The use of natural markings to study the demography and social structure in common minke whale (Balaenoptera acutorostrata) and white-beaked dolphin (Lagenorhynchus albirostris)

The demography and social structure were investigated in a whale (common minke whale; Balaenoptera acutorostrata) and a dolphin species (white-beaked dolphin; Lagenorhynchus albirostris) that are both abundant yet poorly understood within Icelandic coastal waters. Analysis were conducted from 12 years (2002–2014) of photo-identification data collected from onboard whale-watching boats in Faxaflói and Skjálfandi with some additional images obtained from colleagues working in Breiðafjörður. Stranding reports from outside of Iceland were also used to better understand our knowledge on the occurrence of veterbral column deformities in white-beaked dolphins. We first assessed the prevalence, abundance and rates of change of 28 naturally occurring mark types that could be used for capture-mark-recapture studies of both species. Results suggested fin and body injury marks were among the most accurate features to use for capture-mark-recapture studies as noted for other cetacean species. However, our results also suggested that cookie-cutter shark bites for common minke whales and fin patches for white-beaked dolphins could also be used due to their low loss rate, which was a novel realisation that will ultimately increase sample sizes for any database for both species. We explored the occurrences of vertebral column deformities of white-beaked dolphins from free-ranging and stranded specimens across Europe. The results indicated that vertebral column deformities occur in this species and that some individuals can live with such anomalies for several months. Five white-beaked dolphins showed outwardly vertebral kyphosis, kyphoscoliosis or lordosis. Two of the free-ranging cases and two of the stranded specimens appeared to have an acquired disease, either as direct result of trauma, or indirect from trauma/wound and subsequent infection and bony proliferation, although we were unable to specifically identify the causes. These results represent a good starting point to understand occurrence and implications of vertebral column deformities in white-beaked dolphins from the eastern North Atlantic. We analysed 823 images, and distinguished stage classes (adults, juveniles, calves and neonates) based on size and then colour components were described per stage class and ontogenetically. Results showed that the color components were useful in estimating maturity in white-beaked dolphins, a method that would benefit from the assessment of a geographically varied sample of freshly stranded specimens of known sex and age. The social structure of white-beaked dolphins was described using a total of 489 sightings of identified white-beaked dolphin, which represented 35 adults sighted on five or more days. The results indicated a high social differentiation and permutation tests indicated that dolphins associated non-randomly, similar to other oceanic species of dolphins. Coefficients of associations were fluid and weak but association index values were in the range observed in other dolphin species. The association patters are best described as ‘casual acquaintances’. Results expanded the latitudinal range for which social structure has been described for oceanic dolphin species and specifically one for which very little has been published. Finally, the abundance and survival of common minke whales and white-beaked dolphins were estimated using capture-recapture methods, accounting for imperfect detection and transience. We estimated an average abundance of 226 (169-301) white-beaked dolphins in Faxaflói Bay; and 70 (53-93) minke whales in Faxaflói Bay and 18 (12–27) in Skjálfandi Bay. A weighted regression revealed a significant positive trend in abundance of common minke whales during over the 12-year period. We also found that apparent survival was constant over time for the white-beaked dolphin and minke whales in both bays. These are the first estimates of abundance for these species to use