LEVANTAMENTOS SÍSMICOS MARINHOS – ESTUDO DE

LEVANTAMENTOS SÍSMICOS MARINHOS –
ESTUDO DE IMPLICAÇÕES AMBIENTAIS
R.D. McCauley1, J. Fewtrell2, A.J. Duncan1, C. Jenner3, M-N. Jenner3, J.D. Penrose1,
R.I.T. Prince4, A. Adhitya5, J. Murdoch6 and K. McCabe3
Centre for Marine Science and Technology
Curtin University
GPO Box U1987
Perth WA 6845
2 Aquatic Sciences
Curtin University
GPO Box U1987
Perth WA 6845
3 Centre for Whale Research (WA)
PO Box 1622
Fremantle WA 6959
4 Department of Conservation and Land Management
PO Box
51
Wanneroo WA 6946
5 Physics Department
University of WA
Nedlands WA 6907
6 NT Fisheries Department
Day Street
Darwin NT 0800
[email protected]
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ABSTRACT
Um programa experimental foi realizado pelo Centre for Marine Science
and Technology da Curtin University, entre março de 1996 e outubro de 1999, para
estudar as implicações ambientais do ruído de levantamentos sísmicos offshore. Este
trabalho foi iniciado e patrocinado pela Australian Petroleum Production and Exploration
Association. O programa:
• caracterizou as medições de sinais de canhões a ar; modelou fontes de conjuntos
de canhões a ar e propagação do sinal horizontal de canhão a ar;
• desenvolveu um ‘modelo de exposição’ para prever a escala dos efeitos
biológicos em potencial para um levantamento sísmico específico, durante o
mesmo;
• observou baleias jubarte atravessando um levantamento sísmico 3D;
• fez experiências de aproximação de baleias jubarte com um único canhão a ar em
operação;
• realizou testes com um canhão a ar que se aproximou de uma gaiola contendo
tartarugas marinhas, peixes e lulas; e
• modelou a resposta dos sistemas auditivos dos peixes aos sinais dos canhões a
ar.
A resposta generalizada das baleias jubarte em migração à uma
embarcação sísmica 3D foi realizar algumas manobras evasivas a >4km, e depois
permitir a passagem da embarcação sísmica a não menos de 3km. Os grupos de baleias
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jubarte nos quais havia fêmeas em comportamento de descanso, nos principais tipos de
habitat, ao contrário de animais em migração, eram mais sensíveis e apresentavam uma
resposta de evitação estimada em 7–12km, de uma fonte sísmica grande. As baleias
jubarte macho eram atraídas por um único canhão a ar em operação devido ao que se
acreditava ser a semelhança do sinal do canhão a ar e o evento do salto (saltando
totalmente acima da água e chocando-se de encontro a água, no retorno). Com base na
resposta de animais em cativeiro à aproximação de um único canhão a ar e na
graduação destes resultados, as tartarugas-marinhas apresentaram uma resposta de
‘alarme’ geral a uma distância estimada de 2km de uma embarcação sísmica em
atividade, e comportamento indicativo de evitação a 1km. Testes semelhantes com
peixes em cativeiro apresentaram uma resposta de ‘alarme’ geral de nadar mais rápido,
nadar para o fundo, compactação da estrutura do cardume, ou todos os três, a cerca de
2-5km de uma fonte sísmica. A modelagem do ouvido dos peixes permitiu prever que a
alcances < 2km de uma fonte sísmica, o ouvido apresentaria um rápido aumento dos
parâmetros de deslocamento. Foi observado que peixes em cativeiro expostos a sinais
de curto alcance, de canhões a ar, apresentavam algumas estruturas auditivas
lesionadas, mas não apresentavam evidências de aumento de estresse. As lulas em
cativeiro apresentaram uma forte resposta de alarme no início das atividades de um
canhão a ar próximo, e evidências de que alterariam significativamente seu
comportamento a 2-5km (estimados) de uma grande fonte sísmica em aproximação.
PALAVRAS CHAVE
Sísmico, efeitos sonoros, peixes, baleias, lulas, tartarugas marinhas, som
subaquático, canhões a ar.
INTRODUÇÃO
Os levantamentos sísmicos offshore envolvem o uso de fontes de ruído de
grande intensidade energética, operadas na coluna d’água para fazer sondagens abaixo
do leito do mar. Praticamente todas as fontes sísmicas usadas rotineiramente envolvem a
liberação rápida de ar comprimido para gerar um sinal impulsivo. Estes sinais são
direcionados para baixo, através do leito do mar, para serem refletidos para cima,
novamente, por descontinuidade da densidade ou velocidade no estrato rochoso
subjacente. Os sinais de retorno são recebidos, armazenados e processados por
geofísicos para gerar perfis do leito do mar, geralmente até a profundidade de 10km. A
técnica, fundamental para a exploração e o desenvolvimento de petróleo e gás está
sendo rotineiramente usada para monitorar o fluxo de hidrocarbonetos de campos
produtivos e, em formas alteradas, é amplamente utilizada em levantamentos de
engenharia marítima.
As fontes de alto nível envolvidas no levantamento sísmico têm
aumentado a preocupação com os efeitos ambientais e possíveis efeitos nas operações
de pesca comercial. Em resposta a esta preocupação, a Australian Petroleum Production
and Exploration Association (APPEA) juntamente com a Energy Research and
Development Corporation (ERDC) trabalharam ativamente para dar início a um projeto
multidisciplinar sediado na Curtin University, para estudar as implicações ambientais das
técnicas sísmicas offshore no contexto australiano. Este projeto foi realizado de março de
1996 a outubro de 1999. Uma discussão dos resultados é apresentada aqui.
O projeto aqui descrito objetivava relacionar os aspectos físicos envolvidos
na transmissão de sinais de canhões a ar, através do mar, a estudos sobre a resposta de
uma série de espécies marinhas a sinais próximos de canhões a ar. Por tanto, teve uma
abordagem multidisciplinar. O projeto:
2
•
•
caracterizou a medição de sinais de canhões a ar;
modelou configurações de conjuntos de canhões a ar por nível de fonte, com
aspecto e elevação;
• modelou a propagação horizontal de sinais de canhões a ar;
• descreveu grupos de medições em campo de um conjunto de canhões a ar
simples e 3D;
• desenvolveu um modelo para prever a exposição, com o passar do tempo, de
uma determinada configuração de pesquisa, e o relacionou a tipos de efeitos, e
regiões impactadas previstas para uma pesquisa específica;
• monitorou o movimento e o comportamento de baleias jubarte em uma área na
qual estava sendo feito um levantamento sísmico 3D;
• fez 16 testes nos quais as baleias jubarte eram abordadas por um único canhão a
ar, em funcionamento, para aferir as respostas;
• realizou testes nos quais tartarugas-verdes e tartarugas-cabeçudas eram
abordadas por um único canhão a ar em funcionamento;
• fez testes de exposição de vários peixes ao ruído do canhão a ar e mediu os
efeitos patológicos, fisiológicos e comportamentais;
• modelou a resposta de peixes otólitos a sinais de canhão a ar usados; e
• fez testes de exposição de lulas a abordagens de canhão a ar para aferir as
respostas comportamentais.
A discussão abaixo resume as descobertas listadas acima, e foi
apresentada como relatório final deste programa. Os leitores devem procurar o relatório
completo (McCauley et al, 2000) para obter detalhamento de métodos e resultados. Este
relatório está disponível no website da APPEA, em http://www.appea.com.au.
DISCUSSÃO
Fatores físicos
CARACTERIZAÇÃO DO SINAL DO CANHÃO A AR
Vastos conjuntos de aferições feitas nos alcances de 5–6.000m de um
único canhão a ar de 20 cui, usados em testes experimentais e de um conjunto de
canhões a ar 3D de 2.678 cui com alcance de 1,5-64km revelaram que a medição mais
consistente de sinais de canhão a ar recebidos, era a medição da energia dos mesmos.
Isto foi sugerido por Richardson et al (1995) para sons em impulsos. O rms (ou quadrado
da pressão média) ou a pressão de pico de sinais de canhão a ar têm sido relatados na
literatura. Foi descoberto que, em determinadas circunstâncias, as medições que usam
integração de tempo em relação ao pulso do canhão a ar que é recebido (ou seja, rms)
eram degradadas devido a fatores que dificultavam uma medição repetida do início e fim
dos sinais, ou da duração do impulso. Inconsistências na definição do comprimento do
impulso influenciavam a medida de tempo integrado. Fatores que tendiam a alterar o
comprimento do impulso medido: o impulso das bolhas do canhão a ar; ondas
direcionadas ao leito do mar emparelhavam os hidrofones em um tipo de leito de mar
adequado; ou para sinais distantes de canhão a ar, elevado ruído de fundo ou transientes
biológicos tais como chamados de peixes e baleias. Apesar dos conjuntos de canhões a
ar serem projetados para suprimir sinais de pulsos de bolhas direcionados para baixo,
podem não fazer isso na direção lateral ou horizontal, o que é importante para os estudos
dos efeitos biológicos. As headwaves são ondas sonoras canalizadas ao longo da
interface de água do leito do mar. A presença de pulsos de bolhas ou de headwaves no
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sinal recebido, geralmente aumenta o tempo calculado do sinal, contribuindo
significativamente com o conteúdo energético total do sinal. Isso reduz a medição do
tempo integrado.
Neste trabalho, um método padronizado baseado em sinal digitalizado foi
usado para gerar um conjunto de parâmetros que descrevem o sinal recebido de um
canhão a ar. Dentre estes parâmetros, foi descoberto que a ‘energia equivalente’ em
unidades dB re 1 µPa2.s é o melhor sinal descritor, e foi usado em toda a análise deste
projeto. Note que esta medida não é uma unidade de energia, mas como é proporcional a
energia, foi denominada ‘energia equivalente’ em todo este documento. Nas diversas
fontes medidas, foram usadas correções derivadas empiricamente para converter estas
unidades de energia equivalente em valores rms ou em valores de pico de pressão, para
comparação com outros trabalhos. Converter as unidades de energia equivalente em
valores de rms é válido desde que a pressão rms (em dB re 1 µPa) seja igual a medida
da ‘energia equivalente’ menos 10*log10 (duração do impulso do canhão a ar, em
segundos). Pelas medições feitas neste relatório, a pressão rms em dB re 1 µPa era igual
a ‘energia equivalente’ mais 11,4 a 14,6 dB, dependendo da fonte e do meio ambiente
local no qual as medições eram feitas. Note que a correção é possível desde que a
duração do sinal do canhão a ar seja sempre inferior a um segundo.
Converter medidas de rms ou ‘energia equivalente’ em unidades de
pressão pico-a-pico não é tecnicamente válido, mas como muitos trabalhos têm usado
unidades de pressão pico (ou alguma derivação das mesmas), para descrever níveis
sonoros em seus resultados, não houve outra opção a não ser fazer isso. Foi descoberto
que os fatores de correção empiricamente derivados de milhares de medições de canhão
a ar, feitas neste relatório, eram consistentes em alcances de muitos quilômetros. Os
níveis de pressão pico-a-pico de um sinal recebido de canhão a ar estavam 27,3 a 30,5
dB acima das unidades de energia equivalentes. Novamente, isso variou em função da
fonte e do meio ambiente local onde as medições eram feitas.
Para facilidade de comparação com outros estudos, esta discussão
apresentará, preferencialmente, os níveis do canhão a ar em unidades rms. Para os
resultados decorrentes deste relatório, estas unidades são medidas diretamente de
conjuntos de dados de um sinal de canhão a ar ou derivadas de medições de energia
equivalente, para o tipo adequado de fonte e meio ambiente local.
