COEXIST - Condition and energy expenditure estimates from free-ranging marine mammals

Ny utvikling og miniatyrisering av instrumenter som kan festes på sjøpattedyr for å samle inn informasjon om deres bevegelser og dykkeatferd, har revolusjonert vår kunnskap om disse viktige predatorene i marine økosystemer. Sammen med estimater av bestand størrelse, fødeinntak og diett har slike instrumenter potensiale til å gi viktig informasjon for å forstå disse dyrenes rolle i marine økosystemer generelt, og spesielt om hvilken påvirkning de har på byttedyrbestandene. Inntil nå dette potensialet er ikke blitt fullt ut realisert, grunnet begrensninger i kapasitet og graden av sofistikering hos disse instrumentene. Dette prosjektet bygget på nylig utviklede metoder som tar i bruk 3D aktivitets-sensorer (akselerometre) og undervannskameraer, til å utvikle metoder for å måle aktivitetsmønstre og kondisjon hos dyr, og samtidig fotografere de byttedyr de fanger. Vi har gjennomført en serie eksperimenter på grønlandssel i fangenskap, primært for å validere og videreutvikle algoritmer for estimering av kroppskondisjon og energiforbruk fra akselerometer-data. Disse blir nå implementert i instrumenter som skal settes ut på sel i Arktis i kommende år. Vi har også samlet inn video-materiale fra instrumenter på selene, samtidig med akselerometer-data. Sammen vil disse dataene brukes til å identifisere aktivitetsmønstre svarende til fangsttilfeller, og som derfor kan utløse et kamera ved disse viktige tidspunkter. Vi har også startet oppbyggingen av et bibliotek med bilder av potensielle byttedyr som vil bli brukt i et påfølgende prosjekt for å utvikle automatiserte systemer for bildeklassifisering og objektgjenkjenning som kan implementeres direkte på instrumentene. Våre bidrag er nå viktige puslebiter til den fremtidige utviklingen av et sofistikert instrument som er i stand til å samle inn, bearbeide og komprimere store mengder data om aktivitets- og predasjonsmønstre hos frittlevende marine pattedyr. Instrumentene gir kontinuerlig informasjon om dyrenes kroppstilstand, energiforbruk og diett mens de oppholder seg i viktige beiteområder, og sender opplysningen til landstasjoner via satellitt.

Through a combination of methodology refinement and development of novel and innovative approaches, we will develop the analytical tools needed to estimate the impact of marine predators on fish stocks and the effects of variations in foraging success on the condition of the predators themselves, with greater accuracy. While the proposal focuses on the Northeast Atlantic harp seal (Pagophilus groenlandicus), the methods developed here will have wide application to the study of energetics and prey composit ion of top trophic marine vertebrates in a range of ecosystems. The approach is based on continuous real-time monitoring of energy expenditure, body composition, prey capture rates and diet composition of individuals while at sea. It relies on combining a nimal-borne acceleration and camera data loggers, and focuses on the development of novel and innovative approaches for deriving indices of energy expenditure, prey capture and diet composition from these instruments. This requires detailed studies of ene rgy expenditure, swimming and diving behaviour and prey capture in a captive controlled setup, in combination with developing an underlying bioenergetic model to be used to determine energy allocation and changes in condition from acceleration data. We wi ll also develop indices of prey capture events from acceleration data, capable of triggering the camera at times of interest. In order for the next-generation animal-borne instrument to relay relevant indices in real-time via limited bandwidth satellite s ystems, the high-volume data provided by accelerometers and cameras will have to be compressed into simple energy expenditure and prey classification indices. This study will lay the necessary groundwork by providing such indices for energy expenditure, a nd by initiating the collection of known-species prey images that can be used for subsequent development of appropriate object detection and classification algorithms.