Color pattern complexity in dwarf minke whales (Balaenoptera acutorostrata) of the northern Great Barrier Reef of Australia

Complex color patterning is a characteristic feature of dwarf minke whales (DMWs; Balaenoptera acutorostrata) which has been used to photographically identify (photo-ID) individuals and to research an aggregation on Australia's Great Barrier Reef (GBR). DMW color patterns have been described and applied in various studies, but a detailed and systematic analysis of their complexity is yet to be performed. Here, we applied a novel categorization tool to assess the variation, asymmetry, and association of several DMW color pattern elements, subelements, and their character states. Proportions, hierarchical clustering, and multiple correspondence analysis revealed a high level of asymmetric color pattern variation, with white markings dominant and associated on the right of the body. Our results will improve the citizen science driven photo-ID of this little-known cetacean as labor-intensive manual methods transition to more efficient automated approaches. Such advancement will be challenging, yet beneficial for broader research into the poorly understood areas of DMW life history, evolution, genetics, social structure, and feeding. This could also potentially allow investigation into the functional significance of their color patterns

Sei whales (Balaenoptera borealis): Photo identification and habitat preferences of a migrant traveller in São Miguel, Azores

The sei whale (Balaenoptera borealis) is a migratory baleen whale that undertakes migrations between breeding grounds in low latitudes to feeding areas in high latitudes. Along its migration path, it was observed passing through Azores. This study uses opportunistic data from a whale watching company located in São Miguel Island, Futurismo Azores Adventures, between 2008 and 2020. The aim of the work is to understand the distribution of sei whales around São Miguel, assessing their movement patterns through photo-identification and their habitat preferences with Generalized Additive Models. As secondary aims, temporal distribution and residence time were assessed. The habitat preferences were studied by performing three models considering (1) all sightings during the study period (2008-2020), (2) sightings from 2008 to 2014, and (3) sightings from 2015 to 2020. Sei whales’ sightings were more frequent in spring and summer, with a dominant northwest travelling direction, which agrees with the expected northward migration to the feeding grounds in that season. Along the study period, we suggest they are passing through the Azores later in the season. We could identify eighty-seven individuals with three re-sightings in São Miguel, with short times of permanence (max. registered of one month) in the study area, suggesting predominant travelling behaviour (migrating). Sea surface temperature and gradient were significant variables for the three models considered, although with different influences shown in the smoother graphs. As general choices along the study period, sei whales prefer temperatures lower than 20ºC, low values of temperature gradient ( 0.70 mg/m3) and depth higher than 500m. The model 1 presented a lower AUC (Area Under the Curve) than models 2 and 3, that suggest sei whales prefer different environmental conditions along the time. In this study, we provide a thorough understanding of sei whale occurrence in São Miguel, Azores, essential to support conservation and management plans for this endangered migrant species.A baleia sardinheira (Balaenoptera borealis) é uma espécie de baleia de barbas que migra anualmente entre as áreas de reprodução nas baixas latitudes até às áreas de alimentação nas altas latitudes. Durante a sua migração, estas baleias passam em habitats de latitude média, como é o caso do Arquipélago dos Açores, que é considerado um corredor migratório para diversas espécies de megafauna marinha. A sardinheira é maioritariamente avistada no arquipélago do início da primavera ao final do verão, durante a migração para norte. Os Açores são considerados um hotspot de biodiversidade marinha, contendo 28 espécies de cetáceos, dentro das quais a sardinheira. Isto deve-se à presença de uma variedade de habitats, dada pela topografia do fundo do mar aliada a uma oceanografia dinâmica e o isolamento geográfico. Para este trabalho, dados oportunistas de uma companhia de avistamento de cetáceos localizada em São Miguel, Futurismo Azores Adventures, foram usados desde 2008 a 2020. Os principais objetivos deste estudo foram: 1) verificar a direção principal de deslocamento das sardinheiras avistadas; 2) atualizar o catálogo de foto-identificação de Balaenoptera borealis em São Miguel de 2008 a 2020; e 3) analisar as preferências de habitat em relação a várias variáveis ambientais, como profundidade, declive, temperatura do oceano e dados de altimetria. Secundariamente, pretendemos avaliar a distribuição temporal da sardinheira atendendo às diferentes fases de vida dos indivíduos avistados, e ao tempo de residência das baleias identificadas na área de estudo. Para ter uma aproximação do esforço realizado, foi calculada uma taxa de encontro como um ratio mensal entre avistamentos e número de viagens. Por cada individuo avistado com um comportamento de deslocação direta, a direção de deslocação foi calculada com base em os oito pontos principais da bússola (norte, nordeste, leste, sudeste, sul, sudoeste, oeste e noroeste). Para comprovar se a direção dominante de deslocação era claramente definida e não aleatória, foi utilizada a simulação de Monte Carlo com 1000 iterações. Os nossos resultados, sugerem uma possível chegada mais tardia das sardinheiras a São Miguel ao longo dos anos, ao longo do período de estudo. Entre a primavera e verão, a principal direção de deslocamento das sardinheiras foi noroeste. Isto suporta a ideia que estas baleias passam pelos Açores em direção às áreas de alimentação, como é o caso do Mar Labrador, na primavera. Contudo, não foi possível observar a sua direção de movimento suficientemente consistente durante o outono devido ao baixo número de avistamentos, mas esperar-se-ia que fosse sul-sudeste, para as áreas de reprodução. Para a foto-identificação das baleias sardinheiras avistadas, foram utilizadas apenas fotografias com boa qualidade (focadas e num bom ângulo). A identificação focou-se na forma e marcas da barbatana dorsal (esquerda e direita) e quando possível no resto do corpo também. O catálogo resultante tem associado os registos correspondentes com a informação relativa ao avistamento (localização, número de indivíduos avistados, comportamento, etc.). Para cada indivíduo identificado e reavistado, calculamos o tempo de residência ao redor de São Miguel. Um catálogo de 87 sardinheiras em São Miguel foi criado, apresentando reavistamentos de três indivíduos, com tempos de residência de sete, 11 dias e um mês. O seu baixo tempo de residência, demonstra que estas passam pouco tempo ao redor de São Miguel. Isto apoia a hipótese de que esta espécie está maioritariamente a passar pelas águas de São Miguel e pode estar a utilizar a ilha (e, portanto, o arquipélago) como dica de navegação na sua migração. Para perceber o efeito das variáveis ambientais estáticas e dinâmicas na distribuição das sardinheiras em São Miguel, ou seja, as suas preferências de habitat, usaram-se Modelos Aditivos Generalizados. Três modelos foram criados: (1) contendo todos os avistamentos obtidos no período de estudo (2008-2020); (2) considerando os avistamentos entre 2008 e 2014; e (3) considerando os avistamentos de 2015 a 2020. Os modelos 2 e 3 foram usados para comparar diferenças na preferência de habitat ao longo do período de estudo. Como variáveis ambientais estáticas, usou-se a profundidade, declive e distância à costa, e como variáveis dinâmicas, a temperatura da superfície do mar, o gradiente de tal, a concentração de clorofila-a e “Eddy Kinetic Energy”, calculada através dos dados de altimetria, representando fenómenos de mesoescala como remoinhos (eddies) e frentes. Para cada avistamento, foram extraídos os valores semanais de cada uma das variáveis. A escolha de utilizar dados semanais deveu-se ao facto de não poder usar resoluções de tempo mais finas para evitar a falta de dados derivada da elevada quantidade de nuvens, e não se usou uma resolução mais grosseira para melhor captar a dinâmica oceanográfica nesta área. A análise das preferências de habitat no período de estudo (2008-2020), mostrou a preferência das sardinheiras para temperaturas abaixo de 20 ºC, baixos valores de gradiente de temperatura ( 0.70 mg/m3) e profundidades maiores que 500 m. O modelo 1 apresentou um AUC mais baixo que os modelos 2 e 3, sugerindo que esta espécie prefere diferentes condições ambientais ao longo do tempo. Tendo em conta esses dois últimos modelos, a principal diferença foi vista nas variáveis de temperatura à superfície do oceano e o seu gradiente. A temperatura poderá estar relacionada com a clorofila, sendo que as águas mais frias apresentam uma maior produtividade primária. Já no gradiente de temperatura, este está relacionado com a existência de dinamismo oceanográfico, que atuam como mecanismos de agregação de produtividade e, portanto, também dos consumidores. Neste estudo, proporcionamos um conhecimento aprofundado da ocorrência das sardinheiras em São Miguel, Açores. Este pode ser usado para inferir como a espécie pode reagir a futuras mudanças no ambiente marinho e à pressão antropogénica, portanto, é essencial apoiar planos de conservação para esta espécie migratória ameaçada

