Dolphins perform special spin dive when hunting deep prey

~~ for Dutch scroll down ~~

Spin dives can be observed from the surface, and the team of researchers had seen Risso’s dolphins perform these dives in several hunting grounds. ‘Our expectation was that these dives were foraging dives, to hunt squids. But at first we did not understand the purpose and why Risso’s dolphins would spend so much sprinting energy at the start of a dive’, says Visser, leading researcher at the Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics (UvA) and the NIOZ Royal Netherlands Institute for Sea Research. The team used data of more than 250 dives recorded on biologging devices, they temporarily attached to seven individual dolphins, using suction-cups. The biologger recorded dive depth, movement dynamics and sound. Then they compared it to the depth of the deep scattering layer, a dense aggregation of prey, including their preferred prey: squid.

Surface movements at the onset of spin and non-spin foraging dives. Graphics below show the sprint and rotation at the onset of the dive (indicated by red line) during spin dives, and which is absent during non-spin dives. Interestingly, individuals always spin to the right side. Image: Fleur Visser.

To spin or not to spin
The sprint-and-spin at the start of the dive makes it possible for the Risso’s dolphins to reach a great depth in a shorter amount of time. This is essential, as dolphins are air-breathing predators and thus have a limited amount of time to spend at depth. The rapid descent enables them to reach deep prey much faster, and have time to find more prey once they reach their desired depth. Without the sprint, it is likely that deep dives would not be sufficiently profitable.

The deep scattering layer in which the dolphins forage migrates up and down through the water column during the day. During the day, the layer 'hides’ from predators in dark waters deeper than 300 meters. Around dawn, it migrates up to forage in the surface layers, to return to its refuge around dusk. Risso's dolphins have become specialized predators of the deep scattering layer, that traces the movement of this prey layer, foraging deep during the day, and shallow at night.

Dolphins need specialised dive strategies that can balance their oxygen requirements with obtaining sufficient prey at large depth. ‘We were amazed by the stark contrast between when a spin and non-spin foraging dive is used. It is like flicking a switch,’ says Visser. ‘And related to that, the really clear tracing of a prey layer, and having multiple strategies to hunt in it, depending on its depth. The Risso’s dolphins have adapted to be able to effectively hunt deep, next to shallow, circumventing the predator-avoidance strategy of their squid prey.’

Ecosystem understanding
To better understand and protect the oceans, researchers need to know more about fundamental life processes, such as the interactions between top predators and prey species. Top predators are crucial species that structure ecosystem health and biodiversity. A fundamental understanding of predator-prey dynamics in the deep sea requires combined data from hunting techniques and prey animals. But how to observe a hunt at 500 m depth?

Risso’s dolphins form an important link between deep ocean and near-surface waters and can prove to be important sentinels in our understanding of the vast, large unexplored deep sea. Which prey the dolphins are actually hunting in deeper and shallower water remains uncertain. Do they target the same prey, or do the different depths offer different opportunities for these generalist predators? A topic of further study.

Dolfijnen voeren speciale schroefduik uit wanneer ze op diepe prooi jagen

Risso's dolfijnen laten een snelle sprint zien gevolgd door schroefbeweging wanneer zij een duik beginnen, ook al kost deze zeer energieke beweging aanzienlijk meer energie dan normale, veel langzamere duiken. Een team van onderzoekers heeft ontdekt dat deze dolfijnen de schroefduik gebruiken om op prooien te jagen die zich dieper dan 300 meter ophouden. Overdag bevinden de prooien zich in diep water, en de dolfijnen gebruiken speciale schroefduiken om ze te bereiken. Rond zonsondergang verplaatst deze prooi zich naar ondiepe wateren. De dolfijnen schakelen dan over op normale duiken.

