Study of the Spatial Dynamics of Belugas in the Estuary of St. Lawrence in a Population Conservation Context

The above was presented at the the March 9-12, 2021 Virtual Research Summit.

Ce qui précède a été présenté au Sommet de Recherche Virtuel du 9 au 12 mars 2021.

ABSTRACT

(French below)

The St. Lawrence Estuary (ESL) and the Saguenay-St. Lawrence Fjord (SSL) are home to the resident population of the St. Lawrence beÌluga (Delphinapterus leucas) classified as endangered. Despite conservation efforts since 1995, such as the creation of the Saguenay-St. Lawrence Marine Park in 1998 to protect the habitat of the beluga population, the population continues to decline at a rate of about 1% per year, to about 1000 individuals. Under its very precarious status, an action plan was adopted in 2020 to reduce underwater noise in the beluga’s summer habitat, identified as one of the major issues limiting the recovery of this population. Indeed, marine traffic from different segments of the shipping industry is intense during the summer period, resulting in numerous overlapping areas where interactions between boats and beluga whales are frequent. In the short and long term, such acoustic degradation of cetacean habitat can cause the interruption of vital activities or even the avoidance of essential areas by the animals. However, the assessment and mitigation of the impacts of maritime traffic on belugas must be based on a good understanding of their movement patterns and distribution, taking into account the herding behaviour of the species, which has a social organisation in herds. This understanding remains incomplete at the present time. At the heart of a collaborative and intersectoral program on beluga whales and the impact of maritime traffic, my PhD project aims to identify the mechanisms underlying the spatial dynamics of beluga in ESL and SSL. To do so, the dynamics of fusion and fission within and between herds and mechanisms (i.e., environmental, social and behavioural) are studied in order to better understand their role in the rules of population interactions, such as movement patterns and habitat selection in ESL and SSL beluga whales. Displacement behaviour is also studied to determine the environmental and social variables that influence individual displacement strategies. Finally, the biological functions of high use areas are being determined. These analyses are being carried out using databases shared by partners and collaborators that describe the spatial distribution, surface and diving behaviour of beluga whales and the environmental conditions in their habitat over the last 30 years. The mobilization of this fundamental knowledge of biology and ecology represents a keystone for improving current assessments of the noise level perceived by belugas in their habitat by taking into account their spatial and social behaviour. In particular, they will help to identify and prioritize the protection of areas deemed essential to the survival and recovery of the population through the planning of new marine protected areas. On the other hand, alternative navigation routes as well as acoustic, spatial and temporal refuges could potentially be determined to take into account the importance of these areas that are heavily used by belugas.