Sinais medidos e modelados para canhão a ar
Os conjuntos de sinais medidos do canhão a ar geraram muitas das complicações
inerentes a descrição do nível recebido de um sinal, dentro do alcance de uma fonte de
canhão a ar em água rasa. Tais complicações incluíram:
• direcionalmente inerente ao conjunto de canhão a ar;
• profundidade do receptor;
• propriedades do leito do mar;
• estado de operação do conjunto;
• profundidade da fonte;
• profundidade da água ao longo do caminho de propagação; e
• perfil da velocidade do som na água e no leito do mar.
Um conjunto 2D e outro 3D foram modelados para a direcionalidade da
fonte. Ambos apresentaram amento na energia de alta freqüência ao longo do fluxo do
conjunto, sendo que o conjunto 2D também teve os níveis mais elevados de energia de
baixa freqüência irradiada da proa e popa relativas ao eixo de reboque do conjunto. As
medições do conjunto 3D demonstraram que a direcionalidade de través aumentava com
o alcance, de tal forma que o nível do sinal podia ser aumentado em até 10 dB em
determinado alcance, quando o receptor ficava de través. Este foi o efeito mais elevado
na coluna d’água.
Medições e modelagens mostraram que em um alcance específico havia
diferenças no perfil de intensidade sonora vertical. Foi observada uma tendência
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consistente para níveis mais baixos de recepção, no deslocamento para a superfície. Por
exemplo, o conjunto 3D medido em um alcance de 1,6–1,8km apresentou uma
diminuição de 6 dB no nível, no deslocamento para 40–5m de profundidade. A
modelagem de um único canhão a ar a 20m de profundidade de água mostrou que no
alcance da fonte, o nível máximo se estendia aproximadamente da profundidade média
da água até o fundo, e que os níveis próximos a superfície da água poderiam ser 10 dB
ou menos.
É sabido que as propriedades do leito do mar são cruciais para a
propagação sonora horizontal. A energia sonora de uma fonte de ruído na água pode se
refletir diretamente ao longo do fundo ou pode penetrar o fundo e, subseqüentemente,
ser refletida ou refratada de volta a água. Devido as suas implicações militares, existe
uma vasta literatura sobre a propagação sonora em águas rasas (ex.: análises em:
Jensen et al, 1994; ou Medwin e Clay, 1998). Dependendo do tipo de fundo, das
freqüências de interesse e da profundidade da água, pode haver a necessidade de uma
definição precisa dos parâmetros físicos do leito do mar de, pelo menos, 50–100m abaixo
do leito do mar, para definir acuradamente a propagação horizontal ao longo de qualquer
caminho a ser percorrido. Este nível de detalhamento não costuma estar disponível nas
águas australianas.
A importância dos parâmetros do leito do mar foi enfatizada durante os
testes com baleias jubarte, no Golfo Exmouth, na Austrália ocidental. Durante 16 testes
em que baleias jubarte eram abordadas por um único canhão a ar em operação (Bolt
600B, câmera 20 cui, pressão operacional 10 ΜPa) para obter-se respostas, foram feitos
nove conjuntos de medições do canhão a ar, ao longo de 0,17–6,8km. Todas as
medições foram feitas em uma área de, aproximadamente, 20 x 30 km, em profundidades
de água de 16–20m. Foi antecipado que, a partir destas medições empíricas, poderia ser
derivada uma única curva exata para descrever o nível de impacto do canhão a ar
recebido pelas baleias. Mas isso não ocorreu. Na verdade, foram medidos dois conjuntos
gerais de perda de sinal com curvas de alcance, com condições de propagação ‘boas’ e
‘ruins’, apresentando diferenças no nível de banda larga do canhão a ar, de até 10 dB em
uma extensão de um km. As curvas de propagação ‘boa’ retornavam uma energia de
freqüência muito mais elevada (160-1.000 Hz) do que o conjunto de curvas de
propagação ‘ruim’. Pesquisas na literatura disponível sugeriram que superfícies de
calcário cimentado com distribuição fracionada eram comuns em toda a região. Por tanto,
foram produzidos modelos de propagação sonora usando estimativas do tipo de leito de
mar, com e sem superfícies cimentadas. Estes modelos equilibravam, no todo, as curvas
recebidas, do nível de canhão a ar, e o conteúdo de freqüência observado, sugerindo que
os dois conjuntos de curvas observadas, provavelmente se deviam a presença ou
ausência de uma camada rasa cimentada. As grandes diferenças de nível, verificadas
para a mesma fonte, em um alcance específico dentro da baía e sua distribuição irregular
em um espaço relativamente pequeno, salientaram a importância localizada do tipo de
leito de mar na determinação da propagação sonora.
Durante as operações sísmicas 3D, dois conjuntos de canhão a ar são
rebocados, um paralelo ao outro, e igualmente espaçados na direção do reboque. Eles
são disparados em um padrão de oscilação repetida, com alternância entre os conjuntos
de bombordo e estibordo. Geralmente, os conjuntos são idênticos, rebocados na mesma
profundidade e operados com a mesma pressão. As medições de bombordo e estibordo
do conjunto 3D de 2.678 cui revelaram que mesmo quando determinada a média dentre
muitos sinais, não havia diferença líquida no nível recebido, no alcance entre bombordo e
estibordo; os sinais consecutivos do canhão a ar eram consistentemente diferentes, com
uma variação de até 9dB. Acreditava-se que pequenas diferenças na orientação dos
receptores de cada conjunto, alinhamentos e profundidades dos componentes do
conjunto e que o funcionamento dos canhões a ar, dentro de cada conjunto, contribuíam
para gerar as diferenças medidas. Novamente, isto exemplificou a dificuldade de prever o
nível recebido do canhão a ar para um conjunto específico de canhões a ar, e a
necessidade de um estudo detalhado da fonte e do meio ambiente.
A modelagem foi feita para determinar o efeito da profundidade da fonte do
canhão a ar a propagação sonora horizontal. A profundidade da fonte desempenha um
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papel crucial na determinação do desempenho descendente de um conjunto de canhões
a ar, uma vez que dita o retardo no tempo do sinal refletido na superfície, o que, por sua
vez, afeta o conteúdo de freqüência do sinal descendente, de interesse primário para o
geólogo. A modelagem de um único canhão a ar no Golfo Exmouth, para a propagação
sonora horizontal permitiu descobrir que aumentar a profundidade da fonte aumentava
consistentemente o sinal recebido em qualquer profundidade de recepção e alcance
horizontal especificado. Isso era função da estrutura modal inerente, em águas rasas,
tanto que a posição ideal para a colocação da fonte foi no ápice do modo primário de
cada freqüência. Para as freqüências predominantes no exemplo usado, este modo
ocorreu perto da profundidade média da água (10m de profundidade em 20m de água).
No modelo de produção usado, aumentar a profundidade da fonte de 2,5 para 6m gerava
um aumento médio de sinal de 8 dB para um receptor a 10m de profundidade em
alcances de 0,15-5km.
Diferenças nos perfis da batimetria do caminho percorrido também
desempenhavam um papel importante na determinação dos níveis recebidos. Foram
feitos muitos grupos de medições do conjunto 3D 2.678 cui, por um receptor instalado no
fundo, a 32m de água da fonte do conjunto, em 100–120m de água. Estes caminhos
percorridos também envolviam a propagação ascendente. Devido ao número crescente
de saltos do fundo para a superfície e aos ângulos cada vez mais abruptos envolvidos
(perto do eixo vertical), quando a água fica mais rasa, este tipo de propagação acarreta
atenuações de sinal muito maiores em comparação aos conjuntos de medições em
alcances similares, porém com profundidades de água constantes. Em um exemplo, o
sinal não era audível em um receptor em 10m de água, a 28km da fonte, em 130m de
água. Medições em alcances similares em águas mais profundas devolviam sinais
claramente audíveis.
Foi construído um modelo para prever níveis de fonte de qualquer
configuração de conjunto de canhões a ar, para elevação (aspecto vertical) e azimute
(aspecto horizontal) específicos, e a presença ou ausência da fonte ghost. Tais modelos
são rotineiramente usados por contratados geofísicos para desenvolver configurações
específicas de conjuntos de canhões a ar, mas estes têm natureza proprietária e seus
detalhes não estão disponíveis. O modelo fonte produzido estava fundamentado em uma
versão alterada de um modelo de bolhas de canhão a ar, apresentado por Johnson
(1994) e requeria algumas especificações de fonte do contratado geofísico para
‘sintonizar’ o output.
Há muitos modelos numéricos disponíveis para o cálculo da propagação
acústica horizontal. Eles incluem modelos de equação parabólica, modo normal e
rastreamento de corrente. Cada um tem seus pontos fortes e fracos. Alguns são mais
adequados a águas rasas, outros a águas profundas; alguns podem lidar com perfis
batimétricos complexos, outros exigem uma profundidade de água fixa; alguns
processam perfis de intensidade sonora vertical na coluna d’água, outros geram output
somente para uma profundidade fixa; alguns podem lidar com ondas de cisalhamento,
outros não podem. Por tanto, a escolha do modelo de propagação horizontal depende
das circunstâncias ditadas pelo meio ambiente em questão. Todos esses modelos
operam em uma única freqüência. Conseqüentemente, para caracterizar uma fonte com
complexos componentes de freqüência, como por exemplo, um conjunto de canhões a ar,
o modelo escolhido precisa operar em muitas freqüências e a energia resultante
adicionada para dar o nível de sinal recebido em banda larga.
Dados todos os fatores acima e outros que não foram discutidos, tais
como perfis de velocidade sonora na coluna d’água, acredita-se que, atualmente, prever
a propagação sonora horizontal a partir de uma fonte específica de conjunto de canhões
a ar precisa ser feito caso a caso. Podem ser feitas algumas generalizações, como as
listadas acima, mas níveis de previsão acurada em profundidades de água e alcances
determinados requerem modelagem da fonte e do meio ambiente local. Espera-se que,
com o tempo, grupos suficientes de modelagem e medições de sinais de canhão a ar se
tornem disponíveis para os diversos ambientes australianos, para que conjuntos de
dados históricos possam ser usados para prever e receber níveis de canhão a ar por
6
alcance. Atualmente, estão disponíveis somente as medições descritas acima, para duas
regiões de exploração.
Modelagem de exposição do canhão a ar
Apesar de modelar a propagação horizontal de disparos de um único canhão a ar, ser um
exercício valioso, ele nos diz pouco sobre as exposições recebidas com o tempo, com
uma fonte sísmica que se desloca constantemente. As embarcações sísmicas navegam a
aproximadamente 3–5 nós (1,5–2,5ms1) ao longo de linhas diretas de rastreamento, na
região do levantamento, durante semanas ou meses, operando em um padrão de
repetição 8–15s. O padrão de repetição é determinado pelo afastamento entre os
hidrofones, nos streamers, de modo que um impulso ideal do canhão a ar é disparado
neste afastamento. Um levantamento sísmico 3D pode concentrar as atividades em
algumas centenas de km2 , durante mais de um mês, com uma cobertura de linha de
rastreamento a cada 100m.
Os resultados das pesquisas sobre a resposta dos animais marinhos, aqui
e em outros locais, sugerem que acima do limiar dos sinais de canhão a ar, ocorrem
mudanças comportamentais em muitas espécies, e que com níveis crescentes de canhão
a ar essas mudanças comportamentais são cada vez mais significativas. Presumir que
seja possível prever o limiar no qual o comportamento de um grupo específico de animais
marinhos sofra algum tipo de alteração, sugeriu apresentar o histórico de exposição do
levantamento sísmico, na proporção dos níveis experimentados em uma região, acima de
um limiar determinado, no período de duração do levantamento sísmico.
