Talknuser regner ud, om hvaler opfører sig unaturligt

Når biologer sætter måleinstrumenter – såkaldte tags – på hvaler, reagerer dyrene ved at opføre sig usædvanligt – unormalt. I en periode kan de for eksempel finde på at lave mange overfladiske dyk og hurtige spjæt, som de normalt ikke ville. Det er misvisende, når formålet er at studere dyrenes normale, naturlige adfærd.

Men nu har det problem fået hjælp fra en usædvanlig kant.

”Biologerne vil jo gerne prøve at forstå dyrene som naturlige væsner, og så bliver de her reaktioner til unaturlig adfærd, der støjer i datasættet. Derfor ender de med at smide en del data ud fra tiden efter, hvalerne tagges. Med det her studie har vi foreslået en matematisk tilgang med nogle statistiske metoder, der kan bestemme præcist, hvor lidt data man behøver at smide væk,” siger   Ph.D-studerende Lars Reiter fra Institut for Matematiske Fag.

Værdifuldt for både dyr og mennesker

Med to statistiske beregninger har forskeren fundet en måde at estimere, hvornår hvaler som narhvalen og grønlandshvalen vender tilbage til deres naturlige måde at opføre sig på efter oplevelsen med at blive tagget. En metode, der også kan bruges til at studere, hvordan dyrene reagerer på andre typer af forstyrrelser.

”Den her forskning er meget værdifuld for os som havbiologer, der er interesserede i hvalernes adfærd og deres trivsel. Den giver os en standardisering af den måde, vi skelner mellem naturlig adfærd og påvirket adfærd hos hvalerne. Hidtil har vi lavet individuelle skøn, der har ramt mere eller mindre præcist,” siger havbiolog Outi Tervo fra Grønlands Naturinstitut, der har samarbejdet med matematikerne om studiet.

Med den statistiske metode undgår forskerne både at skære for meget og for lidt data væk. Beholdes for meget data, kan det forstyrre forskningens resultater, og mister man for meget, koster det både for dyr og mennesker.

”Det betyder i den grad noget forskningsmæssigt, men også økonomisk. Og så betyder det jo ikke mindst noget for dyrevelfærden i det. Hvis vi smider data væk unødigt, skal flere hvaler i sidste ende igennem oplevelsen, for at vi kan bedrive den her forskning, som i sidste ende gerne skulle være til gavn for dyrene,” lyder det fra Outi Tervo.

Idéen kom fra folketingsvalget

Hvalerne går ikke fra unormal til normal adfærd med et lille dask fra halen. Deres opførsel bliver gradvist mere normal henover en periode på typisk et døgn, og i få tilfælde over længere tid. I den overgang giver hvalens adfærd udslag på begge sider af et område, som er blevet defineret som normaladfærd for hvalen. Så hvordan finder forskerne ud af, hvor snittet skal lægges?

”Ideen kom til mig, da jeg stod i valgboksen til folketingsvalget. Hvis man låner valgsystemets logik, kan man opfatte det, som om hvalerne – eller de her datapunkter, der viser hvalens opførsel, stemmer på, hvorvidt de er inde eller ude af normalområdet,” forklarer Lars Reiter.

Ved at registrere 1 positiv ”stemme”, når opførslen er inden for normalområdet, og 1 negativ ”stemme”, når den er udenfor, kan forskeren lægge alle stemmerne sammen og finde punktet, der er mest optimalt, når antallet af stemmer går fra overvejende negativ til overvejende positiv.

For at finde frem til, hvad der er normaladfærd for hvalen bruger forskerne to tilgange. Dels ser de på hvalens dykkemønster, dels på dens acceleration og finmotorik.

Sådan beregnes dyrenes adfærd statistisk

Nogle gange er den på jagt dybt under havets overflade, andre gange cruisende stilfærdigt i overfladen. Den aktivitet, som hvalen er i gang med, er afgørende for at forstå, hvad der er et normalt energiniveau. Det tager Lars Reiters metode som noget nyt højde for:

”Hidtil har man kigget på gennemsnitsadfærd på baggrund af alle målinger. Vi placerer i stedet hvalen i en aktivitet ud fra dens bevægelser, og så bliver den vurderet ud fra en normalværdi for acceleration, der passer til aktiviteten den er i gang med. Det gør vi ved at bruge såkaldte kvantiler i stedet for gennemsnit, fordi vi på den måde kan fokusere på yderpunkter i opførslen. Jagt og hvile er fx to forskellige yderligheder i forhold til energiniveau,” forklarer Lars Reiter.

Når fokus er på hvalens dykkeprofil, ser man derimod på det mønster hvalens samlede aktiviteter danner. Ved at se på kombinationen dybde og tid vurderes det om fordelingen af forskellige typer dyk er naturlig.