ABSTRACT

L’estuaire du Saint-Laurent (ESL) et le Fjord du Saguenay-Saint-Laurent (SSL) abritent la population residente du beluga (Delphinapterus leucas) du Saint-Laurent classee en voie de disparition. Malgre des efforts de conservation mis en place depuis 1995, tels que la création du parc marin du Saguenay-Saint-Laurent en 1998 pour protéger l’habitat de la population de béluga, la population poursuit un declin aÌ€ un taux avoisinant 1% par an, se situant aÌ€ environ 1000 individus. En vertu de son statut treÌ€s precaire, un plan d’action a ete adopte en 2020 afin de reduire le bruit sous-marin dans l’habitat estival du beluga, identifie comme l’un des enjeux majeur limitant le retablissement de cette population. En effet, la circulation maritime des différents segments de la navigation est intense pendant la période estivale ce qui donne lieu à  de nombreuses zones de chevauchements o๠les interactions entre bateaux et bélugas sont fréquentes. A court et long terme, une telle dégradation acoustique de l’habitat de cétacés peut provoquer l’interruption d’activités vitales voire l’évitement de zones essentielles par les animaux. Toutefois, l’evaluation et l’attenuation des impacts du trafic maritime sur les belugas doit passer par une bonne comprehension de leurs patrons de deplacements et de leur distribution tenant compte du comportement grégaire de l’espèce qui a une organisation sociale en troupeau. Cette comprehension demeure neanmoins incompleÌ€te aÌ€ l’heure actuelle. Au cÅ“ur d’un programme collaboratif et intersectoriel sur le béluga et l’impact du trafic maritime, mon projet de doctorat vise à  identifier les mecanismes sous-jacents aÌ€ la dynamique spatiale du beluga dans l’ESL et le SSL. Pour cela, la dynamique de fusion et de fission au sein et entre les troupeaux et les mécanismes (i.e., environnementaux, sociaux et comportementaux) est étudiée afin de mieux comprendre son rôle dans les règles d’interactions de la population, tels que les patrons de déplacements et la sélection d’habitat chez les bélugas de l’ESL et du SSL. Le comportement de deplacement est aussi etudie pour determiner les variables environnementales et sociales qui influencent les strategies individuelles de deplacement. Enfin, les fonctions biologiques des aires fortement utilisees sont en cours de détermination. Ces analyses sont réalisée à  partir des bases de données partagées par des partenaires et des collaborateurs qui décrivent la répartition spatiale, le comportement de surface et de plongée des bélugas ainsi que les conditions environnementales dans son habitat au cours des 30 dernières années. La mobilisation de ces connaissances fondamentales sur la biologie et l’écologie représentent une clé de voute afin d’améliorer les évaluations actuelles du niveau de bruit perà§u par les bélugas dans leur habitat en tenant compte de son comportement spatial et social. Elles permettront notamment de déterminer et prioriser la protection d’aires jugées essentielles à  la survie et au rétablissement de la population grà¢ce à  la planification de nouvelles aires marines protégées. D’autre part, des routes alternatives de navigation ainsi que des refuges acoustiques, spatiaux et temporels, pourront potentiellement àutre déterminés pour prendre en compte l’importance de ces aires fortement utilisées par les bélugas.

Modélisation multi-agent de la navigation de plaisance visant à réduire les impacts envers les bélugas du St. Laurent​

Voici une présentation ePoster/eMedia au Sommet de Recherche Virtuel du 9 au 12 mars 2021 par Camille Kowalski de l’Université de du Québec en Outaouais, département des sciences naturelles. Cliquez sur l’image ci-dessous pour l’agrandir.

The following was an ePoster/eMedia submission to the March 9-12, 2021 Virtual Research Summit by Camille Kowalski of the University of Quebec in Outaouais, Department of Natural Sciences. Click on the image below to enlarge.


CPCIL Research Summit ePoster by Camille Kowalski.

ABSTRACT

(English below)

Mon projet consiste à modéliser la navigation de plaisance du Saguenay St. Laurent (SSL) afin de compléter un outil d’aide à la gestion de ce système socio-écologique (3MTSim : un simulateur représentant les mouvements des bélugas et des quatre espèces de grands rorquals les plus fréquents dans la région ainsi que les différents segments de la navigation). En ajoutant le modèle multi-agent représentant les comportements des plaisanciers à 3MTSim, le simulateur fournira une vision complète du système et les impacts liés aux différents segments de la navigation (notamment acoustiques) pourront àutre évalués. Enfin, des scénarios visant à atténuer ces impacts, telle que la mise en place d’aires marines protégées, pourront àutre testés. En effet, ce milieu abrite la population résidente des belugas du St. Laurent, classée en voie de disparition. De plus, les activités de plaisance dans l’habitat du béluga sont peu documentées en comparaison des autres segments de la navigation.

Une étude publiée en 2014 met en lumière une corrélation positive entre le niveau d’activités de plaisance et la mortalité chez les veaux (le pic des activités de plaisance dans l’habitat essentiel du béluga du Saint-Laurent étant pendant la saison estivale (juillet-aout), période à laquelle les femelles belugas mettent bas et prennent soin des nouveau-nés). Ces constats ainsi que de nombreuses observations effectuées sur le terrain mettent en lumière le besoin d’approfondir les connaissances quant aux impacts de la navigation de plaisance sur la population de bélugas dans le SSL.