Assim sendo, foi desenvolvido um modelo de exposição que, para
qualquer fonte de levantamento sísmico, configuração de linha de rastreamento e
conjunto de parâmetros ambientais, apresentava uma estimativa de exposição com o
passar do tempo, a medida que o número de sinais do canhão a ar ultrapassavam o
limiar determinado, em uma grade espacial. Este exercício foi realizado para um exemplo
de levantamento sísmico. O modelo produziu uma delineação do contorno do número de
disparos de canhão a ar recebidos em uma profundidade específica do receptor, que
ultrapassava o limiar, em toda a duração do levantamento sísmico (121 dias, no exemplo
usado). Esta delineação do contorno podia ser interpretada como uma delineação de
probabilidade, apresentando uma escala de perturbações em potencial para toda a região
sísmica, em toda a duração do levantamento. O modelo armazenava dados para cada
período de operações consecutivas (ou seja, cada período sem interrupção das
atividades para rotações, dropouts, falhas de equipamentos, etc.). Assim, os dados
podiam ser posteriormente processados e apresentados em uma escala de tempo
diferente, talvez como o número de disparos que ultrapassava o limiar, por hora, por dia.
Pretendia-se que este modelo de exposição pudesse ser usado para
avaliar a escala ecológica em potencial dos efeitos biológicos. O exercício específico
realizado, foi feito após o levantamento, mas poderia facilmente ser feito antes de
qualquer levantamento sísmico e, assim, apresentaria algumas previsões da escala em
potencial de todos os efeitos. Acredita-se que este tipo de modelagem seja uma
ferramenta útil na avaliação de conflitos em potencial. Refinada e com uma considerável
potencia de processamento computacional, a técnica também pode ser usada para
otimizar as configurações das linhas de rastreamento de levantamentos sísmicos, para
minimizar possíveis implicações ambientais.
Resposta de baleias jubarte aos canhões a ar
Foram observadas baleias jubarte migrando para o sul, passando pela
região de um levantamento sísmico 3D. As baleias migravam para sudoeste, enquanto a
embarcação sísmica percorria linhas de rastreamento leste-oeste, atravessando a rota da
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migração. Complementando este trabalho, foram feitas 16 tentativas de aproximação,
quando baleias jubarte foram observadas cerca de uma hora, abordadas por um único
canhão de ar em operação e, depois, seguidas durante mais uma hora. Os padrões de
movimentos e comportamento foram registrados, em busca de quaisquer alterações
relacionadas a abordagem pelo canhão a ar. Os resultados preliminares deste trabalho
foram apresentados em McCauley et al, 1998.
MOVIMENTOS DE BALEIAS JUBARTE PERTO DE UMA
EMBARCAÇÃO SÍSMICA EM OPERAÇÃO
A região do estudo para as operações da embarcação de
levantamento sísmico foi nordeste de North West Cape, no litoral de Exmouth. Baleias
jubarte que transitavam pela região sísmica pareciam mover-se para o sul, das Ilhas
Monte Bello rumo a North West Cape em um mar de águas azuis, em um grande grupo
que se entendia, pelo menos, tão longe no mar quanto o esforço de amostragem
empreendido. Isto foi a 240m de água, a 38km do contorno de 20m de profundidade. Os
animais vistos nesta região estavam migrando, o que envolvia natação contínua em curso
sudoeste ou natação rumo sudoeste interrompida por períodos de descanso, curtos ou
longos. Um número considerável de baleias apresentava a tendência de cruzar para
águas rasas, dentro da cadeia de ilhas que se entende a nordeste de North West Cape,
entre a Ilha Bessieres e as Ilhas Murion. Poucos animais foram vistos em águas rasas a
leste da Ilha Bessieres, enquanto muitos foram vistos a oeste da mesma. Acredita-se que
depois de passar da zona offshore para águas mais rasas, estes animais nadavam para o
Golfo Exmouth. Os animais vistos no Golfo Exmouth apresentavam padrões natatórios
muito mais aleatórios do que os animais em migração avistados nas águas azuis,
apresentando comportamento de descanso de cortejar. Esta distinção comportamental foi
importante na avaliação dos resultados. Também deve ser salientado que baleias jubarte
adultas não se alimentam quando estão em águas tropicais australianas, durante a
migração. A alimentação significativa que ocorre é de fêmeas alimentando filhotes.
Na região do levantamento sísmico, os grupos de baleias avistados
durante os levantamentos aéreos feitos antes do começo do levantamento sísmico,
durante o levantamento sísmico, e de grupos avistados da embarcação de levantamento
sísmico pareciam estar uniformemente distribuídos pelos contornos de profundidade. Não
havia evidência óbvia de que as baleias fossem deslocadas para zonas inshore ou
offshore, pelo levantamento sísmico.
Usando dados de todas as observações de baleias feitas da embarcação
de levantamento sísmico, não havia diferenças perceptíveis no número de baleias
avistadas por bloco de observação (período de 40 minutos), entre blocos de observação
com canhões ativos ou inativos para o bloco como um todo. Quando divididos por
categoria de alcance, os índices de avistamento com canhões inativos foram
consideravelmente mais elevados para alcances perto da embarcação até 3km, do que
os avistamentos com canhões ativos na mesma categoria de alcance.
Esta observação sugere evitação localizada da embarcação do canhão a
ar ativo, durante períodos com os canhões a ar ativos, concordando com descobertas
publicadas. Elas indicam que, em algum grau, a maioria das baleias evitará uma
embarcação sísmica em operação. Richardson et al (1995) resume as descobertas de
muitos pesquisadores que descobriram que baleias cinzentas e baleias bowhead
geralmente evitam embarcações sísmicas nas quais o nível de som recebido está entre
150–180 dB re 1 µPa rms. O nível a 3km da embarcação sísmica, do qual foram feitas as
observações de baleias jubarte estava no alcance 157–164 dB re 1 µPa rms para um
receptor a 32m de profundidade, o que está em conformidade com o nível de
afastamento encontrado para baleias-cinzentas e bowhead.
8
A >3km da embarcação sísmica em operação, o índice de avistamento
com canhões ativos foi consideravelmente mais elevado do que as observações com
canhões inativos em categorias de alcance similar. Os índices mais elevados de
avistamento observados a alcances >3km durante as observações com canhões ativos
sugeriram que nestes alcances existe propensão a disponibilidade de animais para
avistamento durante os períodos de canhões ativos, ou que as baleias tenham sido
atraídas pelo canhão a ar em operação.
Uma possível propensão de avistamento foi a tendência das baleias
usarem a sombra sonora próxima a superfície para reduzir a carga sonora recebida.
Foram feitos quatro acompanhamentos de baleias jubarte que se moviam perto da
embarcação sísmica. Dois ‘acompanhamentos’ envolveram baleias que passaram um
enorme período de tempo na superfície. No acompanhamento 1, um único animal nadou
totalmente na superfície para atravessar 1,5km ao largo da proa da embarcação sísmica
em operação. No acompanhamento 2, uma fêmea e um macho permaneceram
descansando na superfície enquanto a embarcação sísmica em operação passou 3km ao
norte deles. É bem sabido que quando alguém se aproxima da superfície do mar, o nível
de ruído de uma fonte sonora próxima diminuirá substancialmente devido ao
cancelamento de fase dos sinais diretos e refletidos da superfície. Este efeito é
exemplificado para fontes sonoras rasas (os conjuntos de canhões a ar foram rebocados
a 7m de profundidade). É plausível que estas baleias estivessem usando este efeito para
reduzir a carga sonora recebida do canhão a ar e, por conseguinte, aumentando sua
disponibilidade de avistamento.
Foi descoberto, durante exposições experimentais, que se acreditava que
as baleias jubarte macho eram atraídas por um único canhão a ar, em operação,
possivelmente devido a semelhança do mesmo com o som produzido por baleias jubarte
saltando (discutido abaixo). Por tanto, podem ter havido diversos motivos para o aumento
do índice de avistamento em alcances >3km , quando a embarcação sísmica estava com
seus conjuntos de canhões a ar em funcionamento.
Os índices de avistamento de grupos de baleias observados durante
blocos, quando os canhões a ar passavam do estado ativo para inativo ou inativo para
ativo, eram mais elevados do que os índices de avistamento nos blocos de observação
para períodos em que os canhões estavam continuamente ativos ou continuamente
inativos, para as categorias de alcance de 0,75–3km. Estes índices mais elevados podem
ser explicados por:
1. uma resposta de alarme que leve os animais a superfície quando os canhões a ar
são ativados depois de estarem inativos durante um longo período; ou
2. uma resposta investigativa na qual as baleias tendem a vir à superfície quando os
canhões a ar são desligados depois de estarem ativos durante um longo período
de tempo.
Respostas de alarme aos sons de levantamentos sísmicos têm sido
registradas para baleias jubarte nos níveis de 150-169 dB re 1 µPa (pressão efetiva do
impulso, que se acredita ser equivalente a medição em rms) por Malme et al (1985).
O primeiro ‘acompanhamento’ de baleias que se deslocavam perto de
embarcações sísmicas em operação mostrou que em algumas ocasiões as baleias
passavam deliberadamente por uma embarcação sísmica em operação, a um alcance
comparativamente pequeno (1,5km), em uma manobra um tanto radical. Dois
acompanhamentos envolveram grupos de baleias em curso de interceptação com a
embarcação sísmica. Estes grupos alteravam consistentemente o curso e a velocidade a
cada 4-5km para evitar a embarcação sísmica em operação, mantendo-se a uma
distância de 3-4km, em um nível de recepção estimado em 157-164 dB re 1 µPa rms. A
manobra mais consistente de grupos de baleias em interceptação, vista dos quatro
acompanhamentos e da embarcação sísmica foi o grupo alterar curso e velocidade para
passar atrás da embarcação em operação. Durante o acompanhamento 2, foi visto um
par de machos reagir nadando vigorosamente para o conjunto de canhões a ar, dando
início a um curso de interceptação quase direto, a 11km e nível de recepção de 139 dB re
1 µPa rms. Mas este grupo nadou somente para uma posição 3km ao sul da linha de
rastreamento da embarcação que se aproximava, e ficou ali, descansando calmamente,
9
na superfície, enquanto a embarcação passava rumo norte e depois partiu. Com base
nos índices de esguicho os animais não pareciam coagidos.
TENTATIVAS DE APROXIMAÇÃO DE BALEIAS JUBARTE
As 16 tentativas de aproximação feitas no Golfo Exmouth revelaram que
os grupos de baleias jubarte que continham fêmeas evitavam consistentemente a
aproximação de um único canhão a ar em operação (Bolt 600B, câmera de 20 cui) a um
alcance médio de 1,3km. As manobras de evitação ficaram evidentes antes da
paralisação a 1,22–4,4 km. Em um caso foi observada uma resposta de alerta. O nível
médio do canhão a ar para evitação foi 140 dB re 1 µPa rms, o alcance médio para
paralisação 143 dB re 1 µPa rms e a resposta de alerta observada em 112 dB re 1 µPa
rms. Estes níveis são consideravelmente menores do que os observados nas
observações da embarcação sísmica em operação, feitas fora do Golfo Exmouth e das
publicadas para baleias-cinzentas e bowhead. Trabalhos mais recentes sobre baleias
bowhead em migração têm mostrado níveis de canhão a ar para evitação inferiores aos
observados para as baleias jubarte em repouso (W.J. Richardson, LGL. Ltd. Canada,
pers. comm.). Para as observações de baleias jubarte, feitas aqui, acredita-se que as
diferenças no comportamento dos animais, nos momentos das respectivas exposições
eram responsáveis pela diferença dos níveis de resposta. Os grupos nos quais havia
fêmeas e dentro do Golfo Exmouth estavam, invariavelmente, em descanso ou tentando
descansar. O descanso era um estado comportamental particularmente importante para
grupos com fêmeas e machos. Acredita-se que as baleias empenhadas neste
comportamento sejam mais sensíveis a aproximação de canhões a ar do que os animais
em comportamento de natação migratória, avistados quando passavam pela região do
levantamento sísmico, para nordeste de North West Cape.
