独角鲸是神秘的海洋哺乳动物,它们独特的外表和北极海冰下神秘的生活方式让我们着迷。
然而,尽管我们对于独角鲸还有很多需要了解的地方? 包括如何从我们自己手中拯救一些濒临灭绝的人群? 近年来,科学家们还取得了一些关键发现。
独角鲸以其能潜入海面近 2 公里(1.2 英里)的深度以及其生命周期依赖于海冰而闻名,因此独角鲸在海洋中的运动是一件很难追踪的复杂事情。
现在,在混沌理论的帮助下,研究人员成功地揭示了东格陵兰海岸独角鲸看似不规则的日常行为。
??“虽然动物传播的海洋传感器不断进步并收集更多数据,但缺乏足够的方法来分析不规则行为的记录,”说Evgeny A. Podolskiy,日本北海道大学的地球科学家,也是这项新研究的第一作者。
为了纠正这个问题,波多尔斯基与格陵兰自然资源研究所的海洋生物学家麦兹·彼得·海德-约根森合作,开发了一种新方法来寻找独角鲸看似随意的习惯模式。
混沌理论是对看似不可预测但受严格法律约束的活动的研究。
就像众所周知的蝴蝶扇动翅膀引发飓风一样,这是一个可靠的物理学以任何系统无法跟踪的方式堆积起来的例子。
同样,像许多动物一样,独角鲸的蜿蜒曲折并不能让我们的大脑清楚地了解它们的日常事务。
对独角鲸行为的新见解来自一只成年雄性独角鲸,它的活动由连接在动物背部的卫星连接时间深度记录器记录了 83 天的时间。
结合各自在信号处理和生物学方面的专业知识,Podolskiy 和 Heide-Jørgensen 开发了一种方法,该方法使用借鉴混沌理论的数学策略来理解动态环境中的混沌行为。
研究人员解释说,这些技术可以揭示混沌系统倾向于发展的隐藏状态,即“吸引子”。
它们可以帮助科学家发现一些复杂过程中难以检测的模式,包括神秘的独角鲸行为。
混沌理论的工具帮助揭示了这种独角鲸隐藏的日常模式,包括有关这些习惯如何受到季节变化等变量影响的新颖细节。
他们的发现是这样的:被标记的独角鲸在中午时往往会在靠近水面的地方休息,但是当它在这个时候潜水时,它会潜入特别深的地方。
研究人员报告说,黄昏和夜间的潜水发生在较浅的水域,但也更加激烈,可能是因为独角鲸正在捕猎鱿鱼。
研究发现,独角鲸还根据海冰的普遍变化调整了自己的行为模式。
研究人员报告说,当海冰更丰富时,他不仅会减少表面活动,而且还表现出更强烈的潜水行为。
独角鲸未被列为濒危物种国际自然保护联盟,但它们仍然被认为容易受到人类活动的影响,从船舶交通和水污染到。 一些种群可能面临消失的风险。
独角鲸的生活与海冰交织在一起,由于全球气候变化,海冰正在迅速减少,了解它们的行为对于保护它们可能很有价值。
研究人员写道,混沌理论还可以用于更广泛地分析动物行为。
例如,它可能有助于我们了解其他北极野生动物因气温上升和海冰消退而面临的挑战,尽管这种方法仍处于起步阶段。
由于这项新研究仅基于一个个体的行为,因此需要更多的研究(以及更多的独角鲸)。
尽管如此,研究人员补充说,它确实跨越了近三个月的“异常长的时期”,并指出可比较的记录通常只涵盖几天。
“我们的方法实施起来相对简单,”作者解释说,“并且可以绘制和标记长期数据,识别个体动物和不同物种的行为之间的差异,并检测由变化的影响引起的行为扰动。”
该研究发表于PLOS 计算生物学。