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Nós, humanos, podemos ser um conhecido assustador para as baleias na natureza. Isso inclui biólogos marinhos marcando-os com dispositivos de medição para entendê-los melhor. Essas experiências podem fazer com que as baleias se comportem de forma irregular por um tempo. Tal comportamento pode afetar a qualidade da pesquisa e destaca um dilema de ética animal. Agora, pesquisadores da Universidade de Copenhague descobriram como resolver os problemas com matemática.
Talvez você tenha tentado levar um cão uivante ou um gato rabugento ao veterinário. Independentemente de suas intenções mais nobres, a experiência de seu animal de estimação pode ter sido igualmente desagradável. Os animais reagem ao desconhecido à sua maneira. O caso não é diferente para cetáceos como narvais e baleias-da-groenlândia quando encontram ruídos gerados pelo homem, como ruído de navios ou explosões de mineração no Atlântico Norte – ou quando são capturados por biólogos marinhos bem-intencionados que apenas querem conhecê-los. melhorar.
Quando os biólogos ‘marcam’ as baleias com dispositivos de medição, os animais reagem com um comportamento incomum – anormal. Por exemplo, por um tempo depois de serem marcados, eles podem realizar muitos mergulhos rasos atípicos e solavancos rápidos. Tal comportamento é enganoso quando o objetivo é estudar o comportamento normal e natural do animal.
O problema é obter ajuda de um canto incomum.
“Os biólogos buscam entender os animais como seres naturais, mas suas reações se transformam em comportamentos não naturais que geram ruídos no conjunto de dados. Por isso, muitos dados logo após as baleias serem marcadas acabam sendo descartados. Neste estudo, propusemos uma abordagem matemática usando métodos estatísticos que podem determinar exatamente quantos dados manter”, diz o estudante de doutorado Lars Reiter, do Departamento de Matemática.
Valioso para humanos e animais
Com dois cálculos estatísticos, o pesquisador encontrou uma maneira de estimar quando baleias como narvais e baleias-da-groenlândia retornarão ao seu comportamento natural após serem marcadas. É um método que também pode ser usado para estudar como os animais respondem a outros tipos de distúrbios.
“Esta pesquisa é extremamente valiosa para nós como biólogos marinhos interessados no comportamento e bem-estar das baleias. Ela nos fornece uma abordagem padronizada para distinguir entre o comportamento natural e o comportamento afetado nas baleias. Até agora, temos fizeram estimativas individuais mais ou menos precisas”, diz o biólogo marinho Outi Tervo, do Instituto de Recursos Naturais da Groenlândia, que colaborou com os matemáticos no estudo.
O método estatístico permite que os pesquisadores evitem descartar muitos ou poucos dados. Se muitos dados forem mantidos, eles podem interferir nos resultados da pesquisa, e se muitos forem perdidos, haverá um custo tanto para os animais quanto para os humanos.
“Isso realmente importa em termos de pesquisa, mas também financeiramente. E não menos importante, significa algo para o bem-estar animal. Se jogarmos dados fora desnecessariamente, mais baleias terão que passar pela experiência para conduzirmos esta pesquisa, que é em última análise, para beneficiar os animais”, diz Outi Tervo.
A ideia surgiu de uma eleição parlamentar
O comportamento da baleia não passa de anormal para normal com um movimento de sua cauda. Seu comportamento normaliza gradualmente, normalmente ao longo de um dia – e em alguns casos durante um longo período de tempo. Durante esta transição, o comportamento de uma baleia se manifesta em ambos os lados de uma área designada como comportamento normal de baleia. Então, como os cientistas descobrem onde fazer o corte?
“A ideia surgiu enquanto eu estava na cabine de votação durante as eleições parlamentares. Tomando emprestado a lógica do sistema eleitoral, você pode considerar como se as baleias — ou esses dados que mostram o comportamento das baleias — votassem em estejam dentro ou fora de sua faixa normal”, explica Lars Reiter.
Ao registrar 1 “voto” positivo quando o comportamento está dentro da faixa normal, e 1 “voto” negativo quando fora, os cientistas podem somar todos os votos e encontrar o momento em que o número de votos passa de predominantemente negativo para positivo.
Os pesquisadores usam duas abordagens para determinar o comportamento normal das baleias. Em parte, eles observam o padrão de mergulho da baleia, bem como sua aceleração e habilidades motoras finas.
Como calcular o comportamento dos animais estatisticamente
Às vezes caça nas profundezas, outras vezes navega silenciosamente na superfície. A atividade em que uma baleia está envolvida é crucial para entender seu nível de energia normal. O método de Lars Reiter leva isso em consideração como algo novo:
“Onde a pesquisa anterior se concentrou no comportamento médio, em vez disso situamos uma baleia em uma atividade baseada em seus movimentos – onde ela é avaliada com base em um valor normal de aceleração que corresponde à atividade específica que está sendo realizada. usando os chamados quantis, em vez de médias, porque nos permitem focar em extremos comportamentais. Por exemplo, caçar e descansar são extremos opostos em termos de níveis de energia”, explica Lars Reiter.