Apesar dos grupos que continham fêmeas manterem algum nível de
afastamento do canhão a ar, durante os testes no Golfo Exmouth, em nove dos 16 testes
baleias jubarte, em sua maioria, maduras, grandes, sozinhas se aproximaram do canhão
a ar em operação, 100–400m, o investigaram e se afastaram. Estas aproximações foram
deliberadas, diretas e, muitas vezes, velozes, sendo que uma baleia em aproximação foi
cronometrada a 8kn. Estas baleias receberam sinais máximos do canhão a ar, a 100m,
179 dB re 1 µPa rms (ou 195 dB re 1 µPa pico-a-pico). Este nível é equivalente ao nível
pico-a-pico mais elevado da fonte (nível a um metro) dos componentes do canto medidos
no canto da baleia jubarte, em 1994, na Baía Hervey, por McCauley et al (1996), ou
fornecido por Thompson et al (1986) para sons de baleias jubarte no Alaska, 192 dB re 1
µPa pico-a-pico a um metro.
Sinais fortuitos de saltos produzidos por um macho grande, saltando total
ou parcialmente fora da água e colidindo com a água no retorno, foram medidos após
uma das séries de tentativas de aproximação. Estes sinais de salto foram medidos a uma
distancia superior a 0,1–1km. Os sinais subaquáticos produzidos pelo saltar deste animal
eram audivelmente similares aos sinais do canhão a ar. O autor observara isso antes do
registro de séries na Baía Hervey, em Queensland (‘disparos de espingarda’, McCauley
et al, 1996) e em séries com baleias jubarte cantando continuamente e saltando na
região de Kimberley, na Austrália ocidental (observação pessoal). Na análise dos sinais
de saltos foi descoberto que eles poderiam ser equiparados a sinais de canhão a ar em
forma de onda, conteúdo de energia e espectro de freqüência. Exemplo: um sinal de salto
gravado a 100-200m se equiparava a um sinal de um conjunto sísmico 3D, gravado por
um hidrofone a 20m de profundidade, 6,8km de distância, com base nos níveis de
energia equivalente.
Especulamos que, dadas as semelhanças entre os sinais do salto e do
canhão a ar, as baleias jubarte macho podem identificar os sinais de um canhão a ar
como os de um ‘competidor’. É possível que as canções que a maioria das baleias
10
jubarte macho produz sejam usadas para atrair fêmeas e/ou avisar aos outros machos a
sua presença e a intenção de acasalar. Sinais mantidos, de canhão a ar, podem
apresentar uma ‘ameaça’ acústica à integridade de um cantor ou um evento que valha a
pena ser investigado. Por tanto, acreditamos que os animais que investigaram o único
canhão a ar durante as tentativas de aproximação no Golfo Exmouth eram machos que
investigavam um ‘competidor’ em potencial, ou o que eles percebiam como um evento de
salto. Salientamos que isto é uma mera especulação.
IMPLICAÇÕES DE GESTÃO PARA BALEIAS MISTICETO
Na experiência do autor, é mais provável que pares de fêmea/macho
apresentem uma resposta de evitação aos sons produzidos pelo homem, aos quais não
estejam acostumados. Por tanto, qualquer gestão de questões relativas a levantamentos
sísmicos deve levar em consideração as respostas de fêmeas/machos como limites de
definição. As baleias jubarte macho, adultas, que tencionam acasalar, geralmente
perseguem as fêmeas disponíveis. Nadar rumo a ou em torno de uma embarcação
sísmica em operação pode ser um pequeno obstáculo para uma baleia jubarte macho
que percebeu uma fêmea sexualmente disponível do outro lado. Isto foi corroborado pela
observação de um macho nadando transversalmente à proa de uma embarcação sísmica
em operação.
Para fins de gestão, foi feita distinção entre baleias em migração ou
trânsito versus baleias que permanecem em uma área comum para socialização,
descansar, dar cria, acasalar, alimentar-se ou para outra finalidade (‘habitat chave’).
Baleias migratórias são as envolvidas em deslocamento; no caso das baleias jubarte
australianas, isso é extremamente deliberado para as baleias que viajam rumo norte e
mais complexo para as baleias que viajam rumo ao sul.
Para grupos de baleia jubarte que migravam rumo ao sul, fora do contorno
de 20m de profundidade, a principal implicação da embarcação de levantamento sísmico
operando através da rota de migração parece ter sido um deslocamento localizado a um
lado da embarcação sísmica. Essencialmente, os animais em curso de interceptação
mantinham seu curso até 4–5km, quando alteravam o curso e aceleravam para passar
pela embarcação em operação, deixando uma distância de evitação de cerca de 3km.
Alguns animais se aproximaram mais da embarcação, sendo que em uma ocasião um
único animal foi visto passando deliberadamente pela proa das embarcações, nadando a
grande velocidade; e, em duas ocasiões, a embarcação paralisou o trabalho quando
animais sozinhos foram avistados a 1–2km. Não houve evidência de mudanças drásticas
na rota de migração rumo ao sul, na região do levantamento sísmico, como
deslocamentos para as zonas inshore ou offshore durante a operação da embarcação.
Como foi vista somente evitação localizada de baleias em migração, podese concluir que qualquer ‘fator de risco’ relacionado ao levantamento sísmico esteve
confinado a um intervalo de tempo comparativamente pequeno e deslocamento de curto
alcance.
Os níveis pico-a-pico do conjunto sísmico 3D, medidos, foram da ordem de
182 dB re 1 µPa at 1,6 km, o que estava abaixo do nível da fonte para os componentes
mais elevados dos sons de saltos/pancadas na água ou do canto da baleia jubarte (ex.:
pico de 192 dB re 1 µPa, Thompson et al 1986 para pancadas, 192 dB re 1 µPa pico-apico McCauley et al 1996 para alguns componentes do canto). O sinal do salto medido no
alcance 100–200m gerou o nível pico-a-pico recebido de 160 dB re 1 µPa. Usar
propagação esférica e alcance de 150m dá um nível incipiente de fonte, para este sinal,
de 182 dB re 1 mPa pico-a-pico a um metro. Por tanto, a 1,6km o sinal 3D recebido do
canhão a ar estava dentro do limite que se estima ser psicologicamente tolerado pelas
baleias jubarte, uma vez que seria difícil argumentar que o canto da baleia jubarte ou que
os eventos naturais de salto possam causar problemas psicológicos nestes animais.
11
McCauley et al (1996) relataram uma baleia jubarte cantando persistentemente a 20–50m
de outras baleias e, durante a observação, em Exmouth, da fêmea que saltava, o macho
estava sempre a 20–50m da fêmea que caia n’água. Esta exposição natural a sinais
intensos, somada ao fato das baleias jubarte terem sido vistas usando ativamente a
‘sombra sonora’ perto da superfície, nas vizinhança de operações sísmicas, implica ser
provável que as baleias jubarte não sofram risco psicológico, exceto a curta distância de
um grande conjunto de canhões a ar.
Usando um algoritmo gerado para estimar o nível recebido de um conjunto
3D a 32m de profundidade, responsável por padrões de fluxo, o alcance no qual o sinal
pico-a-pico do conjunto de canhões a ar equivaleu o nível-fonte conhecido dos sons das
baleias jubarte foi calculado a 0,95–1,4km para um receptor a 32m de profundidade. Isto
presumiu uma correção de 30 dB para deslocar as unidades de canhão a ar da energia
equivalente para a pressão pico-a-pico, e o nível máximo pico-a-pico do componente do
canto da baleia jubarte de 192 dB re 1 µPa. A curva gerada com angulação do conjunto
de canhões a ar é apresentada na Figura 1.
Figura da página 8 do original
Range 3D array matches humpback SL = Distância de equivalência conjunto 3D / nível
do canto da baleia jubarte
Range (m) = alcance
angle from bow (degrees) = ângulo em relação a proa (graus)
Figura 1. Distância calculada na qual o nível recebido do canhão a ar, de um conjunto
3D 2.678 cui a 32m de profundidade, equivale ao nível mais elevado registrado no canto
da baleia jubarte.
Dados estes dois fatores: que os deslocamentos de animais migratórios
eram comparativamente curtos em tempo e envolviam mudanças de curto alcance, e a
pequena probabilidade de efeitos psicológicos, parece haver baixo risco para os animais
migratórios expostos a atividade sísmica.
O mesmo não pode ser dito das baleias jubarte que não estão migrando, e
que estão relativamente sedentárias, em uma área, envoltas em alguma atividade
comportamental que seja importante do ponto de vista populacional (habitats chave).
Para as baleias jubarte ao longo da costa ocidental australiana, tais áreas incluem, pelo
menos: Kimberleys meridional, entre Broome e o extremo norte de Camden Sound; Golfo
Exmouth; Baía Shark; águas ao norte e nordeste da Ilha Rottnest; e Baía Geographe,
durante os meses do final do inverno e primavera. C e M-N Jenner identificaram a região
meridional de Kimberley, particularmente, como local de procriação usado por grande
parte da população de baleias jubarte do oeste da Austrália.
Nestas áreas de habitat chave, pode-se esperar que a possibilidade de um
limiar mais baixo de resposta aos sinais de canhões a ar acarrete deslocamentos
decorrentes da operação de embarcações de levantamento sísmico, em alcances
maiores do que os observados para animais fora deste tipo de habitat. Graduar os
resultados de nível do canhão a ar, das tentativas de aproximação usando um único
canhão a ar, quando a evitação ocorreu a 1,3km em um habitat chave, para os níveis das
medições descritas para o conjunto 3D, forneceu um alcance potencial de evitação de
uma embarcação sísmica em operação, de 7–12km. Este alcance de 7–12km se
aplicaria apenas a baleias em um habitat chave, sendo que pode ser menor, dadas as
diversas condições de propagação do som.
12
O deslocamento em função de uma embarcação sísmica em operação
contínua, em um habitat chave, poderia ter efeitos muito mais profundos e graves sobre
animais individuais e sobre a população, do que a exposição de animais em migração,
que não se encontram em um habitat chave. Exemplo: o Golfo Exmouth é usado como
área de descanso por baleias jubarte que viajam rumo ao sul – especificamente por
fêmeas em descanso e alimentando filhotes de 4-8 semanas de idade. Neste estágio da
vida, os filhotes são pequenos, comparativamente fracos e possivelmente vulneráveis a
predação e exaustão. O deslocamento contínuo, em potencial, destes animais em uma
área confinada interromperia este estágio de descanso e alimentação, tendo
conseqüências potencialmente mais graves do que qualquer resposta localizada de
evitação a uma embarcação sísmica em operação, como visto durante o comportamento
de natação migratória. Da mesma forma, qualquer perturbação ou deslocamento
repetitivo de animais em seus locais de procriação, no período em que estão presentes
(ex: Kimberleys meridional para as baleias jubarte do oeste da Austrália, de julho ao final
de setembro), pode ter graves conseqüências no nível populacional.
