Forskare har använt kaosteorins matematiska ekvationer för att analysera data från långtidsövervakning av en elektroniskt märkt narval. De har extraherat tidigare oupptäckta dygnsmönster inom vad som från början verkade vara oregelbundet dykning och vilobeteende på ytan, med hjälp av register som sträcker sig över 83 dagar.

"Medan djurburna havssensorer fortsätter att avancera och samla in mer data, finns det en brist på adekvata metoder för att analysera register över oregelbundet beteende", säger Hokkaido-universitetets geofysiker Evgeny A. Podolskiy, första författare till forskningen publicerad i tidskriften PLOS Computational Biology .

Podolskiy utvecklade proceduren för att hitta beteendemönster i till synes svårbehandlad komplexitet tillsammans med Mads Peter Heide‐Jørgensen vid Greenland Institute of Natural Resources.

Narvalar (Monodon monoceros) är relativt små valar som finns i arktiska hav, kända för sina långa enkla betar och kallas havets enhörningar. De är en av de mest hotade arktiska arterna på grund av klimatförändringar, mänsklig aktivitet och predation av sådana invasiva arter som späckhuggare. Narvalarna är kända för att göra dyk till extrema djup på mer än 1 800 meter. Deras livscykel är tätt kopplad till havsisen, som snabbt minskar.

Podolskiy och Heide‐Jørgensen kombinerade sina expertis inom signalbehandling och biologgning för att förstå hela mångfalden av beteenden hos en satellitmärkt narval. Matematiska tekniker som utvecklats som en del av kaosteorin kan tolka komplicerat och till synes kaotiskt beteende i dynamiska system för att avslöja tillstånd som kallas "attraherande", som systemen tenderar att utvecklas mot. Tillvägagångssättet identifierar i huvudsak betydande mönster som annars skulle vara svåra att upptäcka.

Analysen av beteendet hos den elektroniskt märkta narvalen, inspirerad av Podolskiys tidigare arbete om turbulens, avslöjade ett dagligt aktivitetsmönster och hur det påverkades av skiftande årstid, egenskaper hos narvalens beteende som tidigare inte kändes igen. Djuret vilade närmare ytan vid middagstid, men när de dykte vid den tiden var dyken mycket djupa. Under skymningen och på nätterna blev dyken ytligare men också mer intensiva, möjligen på grund av jakten på bläckfisk, som är känd för daglig vertikal migration. Man fann också att ökad havsis begränsar narvalens ytaktivitet och är korrelerad med mer intensiv dykning.

"Vårt tillvägagångssätt är relativt enkelt att implementera och kan kartlägga och märka långtidsdata, identifiera skillnader mellan beteendet hos enskilda djur och olika arter, och även upptäcka störningar i beteende orsakade av förändrade influenser", föreslår författarna.

Forskarna förväntar sig att deras nya metod kan vara särskilt användbar för att bedöma utmaningarna för narvalar och andra arktiska djur som klimatförändringar och förlusten av havsis utgör. Sådan information kan visa sig vara avgörande för att anta policyer för att skydda hotade arter inför naturliga förändringar och ökad mänsklig aktivitet. + Utforska vidare

Narvalar tillbringar minst halvtid med att dyka efter mat, kan fasta i flera dagar efter måltid