Los humanos podemos ser un conocido aterrador para las ballenas en la naturaleza. Esto incluye a los biólogos marinos etiquetándolos con dispositivos de medición para comprenderlos mejor. Estas experiencias pueden hacer que las ballenas se comporten de manera errática por un tiempo. Tal comportamiento puede afectar la calidad de la investigación y destaca un dilema de ética animal. Ahora, los investigadores de la Universidad de Copenhague han descubierto cómo resolver los problemas con las matemáticas.

Tal vez hayas intentado llevar un perro aullador o un gato malhumorado al veterinario. Independientemente de sus intenciones más nobles, la experiencia de su mascota puede haber sido igualmente desagradable. Los animales reaccionan a lo desconocido a su manera. El caso no es diferente para los cetáceos como el narval y las ballenas de Groenlandia cuando se encuentran con ruidos generados por humanos, como el ruido de los barcos o las explosiones mineras en el Atlántico Norte, o cuando son capturados por biólogos marinos bien intencionados que solo quieren conocerlos. mejor.

Cuando los biólogos ‘etiquetan’ a las ballenas con dispositivos de medición, los animales reaccionan comportándose de manera inusual, anormal. Por ejemplo, durante un tiempo después de ser marcados, pueden realizar muchas inmersiones superficiales atípicas y sacudidas rápidas. Tal comportamiento es engañoso cuando el objetivo es estudiar el comportamiento normal y natural del animal.

El problema es obtener ayuda de un rincón inusual.

« Los biólogos buscan entender a los animales como seres naturales, pero sus reacciones se convierten en comportamientos antinaturales que crean ruido en el conjunto de datos. Debido a esto, muchos datos de justo después de que las ballenas son etiquetadas terminan siendo descartados. En este estudio, hemos propuesto un enfoque matemático que utiliza métodos estadísticos que pueden determinar exactamente cuántos datos conservar », dice el estudiante de doctorado Lars Reiter del Departamento de Matemáticas.

Valioso para humanos y animales por igual.

Con dos cálculos estadísticos, el investigador ha encontrado una manera de estimar cuándo las ballenas, como los narvales y las ballenas de Groenlandia, volverán a su comportamiento natural después de ser marcadas. Es un método que también se puede utilizar para estudiar cómo responden los animales a otro tipo de perturbaciones.

« Esta investigación es extremadamente valiosa para nosotros como biólogos marinos interesados ​​en el comportamiento y el bienestar de las ballenas. Nos brinda un enfoque estandarizado mediante el cual distinguir entre el comportamiento natural y el comportamiento afectado en las ballenas. Hasta ahora, hemos hizo estimaciones individuales que son más o menos acertadas », dice el biólogo marino Outi Tervo del Instituto de Recursos Naturales de Groenlandia, quien colaboró ​​con los matemáticos en el estudio.

El método estadístico permite a los investigadores evitar descartar demasiados o muy pocos datos. Si se guardan demasiados datos, pueden interferir con los resultados de la investigación, y si se pierden demasiados, tiene un costo tanto para los animales como para los humanos.

« Realmente es importante en términos de investigación, pero también financieramente. Y no menos importante, significa algo para el bienestar animal. Si desechamos datos innecesariamente, más ballenas eventualmente tendrán que pasar por la experiencia para que podamos realizar esta investigación, que es en última instancia, destinado a beneficiar a los animales », dice Outi Tervo.

La idea surgió de una elección parlamentaria

El comportamiento de las ballenas no pasa de anormal a normal con un movimiento rápido de su cola. Su comportamiento se normaliza gradualmente, generalmente durante un día y, en algunos casos, durante un período de tiempo más largo. Durante esta transición, el comportamiento de las ballenas se manifiesta a ambos lados de un área designada como comportamiento normal de las ballenas. Entonces, ¿cómo averiguan los científicos dónde hacer el corte?

« La idea se me ocurrió mientras estaba parado en la cabina de votación durante las elecciones parlamentarias. Tomando prestada la lógica del sistema electoral, puedes considerarlo como si las ballenas, o estos puntos de datos que muestran el comportamiento de las ballenas, votaran en ya sea que estén dentro o fuera de su rango normal », explica Lars Reiter.

Al registrar 1 « voto » positivo cuando el comportamiento está dentro del rango normal, y 1 « voto » negativo cuando está fuera, los científicos pueden sumar todos los votos y encontrar el momento en el que el número de votos pasa de predominantemente negativo a positivo.

Los investigadores utilizan dos enfoques para determinar el comportamiento normal de las ballenas. En parte, observan el patrón de buceo de la ballena, así como su aceleración y sus habilidades motoras finas.

Cómo calcular estadísticamente el comportamiento de los animales

A veces caza en las profundidades, mientras que otras veces navega tranquilamente en la superficie. La actividad que realiza una ballena es crucial para comprender su nivel normal de energía. El método de Lars Reiter tiene esto en cuenta como algo nuevo:

« Donde la investigación anterior se centró en el comportamiento medio, en su lugar ubicamos a una ballena en una actividad en función de sus movimientos, donde se evalúa en función de un valor normal de aceleración que coincida con la actividad específica que realiza. Hacemos esto al usando lo que se conoce como cuantiles, en lugar de promedios, porque nos permiten enfocarnos en extremos de comportamiento. Por ejemplo, la caza y el descanso son extremos opuestos en términos de niveles de energía”, explica Lars Reiter.