Resposta das tartarugas marinhas aos canhões a ar
Foram realizados dois testes com tartarugas marinhas em gaiolas e um
único canhão a ar que se aproximava e se afastava (Bolt 600B, câmara 20 cui) para aferir
as respostas comportamentais. Os testes foram realizados com tartarugas-verdes
(Chelonia mydas) e tartarugas-cabeçudas (Caretta caretta), com dois dias de intervalo. O
primeiro teste envolveu 2:04 hrs de exposição ao canhão e o segundo 1:01 hr. Cada teste
usou o índice de repetição 10s.
Os testes foram consistentes e mostraram que acima do nível de canhão a
ar de 166 dB re 1 µPa rms as tartarugas aumentavam notadamente sua atividade
natatória, em comparação a períodos em que o canhão a ar não estava operando e
acima de 175 dB re 1 µPa rms o comportamento ficava mais errático, indicando,
possivelmente, um estado de agitação das tartarugas. O aumento no comportamento
natatório acompanhava o nível recebido do canhão a ar, sendo que as tartarugas
passavam cada vez mais tempo nadando quando o nível do canhão a ar aumentava. O
ponto no qual as tartarugas mostraram comportamento mais errático deveria quase
igualar o ponto no qual ocorreria evitação em tartarugas que não estivessem em
cativeiro.
Há relato de dois testes semelhantes na literatura. O’Hara (1990) relatou
que tartarugas-cabeçudas mantidas em cativeiro de 300 x 45 m, em um canal com 10m
de profundidade, mantiveram um nível de afastamento de 30m de um canhão a ar, Bolt
600B, com câmara 10 cui, e dois poppers Bolt, todos operando a 2.000 psi (14MPa),
suspensos a 2m de profundidade e ativado a intervalos de 15s. O’Hara não mediu os
níveis de ar recebido dos canhões. O estudo indica que o canhão a ar Bolt produziu a
maior quantidade de energia do sinal recebido. Em experiências conduzidas neste
relatório, um canhão a ar Bolt 600B, idêntico, com uma câmara 20 cui posicionado a 5m
de profundidade em 10m de água, usando uma pressão operacional de 1.500 psi (10
MPa), gerou um sinal de 176 dB re 1 µPa rms, alcance 30m, estando o receptor a 3m de
profundidade. Descobrimos que para cada aumento MPa da pressão operacional do
canhão a ar, foi obtido um aumento aproximado de 1 dB no nível do sinal. Por tanto,
presumindo, em conformidade com a experiência de O’Hara, que o sinal significativo de
energia recebido fora produzido primariamente apenas pelo canhão a ar Bolt, que o nível
de aumento esperado da câmara de tamanho maior (dos nossos testes) fosse
compensado pela menor pressão operacional (diferença: 3–4 dB), e que a propagação
sonora fosse semelhante para profundidades de água semelhantes (uma pressuposição
razoável em um alcance tão pequeno), poderíamos esperar que o nível no qual O’Hara
viu evitação fosse cerca de 175–176 dB re 1 µPa rms. Isto está de acordo com o valor
observado em nossos testes, no qual o comportamento da tartaruga se torna mais
13
errático e reforça o ponto de vista de que neste nível deve ocorrer a evitação ativa da
fonte canhão a ar.
Moein et al (1994) usando tartarugas-cabeçudas encerradas em uma
gaiola de 18 m x 61 m x 3,6 m em um rio, mensurou o comportamento de evitação, a
resposta psicológica e fez medições de eletroencefalograficas da capacidade auditiva,
em resposta a um canhão a ar em operação. O(s) canhão(ões) a ar fora(m) posicionados
e eram operados das extremidades da malha, a intervalos de 5–6s, durante períodos de
cinco minutos. Eles cotaram três níveis de canhão a ar recebidos pelas tartarugas, 175,
177 e 179 dB, mas não informaram as unidades nem as distâncias da fonte a que estes
níveis se referem. Detalhes sobre o canhão a ar, sua pressão operacional, profundidade
de posicionamento e níveis sonoros experimentados pelas tartarugas, no cercado, não
foram informados. Considerando os resultados de todas as tartarugas testadas (11
indivíduos, seis testes com cada) foi vista evitação durante a primeira apresentação da
exposição ao canhão a ar, a médio alcance, 24m. Testes adicionais, vários dias depois,
não explicitaram uma evitação estatisticamente significativa. As medições psicológicas
mostraram evidência de aumento do estresse, mas os efeitos de manusear tartarugas
para amostragem não foram considerados, por tanto, o aumento do estresse não pode
ser atribuído às operações do canhão a ar. Uma redução temporária da capacidade
auditiva ficou evidente, a partir das medições neurofisiológicas, mas este efeito foi
temporário e, em duas semanas, a audição das tartarugas retornou aos níveis anteriores
ao teste.
O comportamento de evitação descrito por Moein et al (1994) concorda
parcialmente com as descobertas daqui. As evidências dos testes em cativeiro, daqui e
de O’Hara, foram de que em algum nível as tartarugas apresentariam evitação do canhão
a ar em operação. Os resultados comportamentais em nossos testes em cativeiro foram
consistentes entre testes com dois dias de intervalo, usando as mesmas tartarugas. Os
resultados de Moein et al (1994) mostraram que o comportamento de evitação não era
estatisticamente significativo para as tartarugas-cabeçudas repetidamente expostas ao
canhão a ar, vários dias após a primeira exposição. Eles concluíram que isso era
conseqüência de habituar-se ou de uma mudança temporária na capacidade auditiva das
tartarugas.
Havia diferenças na apresentação dos sinais de canhão a ar, nestas
experiências. Nos testes relatados aqui, o sinal do canhão a ar foi aumentado pelo
cenário usado de aproximação-partida do canhão a ar. Isso significava que as tartarugas
recebiam apenas uma pequena quantidade de sinais do canhão a ar, de nível moderado
a muito elevado. Este tipo de exposição é semelhante ao que seria experimentado com a
aproximação e o afastamento de uma embarcação de levantamento sísmico. As
experiências de Moein et al usaram uma fonte de canhão a ar fixa operada a distância
constante. Apesar dos detalhes da fonte dos testes de Moein et al não terem sido
especificados, para dar uma idéia dos níveis experimentados, um canhão a ar Bolt 600B
com câmara 20 cui, canhão a 5m de profundidade, pressão operacional 10 MPa para um
receptor a 3m de profundidade em 10m de profundidade da água, produz um nível
recebido de 176 e 172–175 dB re 1 µPa rms a 24 e 64 m respectivamente (24m sendo a
distância média de evitação para a primeira exposição, fornecida por Moein et al, 64m
sendo o comprimento máximo da gaiola). Comparamos isto aos níveis recebidos de
disparo do canhão a ar para o primeiro teste com tartarugas marinhas, relatado aqui;
depois, um teste completo das experiências de Moein et al expôs as tartarugas a ~180
disparos > 172 dB re 1 µPa rms (assumindo três períodos de cinco minutos com 5s de
índice de operação e nível de 64m a 172 dB re 1 µPa rms), enquanto o primeiro teste
daqui, com tartaruga marinha, expôs as tartarugas a apenas 97 disparos > 172 dB re 1
µPa rms. Por tanto, as mudanças temporárias nos limiares auditivos, observadas por
Moein et al, que podem ter desempenhado um papel importante na ausência de evitação
vista em testes repetidos vários dias após a primeira exposição de uma tartaruga a um
canhão a ar, podem ser menos importante nos testes feitos aqui, possivelmente em
função dos diversos regimes de canhão a ar usados nos intervalos entre os testes.
Lenhardt (1994) reportou uma resposta natatória de tartarugas-cabeçudas
em grandes tanques rasos quando da apresentação de tons em baixa freqüência (< 100
14
Hz). Apesar dos resultados não serem diretamente aplicáveis a sinais impulsivos de
canhão a ar, sugeriram que o aumento do comportamento natatório visto em nossos
testes e por Lenhardt (1994) podem ser uma resposta genérica de ‘alarme’ da tartarugamarinha.
Implicações de operações sísmicas para as tartarugas-marinhas
As evidências disponíveis a partir destes testes e da literatura sugerem
que as tartarugas-marinhas podem começar a apresentar respostas comportamentais a
um conjunto de canhões a ar em aproximação, quando o um nível recebido está em torno
de 166 dB re 1 µPa rms e evitação em torno de 175 dB re 1 µPa rms. Das medições de
uma embarcação sísmica operando conjuntos de canhões a ar 3D em profundidades de
água de 100–120m, isto corresponde a mudanças comportamentais a cerca de 2km e
evitação a cerca de 1km. Os habitats importantes de tartarugas-marinhas ocorrem
principalmente em águas rasas, geralmente a menos de 20m de profundidade. A
propagação de um conjunto de canhões a ar em tais profundidades de água pode ser
muito diferente do que a do conjunto medido a 120m de profundidade de água. Poderiase esperar que, em geral, a propagação do som em água < 20m de profundidade fosse
significativamente pior, ou seja, que o sinal não fosse tão longe. Porém, em determinadas
circunstâncias ditadas pelas propriedades do leito do mar, isso pode diferir. Por tanto,
essa resposta e evitação com alcance de um e dois km é apenas uma orientação,
podendo ser maior ou menor, dependendo da fonte e de condições ambientais
específicas.
Um curinga para a resposta da tartaruga-marinha aos sinais do canhão a
ar são os sinais de headwave de origem sedimentas. Estes podem ser significativos em
alguns tipos de leito de mar, tal como visto no Golfo Exmouth. Para hidrofones acoplados
no fundo em algumas áreas do Golfo Exmouth, a energia headwave dos sinais de canhão
a ar ultrapassou a energia transmitida pela água com um alcance considerável.
Inversamente, alguns tipos de leito do mar não suportam headwaves. Acredita-se que as
tartarugas-marinhas tenham alguma forma de audição conduzida por ossos (Lenhardt et
al 1983) e geralmente passam muito tempo deitadas, quietas, no fundo (observação
pessoal). Talvez possam receber sinais headwave gerados por um canhão a ar, através
de condução óssea. Não se sabe se isso ocorre; mesmo que ocorresse, não se sabe
qual seria a resposta delas a componente headwave de um canhão a ar em
aproximação.
Resposta de peixes a canhões a ar
Os métodos e resultados completos que descrevem os 10 testes realizados com peixes,
sobre a resposta em uma gaiola de 10 x 6 x 3 m, a um canhão a ar próximo, em
operação, são apresentados em McCauley et al (2000). Os resultados incluíram
medições comportamentais, fisiológicas e patológicas a partir de experiências, e a
produção de um modelo otolítico simples para peixes, usando sinais de canhão a ar
como input, para prever as respostas. Os testes mostraram que a reposta dos peixes às
operações de um canhão a ar, próximo, incluíram:
• resposta de alarme a ignição a pequena distância ou a níveis elevados de sinais
de canhão a ar;
• uma grande resposta de alarme de peixes pequenos, com aumento do nível
recebido do canhão a ar acima de 156–161 dB re 1 µPa rms;
• redução do rigor da resposta de alarme com o tempo (habituação);
• aumento do uso da parte inferior da gaiola durante os períodos de operação do
canhão a ar;
15
•
tendência, em alguns testes, de natação mais rápida e formação de grupos
apertados relacionados a períodos de níveis elevados do canhão a ar;
• resposta geral comportamental de peixes se deslocando para o fundo, para o
centro da gaiola, em períodos de exposição elevada ao canhão a ar (~ >156–161
dB re 1 µPa rms);
• retorno aos padrões normais de comportamento 14–30 minutos depois que as
operações com o canhão a ar cessaram;
• ausência de aumento de estresse fisiológico significativo que pudesse ser
atribuído a exposição ao canhão a ar; e
• para peixes em cativeiro: algumas evidências preliminares de lesão ao sistema
auditivo de peixes expostos, sob a forma de células ciliadas lesionadas e
extirpadas, apesar de um protocolo de exposição necessário para gerar tais
lesões não ter sido determinado; acredita-se que tais lesões requereriam
exposição a sinais de nível elevado de canhão a ar, a pequena distância da fonte.
