynchos, Lagenorynchus australis y Lagenorynchus cruciger) 153 dB

 Fuente: NMFS (2018)

Tabla 3

Cambio de umbral permanente umbral de inicio (PTS)

Grupo auditivo Cambio de umbral temporal umbral de inicio (PTS)
Impulsivo No impulsivo
Cetáceos de baja frecuencia (LF) (mysticetos) Cell 1 Lp,0-pk,flat: 219 dB LE,p, LF,24h: 183 dB Cell 2 LE,p, LF,24h: 199 dB
Cetáceos de media frecuencia (MF) (odontocetos: delfínidos, cachalotes, ballenas picudas Ziphiidae) Cell 3 Lp,0-pk,flat: 230 dB                                      LE,p, MF,24h: 185 dB Cell 4 LE,p, MF,24h: 198 dB
Cetáceos de alta frecuencia (HF) (marsopas, Kogia sp, delfines de río, cephalorhynchos, Lagenorynchus australis y Lagenorynchus cruciger) Cell 5 Lp,0-pk,flat: 202 dB LE,p,HF,24h: 155 dB Cell 6 LE,p, HF,24h: 173 dB

 Fuente: NMFS (2018)

 
- El Subíndice “flat” ha sido incorporado para indicar que la presión pico de sonido es ponderada o no ponderada dentro del rango auditivo generalizado de los mamíferos marinos. El subíndice asociado con los umbrales de nivel de exposición acústica acumulada ponderada indica la función de ponderación auditiva de mamíferos marinos designada (LF, MF, HF, PW o OW) y que el período de acumulación recomendado sea de 24 horas. Los sonidos son divididos en dos tipos:
- Impulsivo: sonidos típicamente transientes, breves (menos de 1 seg), de banda ancha y consisten en presiones picos de sonido con rápido incremento y rápida decaída.
- No impulsivo: pueden ser de banda ancha, tonal, breve o prolongado o continuo. 
 

La información existente brinda evidencia importante para entender el efecto del ruido subacuático en los cetáceos, aunque como se indicó, existe un mayor sesgo hacia la sísmica marina y los sonares. El efecto del ruido de motores y el dragado o hincado de pilotes no cuenta con mucha información. Los sonidos del hincado mecánico se producen de forma omnidireccional y los niveles se encuentran normalmente en el rango de los 185-195 dBRMS re 1 μPa @ 1 m /195-215 dBmax re 1 μPa @ 1 m, mientras que los niveles máximos pueden alcanzar hasta 260 dB re 1 μPa @ 1 m en ausencia de medidas de control (Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, 2012). El dragado emite un sonido continuo de banda ancha, principalmente de baja frecuencia. Se reconocen niveles de emisión de banda ancha de 185 y 172 dB dB re 1 µPa @ 1 m y niveles de fuente de casi 180 dB re 1 µPa @ 1 m para las bandas de tercio de octava alrededor de los 100 Hz, la mayor parte de la energía se encuentra en el rango de baja frecuencia 40-1000 (hasta 2000) Hz (Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, 2012).

En el caso del transporte marítimo se ha descrito un incremento importante del ruido subacuático de bajas frecuencias (<100 – 300 Hz) en el orden de 15 dB. Este incremento está relacionado con el incremento de buques mercantes tanto en número como en tonelaje (Figura 1).

Fuente: Hildrebrand (2009)

Figura 1. (Izquierda) Incremento del número de embarcaciones (línea punteada) y tonelaje bruto de los barcos (línea continua) de la flota mundial. (Derecha) Incremento histórico de la presión sonora ambiental tomada con hidrófonos en el Hemisferio Norte.

La contaminación acústica provocada por el tráfico marítimo he generado una preocupación principalmente en los misticetos (cetáceos con barbas), debido a que estas grandes especies usan sonidos graves, en bajas frecuencias, que se superponen con la banda principal de emisión del ruido de los barcos (Richardson et al., 1995) (Figura 2).

                         Fuente: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (2012)

Figura 2. Rangos de frecuencias a los que emiten generalmente los barcos y ecosondas de navegación, y a los que son sensibles los cetáceos con barbas (misticetos) y dientes (odontocetos).

Las embarcaciones pequeñas, (botes de pesca, veleros, transbordadores, ferries, etc), generan ruido, cuyas características dependen del tipo de motores, del tamaño de la embarcación y de su velocidad. La cavitación de la hélice es generalmente el origen predominante del sonido en todos los barcos, y las embarcaciones rápidas y pequeñas tienden a crear sonido a frecuencias más altas, debido a las mayores velocidades de rotación de la hélice. Motores fuera bordas grandes pueden producir niveles de ruido del orden de 175 dB re 1 μPa (Richardson et al., 1995). Además del ruido propio de la hélice, los cambios de marchas de los barcos pequeños también emiten pulsos de banda ancha de alta intensidad, habiéndose registrado niveles de hasta 200 dB re. 1 μPapp (Jentsen et al.,2009).

Los principales efectos del ruido subacuático que se describe son el enmascaramiento al haber superposición de sonidos de intensidades similares, esto trae como consecuencia alteraciones en los procesos biológicos de las especies de cetáceos, así como un rechazo al hábitat donde se presenta la perturbación. Debido a que la transmisión del sonido pierde intensidad proporcionalmente a la distancia recorrida desde la fuente, el rango máximo de detección de un espécimen se verá afectado proporcionalmente al incremento del ruido ambiental; esto genera repercusiones en la comunicación entre individuos y sus fines que pueden ser reproductivos, socializadores o de ubicación durante etapas migratorias.  No existe evidencia que soporte la ocurrencia de efectos fisiológicos sobre alguna especie de cetáceo, sin embargo, se podría sugerir que si ocurre indirectamente debido al estrés o a exposiciones a niveles crónicos. El estrés puede ser alimentario al reducir la capacidad de caza por el enmascaramiento en la ecolocalización, social al cortar o limitar las capacidades de comunicación con otros individuos y etológico al generar cambios en el comportamiento.  

Bibliografía

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AUTOR: LUIS SANTILLÁN. COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL DE LA UNIVERSIDAD SAN IGNACIO DE LOYOLA

Categoría: Logros Ingeniería Ambiental

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