Schroefduiken kunnen vanaf de oppervlakte worden waargenomen, en het team van onderzoekers had Risso's dolfijnen deze duiken zien uitvoeren in verschillende jachtgebieden. ‘Onze verwachting was dat deze duiken bedoeld waren voor duiken waarbij op inktvissen gejaagd werd. Maar in eerste instantie begrepen we niet wat het doel was en waarom Risso's dolfijnen zoveel sprintenergie zouden verbruiken aan het begin van een duik’, zegt Fleur Visser, hoofdonderzoeker en aangesloten bij het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (UvA) en het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee.

De onderzoekers gebruikten gegevens van meer dan 250 duiken, geregistreerd op biologgers die ze tijdelijk aan zeven individuele dolfijnen bevestigden, met behulp van zuignappen. De biologger registreerde de duikdiepte, de bewegingsdynamiek en geluiden tijdens het duiken. Vervolgens vergeleken zij deze informatie met de diepte van de diepte waar zich veel prooi bevindt, waaronder hun voorkeursprooi: inktvis. Deze laag, de deep scattering layer genoemd, wordt zichtbaar gemaakt met behulp van sonar en bevat een grote dichtheid aan vissen en inktvissen.

Schroefduik of rechte duik
De sprint-en-draai aan het begin van de duik maakt het voor de Risso's dolfijnen mogelijk om in een kortere tijd een grote diepte te bereiken. Dit is essentieel, want dolfijnen zijn roofdieren die adem moeten halen en dus maar een beperkte tijd op diepte kunnen doorbrengen. Door de snelle afdaling kunnen ze veel sneller een diepe prooi bereiken, en hebben ze tijd om meer prooien te vinden als ze eenmaal op de gewenste diepte zijn. Zonder de sprint zouden diepe duiken waarschijnlijk niet voldoende rendabel zijn.

De deep scattering layer waar de dolfijnen in jagen, trekt in de loop van de dag op en neer door de waterkolom. Overdag ‘verbergt’ de laag zich voor roofdieren in donkere wateren dieper dan 300 meter. Rond zonsopgang trekt hij omhoog om in de oppervlaktelagen te foerageren, om rond zonsopkomst naar zijn schuilplaats terug te keren. Risso's dolfijnen zijn gespecialiseerde roofdieren van de deep scattering layer geworden. Ze volgen de bewegingen van deze prooilaag, overdag diep jagend, en 's nachts ondiep.

Dolfijnen hebben gespecialiseerde duikstrategieën nodig om hun zuurstofbehoefte in evenwicht te brengen met het verkrijgen van voldoende prooi op grote diepte. ‘We waren verbaasd over het scherpe contrast tussen het gebruik van een schroefduik en een normale duik. Het is als het omzetten van een schakelaar,’ zegt Visser. ‘En daarmee samenhangend, het echt duidelijk volgen van een prooilaag, en het hebben van meerdere strategieën om daarin te jagen, afhankelijk van de diepte. De Risso's dolfijnen hebben zich aangepast om, naast ondiep, ook effectief diep te kunnen jagen, en ze omzeilen daarmee de strategie van hun inktvisprooi om roofdieren te ontwijken.’

Inzicht in ecosystemen
Om de oceanen beter te begrijpen en te beschermen, moeten onderzoekers meer weten over fundamentele levensprocessen, zoals de interacties tussen toppredatoren en prooisoorten. Top-predatoren zijn cruciale diersoorten die de gezondheid van ecosystemen en de biodiversiteit bepalen. Voor een fundamenteel begrip van de dynamiek tussen roofdier en prooi in de diepzee zijn gecombineerde gegevens nodig van jachttechnieken en prooidieren. Maar hoe observeer je een jacht op 500 meter diepte?

Risso's dolfijnen vormen een belangrijke schakel tussen de diepe oceaan en de dicht aan de oppervlakte liggende wateren en kunnen belangrijke verklikkers zijn voor ons begrip van de uitgestrekte, grote, nog niet verkende diepzee. Op welke prooi de dolfijnen in dieper en ondieper water eigenlijk jagen, blijft onzeker. Richten zij zich op dezelfde prooi, of bieden de verschillende diepten verschillende kansen voor deze generalistische roofdieren? Dit is onderwerp voor verdere studie.