O trabalho de modelagem usou uma equação simples de oscilador
harmônico para modelar o movimento relativo da mácula otolítica, conforme descrito por
de Vries (1950), Kalmijn (1988), Karlsen (1992) e Fletcher (1992), e usando constantes
de diversas fontes. Este modelo presumiu apenas a onda sonora diretamente impingida
ao sistema otolítico, e não incluiu energia re-irradiada de uma vesícula natatória ou
acoplada ao otólito através de ligação mecânica de vesícula natatória ou bolha de gás
próxima. Por tanto, é uma primeira aproximação e não se aplica a peixes com audição
especializada e adaptações morfológicas para aumentar a sensibilidade auditiva, com o
aumento de pressão na recepção. O modelo sugeriu que:
• acima do limiar do canhão a ar de cerca de 171 dB re 1 µPa rms o sistema de
mácula otolítica do peixe começa a apresentar aumento rápido dos parâmetros de
deslocamento absoluto (deslocamento, velocidade, aceleração), sugerindo que
respostas comportamentais relacionadas e a suscetibilidade a lesões mecânicas
aumentarão na mesma proporção;
• otólitos menores rastrearam o sinal de input do canhão a ar melhor do que os
otólitos maiores, porém demonstraram parâmetros menores de deslocamento
absoluto e voltaram mais rapidamente a posição de descanso, sugerindo que
sistemas otolíticos menores podem sofrer menos riscos mecânicos à exposição
de canhão a ar do que os maiores; e
• o sistema otolítico respondeu primariamente à energia do canhão a ar <150 Hz,
que circundou a freqüência de máxima energia dos sinais de input do canhão a ar.
As experiências comportamentais foram consistentes no seguinte:
aumentando o nível do canhão a ar, alguns peixes persistentemente aumentavam
primeiro a velocidade natatória, depois iam para a parte mais baixa da gaiola, depois ‘se
amontoavam’ no centro da gaiola. Esta resposta geral é apresentada na Figura 2.
Figura 2 da página 10 do original
fish response to air gun = resposta dos peixes ao canhão a ar
normal = normal
air gun approach >= 156 dB = abordagem do canhão a ar >= 156 dB
air gun approach >= 161 dB = abordagem do canhão a ar >= 161 dB
Figura 2. Resposta comportamental generalizada de peixes à aproximação de
um canhão a ar. Unidades em dB re 1 mPa rms
16
Uma resposta semelhante a apresentada na Figura 2 foi amplamente
relatada para muitos peixes que evitavam embarcações em aproximação (Olsen et al,
1983; Ona 1988; Misund, 1993; ou reavaliado em Olsen 1990).
Pearson et al (1992) fizeram experiências expondo cantarilhos (Sebastes
spp.) em cativeiro, em uma gaiola octogonal de 4,6m, a 3,6m de profundidade
posicionada na superfície da água, a sinais produzidos por um canhão a ar 100 cui (1639
cm3) posicionado a 6m de profundidade e operado em um padrão de 10s. Eles
observaram comportamentos similares aos descritos acima com S. mystinus
comprimindo-se em cardumes cada vez mais compactos com o aumento do nível do
canhão a ar; cardumes de S. melanops tombando no fundo quando as operações do
canhão a ar tiveram início, nas proximidades, e cardumes de S. miniatus e S.serranoides
permanecendo estacionários perto do fundo ou subindo na coluna d’água, quando do
surgimento de sinais de canhão a ar. Para os níveis recebidos de 161 dB re 1 µPa
(valores de pressão no nível da média dos picos, definido como valor em dB da soma da
média do máximo positivo e valor absoluto do mínimo negativo) eles apresentaram
mudanças sutis de comportamento; e para as respostas de ‘alarme’ (definidas como
aumento geral da atividade e mudanças no cardume ou posição na coluna d’água) em
180 dB re 1 µPa (nível da média dos picos).
Usar fatores de conversão para os resultados apresentados aqui, para os
níveis das médias dos picos, apresentou níveis para mudanças significativas no
comportamento de cardumes no nosso experimento, sendo 168–173 dB re 1 µPa a
média dos picos. Este nível é menor do que o apresentado para mudanças nos cardumes
por Pearson et al (1992), 180 dB re 1 µPa como média dos picos, mas encontra-se entre
os limites deles para mudanças ‘sutis’ de comportamento para 161 dB re 1 µPa como
média dos picos, e o que eles encontraram como resposta de ‘alarme’, em 180 dB re 1
µPa como média dos picos. Os níveis mais baixos de respostas de ‘alarme’ registrados
aqui podem se dever a diferenças nas definições comportamentais, diferenças de
espécies, uma vez que os experimentos relatados aqui usaram peixes aclimatados à
gaiola durante muitos dias, enquanto os peixes dos testes de Pearson et al foram
capturados com anzol e linha na véspera do teste, ou porque os testes significativos
relatados aqui usaram um canhão a ar que se aproximava e partia em vez de um canhão
a ar estacionário usado como uma escada, como ocorreu nos testes de Pearson et al
trials.
A pesar da diferença dos níveis, necessária para mudanças
comportamentais similares entre os dois estudos, eles são consistentes no seguinte: em
algum nível recebido do canhão a ar, o estado comportamental dos peixes é
significativamente alterado, até o ponto em que apresentam o que poderia ser chamado
resposta ‘genérica’ de alarme do peixe, de buscar proteção em cardumes compactos
perto do fundo. Dalen e Raknes (1985) também sugeriram que o bacalhau (Gadus
morhua) também pode responder a sinais sísmicos nadando rumo ao fundo.
Pearson et al (1992) registraram respostas de alarme, definidas como
resposta C-turn (resposta involuntária na qual todos os músculos laterais de um dos
lados do peixe se contraem e o peixe arremete naquela direção, Blaxter et al 1981) nos
níveis de 200 e 205 dB re 1 µPa como média dos picos. Nos testes relatados aqui, as
respostas de alarme, definidas como nado mais rápido e errático, movimentos abruptos
coincidentes com disparos de um canhão a ar ou expansão instantânea dos cardumes se
tornaram cada vez mais evidentes acima de 168 dB re 1 µPa como média dos picos. As
respostas C-turn foram menos comuns em peixes maiores a níveis recebidos de até 203
dB re 1 µPa como média dos picos. No entanto, foram observados de forma consistente
em pequenos (50–55mm SL) Pelates sexlineatus entre o nível recebido de canhão a ar
de 182–195 dB re 1 µPa como média dos picos.
Em um estudo recente, Wardle et al (na imprensa) operaram três canhões
a ar 150 cui (2,5 L) perto de um pequeno sistema de recifes em Loch Ewe, Escócia.
Observaram o comportamento dos peixes através de um sistema de vídeo subaquático, e
os movimentos de indivíduos selecionados, usando um sistema de rastreamento pinger
ultra-sônico, sete dias antes, durante e quatro dias após as operações com canhão a ar.
Foram usadas oito exposições ao canhão a ar, em um período de quatro dias. Estas
17
variaram de 17 a 86 minutos em comprimento, usando intervalos de disparo de 57–188s.
Todas as exposições usaram um canhão a ar fixo (alcance constante).
Wardle et al observaram respostas de alarme de peixes em imagens em
câmera para cada disparo do canhão a ar, em níveis de 195–219 dB re 1 µPa de pico,
recebido na câmera de observação. Novamente, as unidades precisam de conversão. O
nível no qual as respostas de C-turn foram observadas no P. sexlineatus nos testes
relatados aqui foi 183–196 dB re 1 µPa de pico, que se justapõe aos limites nos quais
Wardle et al observaram respostas similares.
Wardle et al não viram nenhum efeito significativo além das respostas de
C-turn para cada disparo do canhão. Não houve alteração no comportamento do
cardume, na observação da câmera, e nenhuma mudança significativa nos padrões
comportamentais rotineiros dos peixes que transitavam pelo campo de visão da câmera,
nem dos que eram acusticamente rastreados, apesar de haver algumas aberrações
pequenas. Estas podem ter ocorrido por causa da fonte estacionária do canhão a ar e do
pequeno número de disparos do canhão a ar. O índice de repetição mais rápida utilizado
foi cerca de uma vez por minuto, que é muito menor do que em um levantamento sísmico
convencional, de um disparo a cada 5–15s. O canhão a ar também tinha uma posição
fixa, diferentemente do sinal típico que aumenta rapidamente, esperado para uma fonte
de canhão a ar em aproximação. Por tanto, o fato de Wardle et al não terem visto a
resposta genérica de ‘alarme’ de peixes relatada por Pearson et al (1992), nem o
aumento das respostas de alarme/susto, nem o comportamento de ‘amontoamento’ visto
com o aumento do nível do canhão a ar, descrito aqui, pode ser sido resultante do regime
de exposição. O espacejamento dos disparos deveria ter sido suficientemente grande
para que os peixes se recuperassem totalmente da resposta de alarme que dera início ao
C-turn, e o fato da fonte ser estacionária significa que a mesma não constituiria uma
ameaça em aproximação.
Conseqüentemente, os resultados comportamentais aqui e em outros
trabalhos publicados mostram alguma consistência e, possivelmente, previsibilidade.
Resumindo, em um nível recebido do canhão a ar, de uma embarcação em aproximação,
pode-se esperar que os peixes demersos comecem a mudar seu comportamento
aumentando a velocidade e nadando em profundidades maiores na coluna d’água. A
medida que o nível do canhão a ar aumenta, estima-se que tais peixes formem cardumes
compactos, provavelmente perto do fundo da plataforma continental (<200m).
Eventualmente, podem ser alcançados níveis nos quais respostas involuntárias de
alarme ocorram na forma do clássico C-turn. Pode-se prever que neste ou próximo a este
nível os peixes comecem a apresentar evitação, ou que os peixes ligados a um local
comecem a procurar refúgio. Engas et al (1996) em um teste de campo, elegante e bem
conduzido, em águas da plataforma continental, expuseram que em algumas espécies a
evitação ocorre claramente, perto de uma embarcação sísmica em operação. Em águas
mais profundas (> 200m) é esperado que quaisquer efeitos sejam reduzidos com o
aumento da profundidade, porque o nível do sinal do canhão a ar diminui
proporcionalmente.
O limiar para os aumentos iniciais de comportamento natatório pode ser da
ordem de 156 dB re 1 µPa rms, conforme os resultados apresentados aqui. Para o
conjunto 3D medido (2678 cui a 100-120m de profundidade da água), o que corresponde
a um alcance de cerca de 3–5km. Em níveis em torno de 161-168 dB re 1 µPa rms
(resultados nossos e de Pearson et al 1992 usando conversão para canhão a ar Bolt, de
média dos picos para unidades rms) seria esperado que ocorresse evitação ativa da fonte
do canhão a ar. Isso corresponde a uma distância de 1–2km do conjunto 3D. Temos de
salientar que tais alcances podem variar dependendo do conjunto específico de canhão a
ar e do meio ambiente local. Para a avaliação de risco, estes valores de nível do canhão
a ar podem ser usados na modelagem de exposição para prever impactos, em uma
região e em um levantamento específico, conforme descrito abaixo.
