Relação entre as atividades de prospecção sísmica submarina, os padrões de ocorrência e o comportamento de cetáceos no Oceano Atlântico Sul Ocidental

Abstract

A intensificação das atividades de exploração de petróleo em águas profundas e ultraprofundas tem aumentado significativamente a exposição de cetáceos ao ruído gerado por elas. Em especial prospecções sísmicas submarinas que utilizam canhões de ar comprimido (airguns) para produzir pulsos acústicos de alta intensidade e banda larga, capazes de se propagar por grandes distâncias no ambiente marinho. Considerando que esses animais dependem do som para comunicação, navegação e forrageamento, existe uma crescente preocupação sobre os efeitos dessas atividades em seu comportamento e distribuição, particularmente em regiões de alta relevância ecológica na migração, reprodução e alimentação desses animais, como as regiões do Sudeste e Nordeste do Brasil. Nesse contexto, esta tese investigou os efeitos das prospecções sísmicas submarinas sobre os cetáceos a partir de duas abordagens complementares, utilizando dados provenientes de programas de monitoramento de longo prazo no Brasil, incluindo observações realizadas a bordo de embarcações sísmicas nas regiões Nordeste e Sudeste e em cruzeiros de pesquisa (Programa de Monitoramento de Cetáceos da Bacia de Santos) nas regiões Sudeste e Sul. No primeiro capítulo, foi investigado o efeito das prospecções sísmicas submarinas sobre a ocorrência de cetáceos, utilizando modelos GAMLSS que incorporaram variáveis ambientais e oceanográficas. Os resultados evidenciaram um aumento na ocorrência de acordo com o aumento da distância da fonte sísmica para misticetos e odontocetos, sendo esse efeito mais pronunciado para misticetos, sugerindo uma alteração na distribuição espacial em resposta à atividade sísmica. Além da distância da fonte sísmica, para misticetos, a profundidade e a estação do ano foram fatores importantes; já para odontocetos, a distância do talude foi um fator importante. No entanto, também foram observadas variações interanuais e efeitos associados ao estado do mar (Beaufort) e à distância da fonte, indicando que esses padrões podem refletir respostas à presença de prospecção sísmica ou limitações na detecção dos animais. No segundo capítulo, foi avaliado se o repertório comportamental de cetáceos variava em função da distância da embarcação da sísmica e da atividade dos airguns (ligado/desligado), utilizando abordagem de GLM multivariados aplicados a dados de presença/ausência durante operações de prospecção sísmica. Os resultados indicaram que a distância da embarcação esteve associada a diferenças na ocorrência de comportamentos. Em distâncias menores (<1000 m), grandes cetáceos apresentaram maior ocorrência de mudança de velocidade e menor ocorrência de mergulhos, enquanto pequenos cetáceos exibiram maior ocorrência de mudança de direção e de separação dos grupos. Adicionalmente, quando os canhões estavam ativos, observou-se menor ocorrência de deslocamento lento em pequenos cetáceos. Esses resultados refletem variações na ocorrência dos comportamentos detectados, considerando limitações na amostragem e na qualidade dos registros de comportamentos (e.g., seleção de anos e equipe específica, limitando o n amostral, mas aumentando a confiabilidade das informações coletadas). De forma geral, esta tese fornece evidências sobre possíveis efeitos das atividades sísmicas em cetáceos, ao identificar mudanças na frequência dos comportamentos observados e uma menor ocorrência durante as atividades de prospecção sísmica submarina, além de destacar a importância de abordagens integradas que considerem simultaneamente o comportamento e a ocorrência. Estudos futuros devem incorporar abordagens de dose-resposta, análises em nível de espécie e diversidade, bem como comparações entre cenários com e sem prospecção sísmica submarina. Com isso, fortalecer inferências causais e subsidiar estratégias de monitoramento, mitigação e manejo eficazes para a conservação de cetáceos em regiões sob intensa pressão de atividades offshore.

Abstract: The intensification of oil exploration activities in deep and ultra-deep waters has significantly increased cetacean exposure to the noise generated by these activities. In particular, offshore seismic surveys use compressed-air guns (airguns) to produce high-intensity, broadband acoustic pulses capable of propagating over long distances in the marine environment. Considering that these animals rely on sound for communication, navigation, and foraging, there is growing concern about the effects of these activities on their behavior and distribution, particularly in regions of high ecological importance for migration, reproduction, and feeding, such as the southeastern and northeastern regions of Brazil. In this context, this thesis investigated the effects of offshore seismic surveys on cetaceans using two complementary approaches, based on data obtained from long-term monitoring programs in Brazil, including observations conducted aboard seismic vessels in the northeastern and southeastern regions and research cruises (Santos Basin Cetacean Monitoring Program) in the southeastern and southern regions. In the first chapter, the effect of offshore seismic surveys on cetacean occurrence was investigated using GAMLSS models that incorporated environmental and oceanographic variables. The results showed an increase in occurrence with increasing distance from the seismic source for both mysticetes and odontocetes, with this effect being more pronounced for mysticetes, suggesting a change in spatial distribution in response to seismic activity. In addition to the distance from the seismic source, depth and season were important factors for mysticetes, whereas distance from the continental slope was an important factor for odontocetes. However, interannual variation and effects associated with sea state (Beaufort) and distance from the seismic source were also observed, indicating that these patterns may reflect responses to the presence of offshore seismic surveys or limitations in animal detection. In the second chapter, we evaluated whether the cetacean behavioral repertoire varied according to the distance from the seismic vessel and airgun activity (active/inactive), using a multivariate GLM approach applied to presence/absence data collected during offshore seismic survey operations. The results indicated that the distance from the vessel was associated with differences in the occurrence of behaviors. At shorter distances (<1,000 m), large cetaceans showed a higher occurrence of changes in swimming speed and a lower occurrence of dives, whereas small cetaceans exhibited a higher occurrence of changes in direction and group splitting. Additionally, when the airguns were active, a lower occurrence of slow movement was observed in small cetaceans. These results reflect variations in the occurrence of the detected behaviors, considering limitations in sampling and in the quality of behavioral records (e.g., selection of specific years and observer teams, limiting the sample size but increasing the reliability of the information collected). Overall, this thesis provides evidence of possible effects of seismic activities on cetaceans by identifying changes in the frequency of observed behaviors and lower occurrence during offshore seismic survey activities, while highlighting the importance of integrated approaches that simultaneously consider behavior and occurrence. Future studies should incorporate dose?response approaches, species-level and diversity analyses, as well as comparisons between scenarios with and without offshore seismic surveys. This will strengthen causal inferences and support effective monitoring, mitigation, and management strategies for cetacean conservation in regions under intense offshore activity.