The singing behaviour of humpback whales (Megaptera novaeangliae) in subarctic waters

Abstract

The cyclically-repeated song of the male humpback whale (Megaptera novaeangliae) is an important social display on their breeding grounds, functioning in male-male interactions and/or as a reproductive display to attract females. The songs are gradually synchronized into a predominant pattern shared by the majority of the singers. Transmission of songs within an ocean basin is evidently important for vocal convergence within a population and for sharing song components with other breeding populations. Songs of humpback whales have traditionally been associated with tropical or subtropical breeding grounds, however, a growing body of literature shows that songs are also sung on high-latitude feeding grounds and during migration. The purpose of the high-latitude singing is, however, not clear. This study provides detailed analyses of humpback whale songs recorded in the subarctic waters of Iceland using passive acoustic recorders collected in 2008–2009, 2009–2010, and 2011 during which singing was detected in all years. Peak song occurrence was detected during the months of January and February in all years, this timing overlaps with the timing of the peak breeding season of humpback whales in the Northern hemisphere. Songs were only detected during the winter months whereas other non-song sounds were detected throughout the year. The songs observed in Iceland were decomposed to the unit and phrase level and compared to songs recorded on traditional humpback breeding grounds in the North Atlantic, i.e. the Cape Verde in 2011–2012 and the West Indies in 2012. The aim was to investigate the purpose of singing in the subarctic and find if these songs could have a role in the cultural transmission of humpback whale songs in the North Atlantic. Markov matrices were utilised to observe the cyclical pattern and consistency of the songs in the subarctic and subtropics whereas similarity analysis (Levenshtein Distance, Levenshtein Similarity Index and Dice’s Similarity Index) were used to measure the song progression in Iceland and the level of song sharing between Iceland and the subtropical breeding grounds. The results showed that continual singing of consistent songs with a typical progression pattern occur during the breeding season in the subarctic. Furthermore, the findings clearly suggest that songs are transmitted between individuals on the joint Icelandic subarctic feeding ground. This indicates the importance of subarctic waters as a winter habitat, resulting in cultural transmission of songs and as a potential mating ground for overwintering humpback whales.

Á æxlunartíma hnúfubaksins (Megaptera novaeangliae) syngja tarfarnir flókna og langa söngva sem samanstanda af endurteknum og fjölbreyttum söngerindum. Á hverjum tíma og stað syngja tarfarnir sömu söngvana. Söngvarnir virðast einna helst mikilvægir í samskiptum tarfanna þegar þeir eru á æxlunarstöðvunum en líklega eru þeir jafnframt mikilvægir í tilhugalífi dýranna. Nýlegar rannsóknir hafa staðfest að hnúfubakstarfar eru einnig iðnir við söng utan æxlunarstöðva, t.d. á farleiðum og á fæðuslóðum á og við heimskautasvæðin. Tilgangur sönghegðunarinnar á fæðuslóðum er enn að miklu leyti á huldu. Rannsóknir fóru fram á hljóðmyndun hnúfubaka við norðausturströnd Íslands á heilsársgrundvelli með áherslu á sönghegðun að vetri. Hljóðgögnum var safnað yfir þriggja ára tímabil. Upptökurnar leiddu í ljós að hnúfubakar syngja á fæðustöðvum sínum norðaustur af landinu á veturna og voru söngvarnir í mestum mæli á æxlunartíma þeirra. Jafnframt mynduðu þeir margvísleg samskiptahljóð allt árið sem flokkast ekki sem söngvar. Upptökur af söngvum fengust einnig frá þekktum æxlunarstöðvum hnúfubaka í Norður Atlantshafi, þ.e. frá Grænahöfðaeyjum úti fyrir norðvesturströnd Afríku og frá Karíbahafi. Markmiðið var að bera íslensku söngvana saman við söngva frá þessum æxlunarstöðvum. Ef líkindi finnast milli söngva og þess hvernig þeir þróast á fjarlægum búsvæðum bendir það til þess að hvalir frá þeim svæðum eigi í samskiptum og tilheyri líklega sama æxlunarstofni. Fyrsta stigs Markov-líkan var notað til að meta samræmi og festu í myndun söngrunanna innan tímabila en samanburðargreiningar voru svo nýttar til að kanna líkindi milli söngvanna frá þessum ólíku svæðum og tíma. Ásamt því hversu miklum tíma hvalirnir vörðu í söng sýndu niðurstöðurnar fram á að söngvarnir frá Íslandi voru í samræmi við það söngform sem þekkist á hefðbundnum æxlunarstöðvum í hitabeltinu. Því er ólíklega um tilviljunarkennda söngva að ræða, öllu heldur eru líkur á að söngvarnir á Íslandi eigi þátt í tilhugalífi hvalanna. Söngvar með svipaða uppröðun erinda voru sungnir við Ísland og á æxlunarsvæðunum. Það bendir til þess að hvalirnir skiptist á hljóðum á Íslandsmiðum og/eða á farleiðum og flytji þau svo með sér suður á æxlunarstöðvarnar. Þar sem söngvar heyrðust fram í mars er ljóst að einhverjir hnúfubakar halda til við Ísland yfir veturinn. Þannig geta íslensk hafsvæði nýst hvölunum á veturna og fram á vor til bæði fæðuöflunar, söngiðkunar og mögulega til mökunar. Niðurstöðurnar varpa þannig nýju ljósi á mikilvægi íslenskra fæðustöðva fyrir hnúfubaka að vetri til.