O trabalho de modelagem otolítica, realizado aqui, mostrou que acima de
um nível de canhão a ar de aproximadamente 171 dB re 1 µPa rms a resposta do sistema
mácula otolítico dos peixes aumentou drasticamente. Isso sugeriu que a resposta
18
comportamental aumentaria na mesma proporção. Isto está em conformidade com a
previsão de evitação de nível superior do conjunto do canhão a ar.
A descoberta preliminar de lesão patológica do sistema auditivo do
Chrysophrys auratus leva a muitas perguntas. Os peixes usados nos testes estavam em
cativeiro e foram abordados, a pequena distância, por um canhão a ar em operação, ao
contrário dos peixes nas vizinhanças de uma embarcação sísmica comercial em
operação. Poder-se-ia esperar que ocorresse evitação antes que os sinais do canhão a
ar atingissem níveis suficientes para gerar algum tipo de lesão auditiva. O dano
observado consistia de células ciliadas lesionadas ou extirpadas na mácula do otólito
sagital. A contagem de células extirpadas nos peixes expostos foi comparativamente
pequena (menos de 1% em cada região de amostragem, de uma grade de 23,500 µm2),
apesar de se acreditar que as células extirpadas indicavam lesões mais amplas às
células ciliadas, o que não poderia ser facilmente quantificado. É sabido que os peixes
podem recuperar células ciliadas lesionadas (Lombarte et al, 1993). Mas não se sabe
quanto tempo este processo demora, nem o quão eficiente é para determinados níveis de
lesão. Fizemos amostragens de peixes expostos repetitivamente (46 dias entre as
exposições) e, regularmente, durante um período de recuperação de até 44 dias após a
exposição mas, no momento em que estávamos redigindo este ensaio, tal amostragem
ainda estava em andamento. Neste estágio, tais estudos devem ser considerados
preliminares.
Apesar de peixes terem sido vistos sobrevivendo a exposições de curto
alcance, a ruídos de canhão a ar (por tanto, níveis elevados) para períodos de até várias
semanas após a exposição, nenhuma dessas experiências ou conclusões considerou a
condição física do animal, do ponto de vista de lesões semiletais em potencial. A
descoberta aqui, de peixes expostos a canhão a ar, a distâncias muito pequenas, com
lesões evidentes no sistema auditivo, tais como células ciliadas lesionadas ou extirpadas,
implica que alguns peixes podem ter piora da condição física após a exposição.
IMPLICAÇÕES DAS OPERAÇÕES SÍSMICAS PARA A PESCA
Há muito tempo, os pescadores comerciais consideram que as operações
de levantamento sísmico offshore desequilibram suas operações de pesca. Este não é
um fenômeno peculiar a nenhum país específico, e sim um ponto de vista defendido por
inúmeros pescadores, em todo o mundo.
Engas et al (1996) demonstraram, em um protocolo experimental, que o
bacalhau (G. morhua) e o hadoque (Melanogrammus aeglefinus) se afastavam de uma
região de 3 x 10 milhas marítimas (5,6 x 18 km) na qual estavam sendo realizadas
operações sísmicas, em um período de cinco dias. Eles observaram diminuição na
quantidade de peixes além do limite de amostragem, a 33km. Løkkeborg (1991) analisou
capturas com redes grandes de bacalhau (G. morhua) feitas na presença de análises
sísmicas e concluiu que houvera uma redução no índice de captura, assim como Skalski
et al (1992) em um teste experimental com cantarilhos (Sebastes spp.). Estas
observações sugeriram que os peixes responderam de forma a evitar o campo de som de
embarcações sísmicas em operação, a partir de determinado alcance, ou que o estado
comportamental mudava de tal forma que eles não estavam mais disponíveis para as
técnicas de pesca testadas. Por outro lado, Løkkeborg e Soldal (1993) sugeriram que as
mudanças comportamentais que forçavam os peixes para o fundo levavam a aumentos
temporários nos índices de captura de bacalhau na pesca de arrasto de escamudosnegros, durante atividades sísmicas. Devemos observar que tais estudos foram
realizados em regiões com muitos peixes e podem não se relacionar necessariamente a
pesca australiana.
Observações na literatura apóiam as descobertas apresentadas aqui e
justificam o embasamento lógico no qual foi realizado o exercício de modelagem de
19
exposição. Acredita-se que os valores de limiar usados na modelagem de exposição (161
e 166 dB re 1 µPa rms) fornecerão uma boa indicação do nível no qual efeitos
comportamentais começam a ocorrer em peixes das proximidades. Este tipo de modelo
seria particularmente útil para a interpretação da escala e da probabilidade de
perturbações em potencial, de um determinado levantamento sísmico, sobre os
vertebrados aquáticos da superclasse Pisces no tempo e no espaço. Por tanto, a
interpretação de qualquer distúrbio precisa ser considerada no nível da pesca comercial e
no nível ecológico. O nível ecológico deve ser específico por espécie e considerar fatores
tais como agregações para desova, a parte da população impactada, e o efeito sucessivo
para predadores de nível mais elevado. Estas questões são posteriormente discutidas
por McCauley (1994).
É necessário salientar que quaisquer efeitos sísmicos em potencial sobre
os peixes não precisam necessariamente se traduzir em efeitos de escala populacional
nem perturbação da pesca. Para muitas espécies de peixes, quaisquer mudanças
comportamentais ou efeitos de evitação podem envolver poucos ou nenhum fator de
risco. Por tanto, um entendimento amplo da resposta dos peixes aos riscos inerentes aos
procedimentos de levantamento sísmico e uma boa comunicação entre operadores
sísmicos e pescadores pode anular quaisquer problemas notados ou em potencial.
Resposta das lulas ao canhão a ar
Foram realizados três testes com lulas (Sepioteuthis australis) em cativeiro
para aferir a resposta das mesmas a operações próximas de canhão a ar. No primeiro
teste várias lulas apresentaram forte resposta de alarme a um canhão a ar próximo,
primeiro esguichando os sacos de tinta e/ou fugindo em grande velocidade da fonte do
canhão a ar, em um nível recebido de 174 dB re 1 µPa rms. Durante todo este teste a lula
apresentou evitação ao canhão a ar, mantendo-se perto da superfície da água, na
extremidade da gaiola mais afastada do canhão a ar. O nível do canhão a ar nunca ficou
abaixo de 174 dB re 1 µPa rms, durante todo este teste. Durante dois testes com lulas e
usando um sinal de aproximação/partida do canhão a ar (em vez de uma partida
repentina), não foi vista a forte resposta de alarme; no entanto, um aumento perceptível
nas respostas de alarme era visto depois que o canhão a ar ultrapassava 156–161 dB re
1 µPa rms. Não foram vistas respostas consistentes de evitação nestes testes, mas
houve uma tendência geral da lula aumentar sua velocidade natatória na aproximação do
canhão a ar, e depois diminuir na aproximação mais próxima, e ficar perto da superfície
da água durante as operações do canhão a ar.
As lulas são particularmente capazes de aprender a relacionar o naviotênder usado para levar comida a gaiola. Elas retiveram essa associação imediatamente
após o término das operações do canhão a ar, indo ao navio-tender para serem
alimentadas, possivelmente indicando um pequeno limiar de mudanças auditivas.
As lulas foram os únicos animais observados durante os testes em
cativeiro que parecem ter usado a sombra sonora próxima a superfície da água (foi
medida uma diferença de quase 12 dB entre os hidrofones a 3m e 0,5m de profundidade
nos testes 13 e 14, ao longo da lateral da gaiola). A resposta genérica dos peixes ao
canhão a ar foi oposta, ir para o fundo que, por causa das peculiaridades de propagação
do som as levaria para a parte da coluna d’água com os níveis mais elevados de sinais
do canhão a ar.
A resposta da lula aos sinais do canhão a ar não fora relatada antes, na
literatura. Elas são um componente extremamente importante da cadeia alimentar de
muitos predadores de ordem mais elevada, e mantêm pescadores dedicados em muitas
partes do mundo. As respostas vistas nas gaiolas sugerem que, assim como nos outros
animais observados, as mudanças comportamentais e a evitação à um canhão a ar em
operação ocorreriam a alguma distância. Por tanto, é provável que operações sísmicas
impactem as lulas e que a abordagem de modelação da exposição usando limiares de
20
161–166 dB re 1 µPa rms forneça indicações da extensão dos distúrbios para
levantamentos sísmicos específicos.
Resumo geral
Apesar de muitos autores terem enfatizado este ponto, fica reiterado aqui,
que ainda não há uma forma padronizada de descrever o sinal impulsivo de um canhão a
ar. Isso causa inúmeras confusões na comparação de trabalhos de autores diferentes, e
pode facilmente levar a conclusões errôneas através da comparação de trabalhos
diferentes com sistemas de unidades distintos. Foi descoberto aqui que o método mais
consistente para descrever o sinal de um canhão a ar era alguma medição da energia
total do mesmo, obtida acima do ruído de background. Foi descoberto que as medições
que requerem integração de tempo além do sinal apresentavam determinados tipos de
tendências, que podem estar presentes ou não. Também foi descoberto que muitos
fatores podem causar grandes diferenças no nível recebido de sinal de um canhão a ar
da mesma fonte, operando na mesma área. Por tanto os descritores do sinal de um
canhão a ar precisam ser definidos com precisão, as situações das medições precisam
ser especificadas, e devem ser fornecidas as conversões ideais para unidades diferentes,
para aquela fonte, naquele meio ambiente.
Tabela 1. Resumo dos efeitos das operações de um canhão a ar, próximo, sobre a fauna
marinha da área, a partir da literatura e deste estudo. Note que todas as unidades são dB
re 1 mPa rms. Quando adequado, foram feitas conversões de conjuntos de medidas
empíricas derivados aqui.
Sobrescrito: a – distância de afastamento é a distância mínima de aproximação de uma
embarcação em operação, permitida pelos animais; b – nível derivado de canhões a ar
similar ao usado neste estudo; vide seção de tartaruga-marinha acima; c – convertido da
média dos picos para rms usando a correção de -12 dB a partir de 7.712 registros do
canhão a ar Bolt 600B; d – correção aplicada de -12 dB (pico para rms); note que o limite
mínimo para concluir um C-turn não foi determinado; e – exposição conhecida com
precisão mas, em função da natureza oscilante não permitiu que fosse determinado o
nível das lesões.
