Anthropogenic sound and marine mammal health: measures of the nervous and immune systems before and after intense sound exposure

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Abstract

Anthropogenic sound is a potential stressor for marine mammals that may affect health, as has been demonstrated in other mammals. Therefore, we have initiated investigations on the effects of intense underwater sounds on nervous system activation and immune function in marine mammals. Blood samples were obtained before and after sound exposures (single underwater impulsive sounds (up to 200 kPa) produced from a seismic water gun and (or) single pure tones (up to 201 dB re 1 μPa) resembling sonar “pings” from a white whale, Delphinapterus leucas, and a bottlenose dolphin, Tursiops truncatus, to measure neural-immune parameters. Norepinephrine, epinephrine, and dopamine levels increased with increasing sound levels and were significantly higher after high-level sound exposures (>100 kPa) compared with low-level sound exposures (<100 kPa) or controls (P = 0.003, 0.006, and 0.020) for the white whale. Alkaline phosphatase decreased over the experimental period (P < 0.001), while γ-glutamyltransferase increased over the experimental period (P < 0.001). Significant neural-immune measurements for the dolphin after exposure to impulsive sounds included an increase in aldosterone (P = 0.003) and a decrease in monocytes (P = 0.006). Neural-immune changes to tonal sound exposures were minimal, although changes were observed in multiple neural-immune measures over time.

Les sons d'origine d'anthropique constituent des stress potentiels pour les mammifères marins qui peuvent affecter leur santé, comme c'est le cas chez les autres mammifères. Nos avons donc initié des travaux pour voir les effets de sons sous-marins intenses sur l'activation du système nerveux et la fonction immunitaire chez les mammifères marins. Nous avons prélevé des échantillons de sang chez un béluga, Delphinapterus leucas, et un grand dauphin, Tursiops truncatus, avant et après des expositions à des sons (des impulsions sonores uniques sous-marines pouvant atteindre 200 kPa) produits par un canon sismique à eau et (ou) des tons purs uniques (pouvant atteindre 201 dB re μPa), qui ressemblent à des « pings » de sonar, afin de mesurer les paramètres neurologiques et immunitaires. Chez le béluga, les concentrations de norépinéphrine, d'épinéphrine et de dopamine s'accroissent toutes en fonction du niveau du son et elles sont significativement plus élevées après une exposition à un son de haute intensité (>100 kPa) qu'après une exposition à un son de basse intensité (<100 kPa) et plus élevées que chez les témoins (P = 0,003, 0,006 et 0,020). La concentration de phosphatase alcaline a décru pendant la durée de l'expérience (P < 0,001), alors que celle de la gamma glutamyl transférase a augmenté (P < 0,001). Parmi les mesures significatives de changements neurologiques et immunitaires chez le grand dauphin après une exposition à des sons impulsifs, signalons une augmentation de l'aldostérone (P = 0,003) et une diminution des monocytes (P = 0,006). Les changements neurologiques et immunitaires lors d'expositions à des sons tonals sont minimaux, bien qu'on observe des changements de plusieurs paramètres neurologiques et immunologiques sur une période temps plus longue.

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