Perspectives in visual imaging for marine biology and ecology: from acquisition to understanding

Durden J, Schoening T, Althaus F, et al. Perspectives in Visual Imaging for Marine Biology and Ecology: From Acquisition to Understanding. In: Hughes RN, Hughes DJ, Smith IP, Dale AC, eds. Oceanography and Marine Biology: An Annual Review. 54. Boca Raton: CRC Press; 2016: 1-72

Exploring Animal Behavior Through Sound: Volume 1

This open-access book empowers its readers to explore the acoustic world of animals. By listening to the sounds of nature, we can study animal behavior, distribution, and demographics; their habitat characteristics and needs; and the effects of noise. Sound recording is an efficient and affordable tool, independent of daylight and weather; and recorders may be left in place for many months at a time, continuously collecting data on animals and their environment. This book builds the skills and knowledge necessary to collect and interpret acoustic data from terrestrial and marine environments. Beginning with a history of sound recording, the chapters provide an overview of off-the-shelf recording equipment and analysis tools (including automated signal detectors and statistical methods); audiometric methods; acoustic terminology, quantities, and units; sound propagation in air and under water; soundscapes of terrestrial and marine habitats; animal acoustic and vibrational communication; echolocation; and the effects of noise. This book will be useful to students and researchers of animal ecology who wish to add acoustics to their toolbox, as well as to environmental managers in industry and government

Novel deep learning architectures for marine and aquaculture applications

Alzayat Saleh's research was in the area of artificial intelligence and machine learning to autonomously recognise fish and their morphological features from digital images. Here he created new deep learning architectures that solved various computer vision problems specific to the marine and aquaculture context. He found that these techniques can facilitate aquaculture management and environmental protection. Fisheries and conservation agencies can use his results for better monitoring strategies and sustainable fishing practices