Fonte
Nível (dB re 1
Grupo de Animais
Efeitos
mPa rms)
Malme et al 1985
160
baleias-cinzenta
distancia geral de afastamento
Richardson et al 1995
150–180
baleias-cinzenta e bowhead
distancia geral de afastamento – resumo
dos resultados de muitos trabalhos
Este estudo
157–164
baleias jubarte
distancia de afastamento para baleias
jubarte em migração
Este estudo
140
baleias jubarte
grupos em descanso com fêmeas em
habitats chave dão início a evitação
Este estudo
143
baleias jubarte
grupos em descanso com fêmeas em
a
habitats chave; distancia de afastamento
Este estudo
179
baleias jubarte
nível máximo tolerado por baleia jubarte,
provavelmente macho, investigando
canhão a ar único; é possível que seja
decorrente de indícios visuais
21
Este estudo
166
tartarugas-verdes e cabeçuda
aumento observável do comportamento
natatório
Este estudo
175
tartarugas-verdes e cabeçuda
o comportamento das tartarugas fica cada
vez mais errático
O’Hara
b 175–176
tartarugas-cabeçudas
evitação
Este estudo
156–161
diversos vertebrados aquáticos
da superclasse Pisces
comportamento comum de ‘alarme’ de
‘amontoar-se’ no centro inferior da gaiola;
aumento observável de comportamentos
de alarme tem início no nível inferior
Pearson et al (1992)
c 149
cantarilho (Sebastes spp)
começo de mudanças sutis de
comportamento
Pearson et al (1992)
c
cantarilho
resposta de alarme significativa
Este estudo
> 171
modelo do ouvido de peixes
início do aumento rápido do estímulo
auditivo
Este estudo
182–195
peixe P. sexlineatus
C-turn de alarme persistente
Pearson et al (1992)
200–205
espécies selecionadas de
cantarilho
respostas C-turn de alarme claras
Wardle et al (na imprensa)
d
diversos vertebrados aquáticos
da superclasse Pisces
respostas C-turn de alarme
Este estudo
146–195
diversos vertebrados aquáticos
da superclasse Pisces
sem aumento significativo do estresse
fisiológico
Este estudo
e
peixe Chrysophrys auratus e
outros
evidências preliminares de lesão
patológica aos sistemas auditivos de
peixes em cativeiro
Este estudo
174
lula
alarme (esguicho do asco de tinta) e
evitação de início de atividade do canhão
a ar, nas proximidades
Este estudo
156–161
lula
aumento observável dos comportamentos
de alarme
Este estudo
166
lula
alteração significativa dos padrões de
velocidade natatória, possível uso da
sombra sonora perto da superfície da
água
168
183–207
????
Uma tabela de níveis (em unidades rms) para os diversos efeitos das
operações do canhão a ar, nas proximidades, sobre animais marinhos, da literatura e
deste estudo é apresentado na Tabela 1. A despeito dos diversos grupos de animais
relacionados, existem semelhanças impressionantes nos limiares de resposta a um
canhão a ar próximo. Várias espécies de baleia misticeto estão relacionadas como
apresentando evitação geral de uma fonte sísmica em operação a 150–164 dB re 1 µPa
rms (excluindo grupos de fêmeas em repouso dentro do Golfo Exmouth deste estudo); as
tartarugas-marinhas foram vistas começando a aumentar visivelmente seu
comportamento natatório em 166 dB re 1 µPa rms; muitos vertebrados aquáticos da
superclasse Pisces apresentavam sua resposta de ‘alarme’ geral com aumento da
velocidade natatória, comprimindo os cardumes e rumando para o leito do mar a 156–168
dB re 1 µPa rms; e foram vista alterações comportamentais em lulas a partir do nível
156–166 dB re 1 µPa rms. Os sistemas auditivos de baleias misticeto, tartarugasmarinhas, peixes e lulas são fundamentalmente distintos; porém o alcance do nível
recebido do canhão a ar acima do qual as respostas se tornam significativas está entre
18dB para estes diversos grupos. Isso suscita questões:
22
•
existem pressões evolucionárias comuns que tenham moldado a elevada resposta
auditiva de uma vasta gama de animais marinhos? ou
• existe uma limitação comum aos sistemas auditivos dos animais marinhos?
Apesar do mecanismo de transmissão de energia ao ouvido interno (ou
sistema estatocisto, nos moluscos) variar muito, talvez as limitações da mecânica das
células ciliadas possam moldar a resposta comportamental a sons de intensidade
elevada.
AGRADECIMENTOS
A Australian Petroleum Production and Exploration Association (APPEA)
deu início a, patrocinou e apoiou o trabalho aqui descrito. A APPEA é o representante
nacional do setor de petróleo e gás, na Austrália. Nos dois primeiros anos do projeto,
uma organização do Governo australiano, a Energy Research and Development
Corporation (ERDC), financiou parcialmente o projeto e geriu o contrato. Até que uma
mudança de Governo levou a extinção da ERDC; a ERDC geria os investimentos diretos
do Governo Federal Australiano em inovações energéticas. Uma série de empresas de
exploração e desenvolvimento de petróleo e outros grupos comerciais patrocinaram
diretamente o projeto, a saber: Western Atlas; WMC Petroleum; Geco-Prakla; Shell
Development Australia; Austal Ships; e o aquário comercial Underwater World. Foi obtida
uma bolsa de estudos para PhD. do Australian Research Council para ampliar o escopo
dos testes com peixes e lulas. O WA Museum ajudou na taxonomia, enquanto
funcionários da Environment Australia, Curtin University Animal Ethics Committee e WA
Conservation and Land Management ajudaram com as autorizações adequadas.
Contribuíram com a operacionalização do projeto: Doug Cato (Defence Science and
Technology Organisation); Les Denison, Bronwyn Denison, Ann Smith e Mal Perry do
Centre for Marine Science and Technology; e Rebecca Donaldson, Michelle Dyer, Peter
Mazzucato, Matthew Marshall, Ross McLaren-Nicole, Chris Burton, Ben Kennard, Chris
Lally, Julie Castro, Elizabeth Howell, Sarah Dighton, Mandie Thompson, Paul Van
Reekan e Steve Salmeri. Este documento e o relatório completo no qual o mesmo se
baseia se beneficiaram muito dos inputs construtivos dos revisores: W.J. Richardson da
LGL. Ltd, Canada; C. Greene da Greeneridge Sciences California; e A. Popper da
University of Maryland.
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OS AUTORES
Robert McCauley é Research Fellow do Centre for Marine Science and Technology da
Curtin University deste o começo de 1996, depois que se transferiu da James Cook
University, em Queensland, onde era docente. Em 1986 obteve o grau de Bacharel em
ciências pela James Cook University, e está concluindo o PhD, em regime de meioexpediente, em comportamento acústico de peixes tropicais. Desde 1987 Rob tem
trabalhado na produção, recepção e ecologia do ruído marinho biológico australiano, e
nos efeitos do ruído no meio ambiente marinho.
Alec Duncan é Senior Research Fellow do Centre for Marine Science and Technology da
Curtin University. Em 1979 concluiu o Bacharelado em Ciências Aplicadas pelo RMIT
(Royal Melbourne Institute of Technology) e em 1988 recebeu grau de Mestre em
Ciências Aplicadas pela Curtin University. Seus principais interesses de pesquisa são
acústica marinha, movimento de veículos superficiais e subsuperficiais e instrumentação.
É membro de: IEEE, Acoustical Society of America, Australian Acoustical Society,
Australian Institute of Physics.
Jane Fewtrell está concluindo o PhD sobre o efeito do ruído do levantamento sísmico em
invertebrados e peixes marinhos na Curtin University, na Aquatic Science Research Unit,
com o apoio de uma bolsa de estudos de APA(I) e APPEA. Em 1995, Jane obteve o grau
de Bacharel em Ciências em Biologia, com Louvor, pela Curtin University, sendo que o
tema de sua tese (com louvor) foi a resposta do estresse de peixes, enfocando peixes
envolvidos em aquacultura. Em 1995, ganhou uma bolsa de pesquisa da Neville Stanley
Studentship, e passou o ano de 1996 gerenciando as instalações da incubadora marinha,
na Curtin University e realizando pesquisas sobre a resposta do estresse de peixes na
indústria de exportação de peixes vivos.
Curt Jenner é cofundador e Principal Pesquisador do Centre for Whale Research (WA)
Inc., que realiza estudos sobre a biologia da população de baleias jubarte que freqüenta
a costa da Austrália ocidental. É Bacharel em Ciências pela Universidade de Alberta,
Canadá, e está matriculado na University of WA, trabalhando na biologia da população de
baleias jubarte para obter o Mestrado em Ciências. Curt participa de estudos de campo
sobre baleias desde 1987, sendo que desde 1990, junto com sua sócia, Micheline-Nicole,
tem estudado baleias jubarte ao longo da costa australiana ocidental. A pesquisa de Curt
enfoca: estrutura da população, biologia da população e padrões de migração das
baleias jubarte.
Micheline-Nicole Jenner é cofundadora e Principal Pesquisadora do Centre for Whale
Research (WA) Inc. Em 1984 obteve o grau de Bacharel em Ciências, em Zoologia, e em
1987 obteve o grau de Mestre em Ciências, em Biologia Marinha, pela University of
Auckland. Micheline-Nicole estuda populações de baleias desde 1989, e desde 1990,
junto com seu sócio, Curt, tem estudado baleias jubarte ao longo da costa ocidental da
Austrália. A pesquisa de Micheline enfoca: reprodução, histórico de vida, comportamento
e padrões de pigmentação de baleias jubarte.
Prof. John Penrose é diretor do Centre for Marine Science and Technology, na Curtin
University. Detém um Associateship em Ciência Aplicada conferido pelo Perth Technical
College e PhD em Física pela City University, de London. É Editor Associado do Journal
of Oceanic Engineering. É membro de: The Australian Institute of Physics, The Acoustical
Society of America, Institute of Electrical and Electronic Engineers Inc., e da Australian
Acoustical Society.
Robert I .T. (Bob) Prince tem trabalhado em questões de gestão ambiental, vida
selvagem e conservação da natureza em agências governamentais de Western
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Australian, desde 1969. Atualmente é cientista sênior de pesquisas no Department of
Conservation and Land Management (CALM). Após deixar os estudos para trabalhar no
sistema bancário, se matriculou como aluno externo e, posteriormente, obteve os graus
de Bacharel em Ciências (Agricultura – com louvor) e PhD (Zoologia) pela University of
Western Australia. Seus primeiros trabalhos enfocaram a gestão do canguru, que na
época era uma questão pública muito importante. Na esfera marinha, em 1977 deu início
a estudos independentes de populações de dugongos, em WA. Desde 1989, a CALM
assumiu um grande envolvimento formal com os levantamentos da população de
dugongos desta região. Um trabalho de preservação da tartaruga-marinha regional,
complementar ao trabalho anterior sobre o enfoque de gestão ambiental e o ecossistema
de gramíneas marinhas e dugongos, foi desenvolvido através do Western Australian
Marine Turtle Project (WAMTP), o qual teve em 1986. Buscou ativamente o compromisso
participativo e apoio externo para o WAMTP, apoio que recebeu da indústria, da
comunidade e do público.
Anita Adhitya está estudando Ciências/Engenharia na University of Western Australia.
Atualmente encontra-se em seu terceiro ano de estudos e espera concluir o Bacharelado
em Ciências em 2000, especializando-se em física.
Julie Murdoch está trabalhando no Northern Territory Fisheries Department, em
avaliação biológica de reservas de peixes. É Bacharel em Ciências (ecologia) pela Griffith
University, de Brisbane, e Mestre em Ciências pela Cook University, de Townsville, pela
pesquisa sobre o histórico dos primeiros tempos de vida dos peixes dos recifes de corais.
Julie é ecologista marinha, e seus interesses de pesquisa são: dinâmica das populações
de peixes, ecologia de recifes de corais e preservação dos recursos marinhos.
Kathryn McCabe colabora com o Centre for Whale Research (WA) Inc. Katie obteve o
diploma de Associate em Ciências Aplicadas com especialização em Reservas da
Natureza e Vida Selvagem pela Queensland University. Tem vastíssima experiência
marinha prática, obtida no tempo que passou em embarcações a vela por todo o mundo.
Tem um interesse apaixonado pela biologia e pelo comportamento das baleias jubarte.
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