capture-recapture methods and the first estimates of abundance in over a decade. Without an adequate understanding of the threats to a species as well as its demographics and social structure, the ability to inform stakeholders and future management decisions becomes somewhat limited. The results presented here give an important insight into the dynamics of Icelandic common minke whales and white-beaked dolphins providing valuable information, for the scientific community and for the local whale-watching operators. These findings also provide other researchers with new and improved methodologies that will be used for the same species in other areas.Rannsókn var gerð á stofnfræði og félagsgerð hvalategundanna hrefnu (Balaenoptera acutorostrata) og hnýðings (Lagenorhynchus albirostris). Báðar tegundirnar eru algengar í strandsjó við Ísland. Safn af ljósmyndum sem spannar 12 ár (2002–2014) var notað til greiningar. Ljósmyndirnar voru teknar á hvalaskoðunarbátum á Faxaflóa og Skjálfanda. Að auki fengust myndir frá samstarfsmönnum á Breiðafirði. Einnig voru strandaðir hnýðingar erlendis notaðir til að auka þekkingu á tilfellum þar sem hryggsúla hvalanna var afmynduð. Fyrst var lagt mat á algengi, hlutfallslegan fjölda og breytingar á 28 gerðum af líkamseinkennum sem nýst gætu fyrir rannsóknir sem byggja á þekkjanlegum einstaklingum. Niðurstöður bentu til þess að áverkar á bakugga og líkama væru notadrýgstu sérkennin fyrir slíkar rannsóknir, líkt og greint hefur verið frá varðandi aðrar hvalategundir. Niðurstöðurnar benda einnig til þess að merki eftir hákarlabit geti verið nothæf hjá hrefnum og blettir á bakugga hjá hnýðingum þar eð þessi líkamseinkenni voru langvarandi. Þetta er ný uppgötvun sem mun leiða til þess að sýnastærðir aukast í hvers kyns rannsóknum sem byggjast á útlitseinkennum einstakra dýra. Tilfelli afmyndunar hryggsúlu voru könnuð bæði hjá lifandi og dauðum hnýðingum víðs vegar að frá ströndum Evrópu. Niðurstöðurnar bentu til þess að afmyndun á hryggsúlu verði stundum hjá þessari tegund og sumir einstaklingar geti lifað með slíka afmyndun í nokkra mánuði. Herðakistilsmyndun á hrygg, kyphoscoliosis og lendasveigja voru greinileg hjá 5 hnýðingum. Tvö tilfelli greindust hjá lifandi hnýðingum og tvö hjá strönduðum einstaklingum þar sem hvalirnir virtust hafa fengið sjúkdóm sem hefur leitt til sýkingar og útvaxtar í beinum. Þetta virtist bein eða óbein afleiðing meiðsla, en ekki tókst að finna nákvæma orsök þessa. Þessar athuganir er góður upphafspunktur fyrir skilning á afmyndun hryggsúlna meðal hnýðinga í austanverðu Norður-Atlantshafi. Greiningar voru gerðar á 823 ljósmyndum af hnýðingum, þeir flokkaðir í fullorðna, unga, kálfa og nýbura eftir stærð og litareinkennum hvers þroskastigs var lýst. Litareinkennin reynast góður mælikvarði til að meta þroskastig hvalanna. Bæta mætti þessa aðferð með því að athuga nýlega rekna hnýðinga á stærra svæði þar sem greina má bæði kyn og aldur með vissu. Félagsgerð hnýðinga var könnuð með 489 athugunum á 35 þekktum einstaklingum sem sáust fimm eða fleiri daga. Niðurstöður bentu til þess að hnýðingar myndi ekki hópa á tilviljunarkenndan hátt frekar en aðrar höfrungategundir í hafinu. Mynstri félagstengsla er best lýst sem lauslegum kunningsskap. Að lokum var stofnstærð og afkoma hrefnu og hnýðinga metin með aðferðum sem byggjast á greiningu einstaklinga, að teknu tilliti til ófullkominna greininga og varanleika á einkennum. Meðaltal stofnstærðarmats hnýðinga í Faxaflóa var 226 (169–301) og fyrir hrefnur 70 (53–93) á Faxaflóa og 18 (12–27) á Skjálfanda. Vegið aðhvarf sýndi marktæka fjölgun hrefnu á þessu 12 ára rannsóknatímabili. Einnig virtist afkoma vera stöðug yfir tímabilið fyrir bæði hnýðinga og hrefnur í flóunum báðum. Þetta er fyrsta stofnstærðarmat á þessum tveimur tegundum í meira en áratug þar sem notast er við aðferðir af þessu tagi. Þær niðurstöður sem kynntar eru hér veita mikilvægan skilning á stofnbreytileika hrefnu og hnýðinga við Ísland. Þetta eru verðmætar upplýsingar fyrir vísindasamfélagið og hvalaskoðunarfyrirtæki á landinu og bjóða upp á endurbættar rannsóknaraðferðir fyrir tegundirnar á öðrum hafsvæðum