Por outro lado, quando o foco está no perfil de mergulho da baleia, você observa o padrão formado pelas atividades gerais da baleia. Combinando profundidade e tempo, pode-se avaliar se a distribuição dos diferentes tipos de mergulho é natural.
Mais sábio sobre as dificuldades dos animais e melhor em evitá-los
Segundo o biólogo marinho, a abordagem baseada em dados representada pelo método estatístico também significa que os pesquisadores podem agora desenvolver maneiras melhores e mais suaves de marcação.
“Com base nesse estudo, já sabemos que o tempo que passamos colocando o equipamento é um fator importante para o quanto os animais são afetados depois. Portanto, podemos estabelecer alguns limites de tempo – onde paramos e definimos o baleia livre se demorar mais do que X minutos permitidos”, diz Outi Tervo.
Uma mudança de estimativas individuais para um padrão matemático também pode significar melhores avaliações da supervisão veterinária que os projetos de pesquisa que usam etiquetas devem passar.
“O método fará com que a aprovação ética da inspeção veterinária seja mais baseada em dados e precisa. Portanto, não há dúvida de que esta pesquisa é um avanço para o bem-estar animal”, afirma o biólogo marinho.
* Informação extra: Um instrumento importante para um futuro com menos gelo e mais gente
O habitat natural dos narvais e baleias-da-groenlândia no Ártico está mudando devido às mudanças climáticas. O encolhimento anual do gelo e o aumento da atividade humana estão ocorrendo em áreas que as baleias antes tinham só para elas. O método dos pesquisadores pode se tornar um importante instrumento e contribuir para uma maior compreensão das consequências.
“Ele nos permite estudar como as baleias são impactadas por várias atividades humanas. Elas podem ser fontes externas de ruído que podemos situar no tempo e no local, como uma explosão ou um navio passando. Ou sons e atividades que nós mesmos emitimos. O algoritmo de Lars nos permite obter uma imagem clara de como tudo isso afeta os animais”, diz Outi Tervo.
O aumento da atividade levará a mais ruído oceânico, o que preocupa os biólogos marinhos no que diz respeito a como isso afetará grandes animais marinhos como o narval, que são incrivelmente sensíveis ao som. A coautora e supervisora Professora Susanne Ditlevsen acredita que os estudos e o novo método se tornarão mais importantes nos próximos anos.
“A mudança climática está levando ao aumento da atividade antropogênica nos habitats das baleias do Ártico. O derretimento do gelo significa que áreas antes intransponíveis agora podem ser alcançadas por humanos. Gostaríamos de avaliar se isso assusta e perturba os animais, mas não está claro como. Os novos métodos podem ser usados para avaliar a que distância do habitat do animal devem ocorrer várias atividades”, diz Susanne Ditlevsen.
Fatos: Método estatístico com dois cálculos matemáticos e uma interseção.
O método estatístico geralmente pode ser entendido como cálculos com dois tipos de dados de marcação – aceleração e profundidade, e uma maneira de adicioná-los para encontrar a interseção ideal.
1. A aceleração fala sobre o nível de energia e os movimentos das baleias (“empurrões”). Os indicadores de comportamento natural são divididos de acordo com a atividade das baleias, de modo que, por exemplo, um alto nível de energia é registrado como natural em relação à caça, mas não em relação ao repouso.
2. O perfil de mergulho da baleia é medido em profundidade e tempo gasto em um mergulho. Os impactos temporais durante um período de 40 horas mostram um padrão de diferentes tipos de mergulhos – por exemplo, mergulhos em U, onde a baleia permanece em profundidade por algum tempo, ou mergulhos em V, onde a baleia ressurge rapidamente. O padrão é comparado com valores normais medidos após as 40 horas.
3. O ponto de corte para quando a baleia está de volta ao comportamento normal é encontrado contando as medições individuais como “votando a favor ou contra” o comportamento normal. Como tal, os pesquisadores encontram o local ideal para dividir os dados da pesquisa em comportamento natural e influenciado.
Sobre o estudo
O estudo faz parte de uma colaboração de pesquisa maior entre o Instituto de Recursos Naturais da Groenlândia e o Departamento de Matemática da Universidade de Copenhague, que se concentra nos grandes mamíferos marinhos do Ártico.
Os pesquisadores incluem Lars Reiter Nielsen e Susanne Ditlevsen da Universidade de Copenhague, Outi M. Tervo e Mads Peter Heide-Jørgensen do Greenland Institute of Natural Resources e Susanna B. Blackwell da Greeneridge Sciences, Inc., Santa Bárbara, EUA
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