Cuando el foco está en el perfil de buceo de la ballena, por otro lado, observa el patrón formado por las actividades generales de la ballena. Al combinar la profundidad y el tiempo, se puede evaluar si la distribución de los diferentes tipos de buceo es natural.

Más sabio sobre las dificultades de los animales y mejor para evitarlas.

Según el biólogo marino, el enfoque basado en datos representado por el método estadístico también significa que los investigadores ahora pueden desarrollar formas mejores y más suaves de marcado.

« Basándonos en este estudio, ya sabemos que la cantidad de tiempo que dedicamos a poner el equipo es un factor importante de cuánto se ven afectados los animales después. Por lo tanto, podemos establecer algunos límites de tiempo, donde nos detenemos y establecemos el libre de ballenas si tarda más de X minutos permitidos », dice Outi Tervo.

Un cambio de las estimaciones individuales a un estándar matemático también podría significar mejores evaluaciones de la supervisión veterinaria por las que deben pasar los proyectos de investigación que usan etiquetas.

“El método hará que la aprobación ética de una inspección veterinaria sea más basada en datos y precisa. Por lo tanto, no hay duda de que esta investigación es un paso adelante para el bienestar animal”, dice el biólogo marino.

* Información extra: Un instrumento importante para un futuro con menos hielo y más gente

El hábitat natural del Ártico de los narvales y las ballenas de Groenlandia está cambiando debido al cambio climático. La contracción anual del hielo y el aumento de la actividad humana se están produciendo en áreas que las ballenas alguna vez tuvieron para ellas solas. El método de los investigadores puede convertirse en un instrumento importante y contribuir a una mayor comprensión de las consecuencias.

“Nos permite estudiar cómo las ballenas se ven afectadas por diversas actividades humanas. Pueden ser fuentes externas de ruido que podemos ubicar en el tiempo y el lugar, como una explosión o el paso de un barco. O sonidos y actividades que emitimos nosotros mismos. El algoritmo de Lars nos permite obtener una imagen clara de cómo afecta todo esto a los animales », dice Outi Tervo.

El aumento de la actividad generará más ruido en el océano, lo que preocupa a los biólogos marinos con respecto a cómo afectará a los grandes animales marinos como el narval, que son increíblemente sensibles al sonido. La coautora y supervisora, la profesora Susanne Ditlevsen, cree que los estudios y el nuevo método serán más importantes en los próximos años.

« El cambio climático está provocando un aumento de la actividad antropogénica en los hábitats de las ballenas del Ártico. El derretimiento del hielo significa que los humanos ahora pueden llegar a áreas que alguna vez fueron intransitables. Nos gustaría evaluar si asusta y molesta a los animales, pero no está claro cómo ». Los nuevos métodos se pueden utilizar para evaluar a qué distancia del hábitat de los animales se deben realizar diversas actividades », dice Susanne Ditlevsen.

Hechos: Método estadístico con dos cálculos matemáticos y una intersección.

El método estadístico generalmente se puede entender como cálculos con dos tipos de datos de etiquetado: aceleración y profundidad, y una forma de sumar que encuentra la intersección óptima.

1. La aceleración informa sobre el nivel de energía y los movimientos de las ballenas (« sacudidas »). Los indicadores de comportamiento natural se dividen según la actividad de las ballenas, de modo que, por ejemplo, un alto nivel de energía se registra como natural en relación con la caza, pero no en relación con el descanso.

2. El perfil de buceo de la ballena se mide en profundidad y tiempo invertido en una inmersión. Los impactos temporales durante un período de 40 horas muestran un patrón de diferentes tipos de inmersiones, por ejemplo, inmersiones en U, donde la ballena permanece en la profundidad durante algún tiempo, o inmersiones en V, donde la ballena resurge rápidamente. El patrón se compara con los valores normales medidos después de las 40 horas.

3. El punto de corte para cuando la ballena vuelve a tener un comportamiento normal se encuentra contando las mediciones individuales como « votación a favor o en contra » del comportamiento normal. Como tal, los investigadores encuentran el lugar óptimo para dividir los datos de investigación en comportamiento natural e influenciado.

Sobre el estudio

El estudio es parte de una colaboración de investigación más amplia entre el Instituto de Recursos Naturales de Groenlandia y el Departamento de Matemáticas de la Universidad de Copenhague, que se centra en los grandes mamíferos marinos del Ártico.

Los investigadores incluyen a Lars Reiter Nielsen y Susanne Ditlevsen de la Universidad de Copenhague, Outi M. Tervo y Mads Peter Heide-Jørgensen del Instituto de Recursos Naturales de Groenlandia y Susanna B. Blackwell de Greeneridge Sciences, Inc., Santa Bárbara, EE. UU.