Sara Vieira, Sandrine Gaillard, Renata Sousa-Lima, Hervé Glotin · Ecological Informatics · 2026

Divergences and complementarities between eDNA versus passive acoustic marine mammal monitoring

Resumo em português

A integração do eDNA com acústica passiva oferece tanto divergências quanto complementaridades no monitoramento de mamíferos marinhos. A missão de 9 meses “Sphyrna Odyssey 2019-2020” no Mar Mediterrâneo avaliou esses métodos para detectar a presença, distribuição e diversidade de cetáceos. Dois drones 'laboratórios autônomos' equipados com 5 hidrofones de banda larga amostrando a 256 kHz foram complementados por uma antena acústica com quatro hidrofones adicionais, implantada de uma embarcação acompanhante equipada. A acústica passiva permitiu a detecção de espécies vocalizantes em um raio de alguns milhas náuticas. As amostras de eDNA coletadas das águas superficiais, analisadas por qPCR, identificaram espécies em escalas espaciais mais amplas, apesar de serem afetadas por correntes oceânicas e degradação do DNA. Observações visuais completaram este protocolo multimodal. Deteções notáveis de eDNA incluíram baleia-comum (Balaenoptera physalus), baleia bicuda de cuvier (Ziphius cavirostris) (22% e 20%, respectivamente) e cachalote (Physeter macrocephalus). Outros mamíferos marinhos detectados foram golfinho-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus), golfinho-listrado (Stenella coeruleoalba), golfinho-comum (Delphinus delphis), baleia-piloto (Globicephala melas) e golfinho cinzento (Grampus griseus). Além disso, também consideramos o lobo-marinho (Monachus monachus), mas sem o protocolo acústico. A classificação automática dos sinais acústicos usando redes neurais convolucionais alcançou mais de 80% de acurácia para a maioria das espécies-alvo. Agrupando as detecções por clusters espaciais de 40 milhas náuticas × 20 milhas náuticas, estimamos o índice de concordância entre o eDNA e os outros tipos de detecção em 58% (superior ao aleatório, que é 31%). Discutimos então as complementaridades do eDNA em relação às detecções acústicas e visuais. Ao combinar a precisão espacial e temporal da acústica com a ampla capacidade de detecção do eDNA, esta abordagem multimodal a partir de drones oferece novos insights sobre a distribuição e abundância de cetáceos, apoiando a conservação em ecossistemas marinhos.

Resumo original em inglês

The integration of eDNA with passive acoustics offers both divergence and complementarity in monitoring marine mammals. The 9-month “Sphyrna Odyssey 2019-2020” mission in the Mediterranean Sea assessed these methods for detecting cetacean presence, distribution, and diversity. Two drones ‘autonomous laboratory vessels’ equipped with 5 broad band frequency hydrophones sampled at 256 kHz, were complemented by an acoustic antenna with four additional hydrophones and deployed from an equipped accompanying vessel. Passive acoustics enabled detection of vocalizing species within a few nautic miles. The eDNA samples collected from surface waters, analyzed via qPCR, identified species across broader spatial scales, despite being affected by ocean currents and DNA degradation. Visual observations completed this multimodal protocol. Notable eDNA detections included Balaenoptera physalus, Ziphius cavirostris (22 % and 20 % respectively), and Physeter macrocephalus. Other detected marine mammals were Tursiops truncatus, Stenella coeruleoalba, Delphinus delphis, Globicephala melas, and Grampus griseus. Moreover, we also considered the pinniped Monachus monachus but without the acoustic protocol. Automatic classification of acoustic signals using convolutional neural networks achieved over 80 % accuracy for most target species. Pooling detections by spatial clusters of 40 nm × 20 nm, we estimate the agreement between the eDNA with the other types of detections to 58 %, (higher than random, which is 31 %). We then discuss the complementarities of the eDNA versus the acoustic plus visual detections. By combining the spatial and temporal precision of acoustics with the broad detection capacity of eDNA, this multimodal approach from drones offers new insights into cetacean distribution and abundance, supporting conservation in marine ecosystems.