La objectifs spécifiques du projet :

Objectif 1 : conceptualisation du modèle multi-agent
Objectif 2 : détermination des archétypes de plaisanciers
Objectif 3 : identification des impacts acoustiques liés aux interactions bélugas – plaisanciers dans les aires de haute résidence
Objectif 4 : paramétrisation et validation du modèle multi-agent / intégration du modèle multi-agent à 3MTSim / simulations.

Pour se faire différentes méthodes seront utilisées afin de collecter des données en plus de celles étant déjà disponibles, notamment le développement d’un jeu sérieux (permettant aux participants plaisanciers de « naviguer » virtuellement sur le SSL), des observations terrestres (menées lors des saisons estivales à l’aide d’un théodolite et de jumelles sur trépied) ainsi qu’un appel à la participation volontaire des plaisanciers du SSL (collecte de trajectoires via application mobile de géolocalisation, un site internet a été créé afin d’expliquer la marche à suivre pour les personnes désirant participer). Finalement, le projet contribuera à la mise en Å“uvre des plans d’actions visant à réduire l’exposition des bélugas au bruit sous-marin, à travers l’apport de nouvelles informations concernant la navigation de plaisance du SSL.

ABSTRACT

My project consists of modeling the recreational boating of the Saguenay St. Lawrence (SSL) in order to complete a tool to help manage this socio-ecological system (3MTSim: a simulator representing the movements of beluga whales and the four species of large whales most frequent in the region as well as the different segments of the navigation). By adding the multi-agent model representing the behaviours of recreational boaters to 3MTSim, the simulator will provide a complete vision of the system and the impacts related to the different segments of navigation (notably acoustic) can be evaluated. Finally, scenarios aimed at mitigating these impacts, such as the establishment of marine protected areas, can also be tested. Indeed, this environment is home to the resident St. Lawrence beluga whale population, which is classified as endangered. In addition, recreational activities in beluga whale habitat are poorly documented compared to other segments of the shipping industry.

A study published in 2014 highlights a positive correlation between the level of recreational activities and calf mortality (the peak of recreational activities in critical St. Lawrence beluga whale habitat being during the summer season (July-August), when female beluga whales give birth and care for newborn calves). These findings, as well as numerous observations made in the field, highlight the need to increase our knowledge of the impacts of recreational boating on the beluga whale population in the SSL.

The specific objectives of the project :

Objective 1: Conceptualization of the multi-agent model
Objective 2: Determination of boater archetypes
Objective 3: Identification of acoustic impacts related to beluga-beluga interactions with boaters in areas of high residence
Objective 4: parameterization and validation of the multi-agent model / integration of the multi-agent model to 3MTSim / simulations.

Different methods will be used to collect data in addition to those already available, including the development of a serious game (allowing boaters participants to “navigate” virtually on the SSL), land observations (conducted during the summer seasons using a theodolite and binoculars on tripods) and a call for voluntary participation of SSL boaters (collection of trajectories via mobile geolocation application, a website has been created to explain the steps to follow for those wishing to participate). Finally, the project will contribute to the implementation of action plans aimed at reducing the exposure of belugas to underwater noise, through the provision of new information concerning the boating activities of the SSL.

Translated with www.DeepL.com/Translator (free version).

Coastal Restoration of the Beach at Cap-Des-Rosiers, Forillon National Park

Ce qui précède a été présenté au Sommet de Recherche Virtuel du 9 au 12 mars 2021.

The above was presented at the March 9-12, 2021 Virtual Research Summit.

Ce qui suit est le contenu préliminaire d’une session du Sommet de Recherche Virtuel du 9 au 12 mars 2021, présenté par Daniel Sigouin avec Parc national Forillon.

The following is preliminary content for a session at the March 9-12, 2021 Virtual Research Summit, submitted by Daniel Sigouin with Forillon National Park.