Klogere på dyrenes trængsler og bedre til at undgå dem

Den databaserede tilgang, som den statistiske metode udgør, betyder ifølge havbiologen også, at forskerne nu kan udvikle bedre måder at tagge på, som er mere nænsomme.

”Vi ved allerede nu på baggrund af det her studie, at tiden vi bruger på at få udstyret på, er én vigtig faktor for, hvor meget dyrene er præget efterfølgende. Derfor kan vi sætte nogle grænsetider op – hvor vi opgiver og sætter hvalen fri, hvis det tager mere end X antal minutter, lyder det fra Outi Tervo.

Og så kan et skift væk fra individuelle skøn til en matematisk standard også betyde bedre vurderinger fra det veterinære tilsyn, som forskningsprojekter, der benytter tags, er pålagt at gennemgå.

”Metoden vil også gøre den dyreetiske godkendelse, som et veterinært tilsyn er, mere databaseret og præcis. Så der er ingen tvivl om, at denne her forskning er et fremskridt for dyrenes velfærd,” siger havbiologen.

*

Ekstra info: Et vigtigt instrument i en fremtid med mindre is og flere mennesker

Som følge af klimaforandringer er narhvalernes og grønlandshvalernes naturlige habitat i Arktis ved at ændre sig. Isen svinder ind år for år, og det øger den menneskelige aktivitet i områder, som hvalerne tidligere havde for sig selv. Her kan forskernes metode også blive et vigtigt instrument og bidrage til en større forståelse af konsekvenserne.

”Den giver os mulighed for at undersøge, hvordan forskellige menneskelige aktiviteter påvirker hvalerne. Det kan være eksterne støjkilder, som vi kan placere i tid og sted som en sprængning eller et skib, der passerer. Det kan også være lyde og aktiviteter, som vi selv udsender. Med Lars’ algoritme kan vi få et klart billede af, hvordan det præger dyrene,” lyder det fra Outi Tervo.

Den øgede aktivitet vil medføre mere støj i havet, og havbiologerne er derfor optagede af, hvordan det vil påvirke de store havdyr som narhvalen, der er utrolig lydsensitiv. Derfor bliver studierne og den nye metode kun vigtigere de kommende år, hvis man spørger medforfatter og vejleder professor Susanne Ditlevsen.

”Klimaforandringer betyder, at der er mere menneskeskabt aktivitet i hvalernes leveområder i Arktis. Områder, der før var ufremkommelige, kan nu nås af mennesker, fordi isen smelter. Vi vil gerne vurdere om det skræmmer og forstyrrer dyrene, men det er ikke klart hvordan. Her kan de nye metoder bruges til at bedømme over hvor store afstande, de bliver påvirket, og sætte nogle standarder for hvor langt væk fra dyrenes habitat forskellige aktiviteter bør foregå,” siger Susanne Ditlevsen.

Fakta: Statistisk metode med to matematiske beregninger og ét skæringspunkt.

Den statistiske metode kan forstås overordnet som beregninger med to typer data fra tags – acceleration og dybde, og en måde at lægge det sammen på, der finder det optimale skæringspunkt.

1. Acceleration fortæller om hvalens energiniveau og bevægelser (”jerks”). Pejlemålene for naturlig adfærd er her opdelt efter hvalens aktivitet, så fx et højt energiniveau registreres som naturligt i forbindelse med jagt, men ikke i forbindelse med hvile.

2. Hvalens dykkeprofil måles i dybde og tiden brugt på et dyk. Timelige nedslag i en 40 timers periode viser et mønster af forskellige typer dyk –  fx U-dyk, hvor hvalen bliver i dybden noget tid eller V-dyk, hvor hvalen hurtigt søger overfladen. Mønsteret sammenholdes med normalværdier målt efter de 40 timer.

3. Skæringspunktet for hvornår hvalen er tilbage i normal adfærd findes ved at sammentælle de enkelte målinger som ”stemmer for eller imod” normal adfærd. På den måde finder forskerne det optimale sted at opdele forskningsdataet i naturlig og påvirket adfærd.

Om studiet:

Studiet er en del af et større forskningssamarbejde mellem Grønlands Naturinstitut og Institut for Matematiske Fag på Københavns Universitet, med fokus på Arktis store havpattedyr.

Bag forskningen er Lars Reiter Nielsen og Susanne Ditlevsen fra Københavns Universitet, Outi M. Tervo og Mads Peter Heide-Jørgensen fra Grønlands Naturinstitut og Susanna B. Blackwell fra Greeneridge Sciences, Inc., Santa Barbara, USA