 

ABSTRACT

(English below)

Figurant parmi les projets d’adaptation les plus impressionnants jamais réalisés par Parcs Canada, le projet de restauration de la plage de Cap-des-Rosiers au parc national Forillon est une réponse au phénomène d’érosion côtière et aux événements de tempàutes extràumes récurrents issus des changements climatiques. Dans le but de restaurer la dynamique naturelle de l’écosystème côtier et préserver les sites de fraie des poissons-proies, Parcs Canada a procédé au retrait d’un enrochement de protection, au démantèlement d’un tronàon routier et à la restauration d’une plage sur près de 1,7 km. L’implantation historique d’infrastructures dans une zone à risque et l’empiètement de ces infrastructures sur une zone naturelle très dynamique ont accentué la perte d’habitat côtier dans le secteur, la vulnérabilité des sites de fraie du capelan, en plus de menacer l’intégrité écologique d’un milieu humide, de contribuer à la détérioration d’un site de sépulture et de constituer un enjeu majeur de gestion des infrastructures. Les travaux ont nécessité le retrait d’un enrochement, la restauration d’une plage, la relocalisation d’un tronàon routier et d’un monument commémoratif. Des suivis permettent de documenter l’utilisation de l’habitat par le capelan et évaluer la réaction du milieu côtier. Les résultats observés jusqu’à maintenant dépassent les attentes pour ce projet d’une envergure inégalée. Depuis 2016, les sites de fraie du capelan sont en croissance et le profil de la plage se stabilise déjà . Aujourd’hui plus résiliente aux événements de tempàutes extràumes, la plage de Cap-des-Rosiers est à nouveau un habitat riche en matière de biodiversité et témoigne d’un pan important de l’histoire de la région. La session débuterait par une présentation du projet et des raisons ayant conduit à sa réalisation, mais également des leàons apprises lors de la mise en Å“uvre d’un projet d’une telle envergure. Au cours de la session, nous comptons discuter avec les participants du rôle de leader que les aires protégées peuvent avoir dans la réalisation de projet de restauration durable en lien avec les changements climatiques ainsi que des possibilités d’exportation des connaissances et expériences acquises aux communautés canadiennes. Nous comptons également aborder le sujet des suivis à court et long terme des projets de restaurations et des enjeux auxquels nous faisons face à cet égard.

ABSTRACT

One of the most impressive adaptation projects ever carried out by Parks Canada, the Cap-des-Rosiers beach restoration project at Forillon National Park is a response to the phenomenon of coastal erosion and recurring extreme storm events resulting from climate change. In order to restore the natural dynamics of the coastal ecosystem and preserve prey fish spawning sites, Parks Canada has removed protective riprap, dismantled a stretch of road and restored a beach over nearly 1.7 km. The historical location of infrastructures in a high-risk zone and the encroachment of these infrastructures on a very dynamic natural area have accentuated the loss of coastal habitat in the sector, the vulnerability of capelin spawning sites, in addition to threatening the ecological integrity of a wetland, contributing to the deterioration of a burial site and constituting a major infrastructure management issue. The work required the removal of riprap, the restoration of a beach, the relocation of a stretch of road and a commemorative monument. Monitoring is used to document the use of the habitat by capelin and to evaluate the reaction of the coastal environment. The results observed to date have exceeded expectations for this project of unprecedented scope. Since 2016, capelin spawning sites are growing and the beach profile is already stabilizing. Now more resilient to extreme storm events, Cap-des-Rosiers beach is once again a habitat rich in biodiversity and bears witness to an important part of the region’s history. The session would begin with a presentation of the project and the reasons that led to its realization, but also of the lessons learned during the implementation of such a large-scale project. During the session, we intend to discuss with participants the leadership role that protected areas can play in the implementation of sustainable restoration projects related to climate change and the opportunities to export the knowledge and experience gained to Canadian communities. We will also discuss the short and long term monitoring of restoration projects and the issues we face in this regard.