用统计学来计算鲸鱼是否行为怪异
研究人员将测量仪器放在鲸鱼身上，以便更好地了解动物以及我们人类影响它们的方式。鸣谢:Carsten Egevang，格陵兰自然资源研究所
（神秘的地球uux.cn）据哥本哈根大学：对于野生鲸鱼来说，我们人类可能是可怕的熟人。这包括海洋生物学家用测量仪器标记它们，以便更好地了解它们。这些经历会让鲸鱼在一段时间内行为反常。这种行为会影响研究质量，并凸显动物伦理困境。现在，哥本哈根大学的研究人员已经找到了用数学解决这些问题的方法。这项工作发表在《生态与进化》杂志上。
也许你已经试过带一只嚎叫的狗或暴躁的猫去看兽医。不管你最高尚的意图是什么，你的宠物的经历可能也同样不愉快。动物以自己的方式对未知事物做出反应。对于像独角鲸和弓头鲸这样的鲸类动物来说，当它们遇到人类产生的噪音，如船舶噪音或北大西洋的采矿爆炸时，或者当它们被善意的海洋生物学家捕获时，情况没有什么不同，这些生物学家只是想更好地了解它们。
当生物学家用测量设备“标记”鲸鱼时，这些动物表现得异常——反常。例如，在被标记后的一段时间里，它们可能会进行许多非典型的浅潜和快速急跳。当目标是研究动物的正常和自然行为时，这种行为是误导的。
问题是从一个不寻常的角落获得帮助。
“生物学家试图将动物理解为自然生物，但它们的反应变成了不自然的行为，在数据集中产生了噪音。正因为如此，鲸鱼被标记后的大量数据最终被丢弃。在这项研究中，我们提出了一种使用统计方法的数学方法，可以准确地确定需要保留多少数据，”数学系的博士生Lars Reiter说。
对人类和动物都很有价值
通过两次统计计算，研究人员找到了一种方法来估计像独角鲸和弓头鲸这样的鲸鱼在被标记后何时会恢复它们的自然行为。这种方法也可以用来研究动物如何对其他类型的干扰做出反应。
“这项研究对我们这些对鲸鱼的行为和健康感兴趣的海洋生物学家来说非常有价值。它为我们提供了一个标准的方法来区分鲸鱼的自然行为和受影响的行为。到目前为止，我们已经做了或多或少准确的个人估计，”格陵兰自然资源研究所的海洋生物学家Outi Tervo说，他与数学家们合作进行了这项研究。
统计方法允许研究人员避免丢弃过多或过少的数据。如果保留太多数据，会干扰研究结果，如果丢失太多数据，动物和人类都会付出代价。
“这在研究方面很重要，在经济上也很重要。同样重要的是，这对动物福利也有意义。如果我们丢弃不必要的数据，更多的鲸鱼最终将不得不经历我们进行这项研究的经历，这最终意味着有益于动物，”Outi Tervo说。
这个想法来自一次议会选举
鲸鱼的行为不会随着尾巴的摆动而从异常变为正常。他们的行为逐渐正常化，通常需要一天的时间，少数情况下需要更长的时间。在这一转变过程中，鲸鱼的行为表现在被指定为正常鲸鱼行为的区域的两侧。那么，科学家们如何找出在哪里进行切割呢？
“这个想法是我在议会选举期间站在投票站时产生的。借用选举系统的逻辑，你可以认为鲸鱼——或者这些显示鲸鱼行为的数据点——就它们是否在正常范围内进行投票，”Lars Reiter解释道。
当行为在正常范围内时，记录1个积极的“投票”,当行为在正常范围外时，记录1个消极的“投票”,科学家可以将所有的投票相加，并找到投票数从主要的消极变为积极的时刻。
研究人员使用两种方法来确定正常的鲸鱼行为。在某种程度上，他们观察鲸鱼的潜水模式，以及它的加速和精细运动技能。
如何统计计算动物的行为
有时它在深海中捕猎，而有时它在海面上安静地巡游。鲸鱼从事的活动对于理解它正常的能量水平至关重要。Lars Reiter的方法将这一点作为新的东西来考虑。
“以前的研究侧重于平均行为，而我们将鲸鱼置于基于其运动的活动中——基于与所从事的特定活动相匹配的加速度正常值对其进行评估。我们通过使用分位数而不是平均值来做到这一点，因为它们允许我们关注极端行为。例如，就能量水平而言，狩猎和休息是对立的两个极端，”Lars Reiter解释道。
当焦点放在鲸鱼的潜水侧面时，另一方面，你看的是鲸鱼整体活动形成的模式。通过结合深度和时间，人们可以评估不同潜水类型的分布是否自然。
对动物的艰难处境更加了解，也更善于回避它们
根据海洋生物学家的说法，以统计方法为代表的基于数据的方法也意味着研究人员现在可以开发更好、更温和的标记方法。
“根据这项研究，我们已经知道，我们戴上设备所花的时间是影响动物后来受影响程度的一个重要因素。因此，我们可以设定一些时间限制——如果超过允许的X分钟，我们就停下来放生鲸鱼。
从个人评估到数学标准的转变也意味着更好的兽医监督评估，这是使用标签的研究项目必须通过的。
“该方法将使兽医检查的伦理批准更加基于数据和精确。所以，毫无疑问，这项研究是动物福利的一大进步，”海洋生物学家说。
具有两个数学计算和一个交集的统计方法
统计方法通常可以理解为使用两种类型的标记数据(加速度和深度)的计算，以及一种将其相加以找到最佳交点的方法。
加速度告诉我们能量水平和鲸鱼的运动(“跳动”)。自然行为的指标是根据鲸的活动来划分的，例如，高能量水平被记录为与狩猎有关的自然行为，而与休息无关。
鲸鱼的潜水轮廓是用深度和潜水时间来衡量的。超过40小时的时间影响显示了不同类型潜水的模式——例如，U型潜水，鲸鱼在深度停留一段时间，或者V型潜水，鲸鱼迅速浮出水面。将该模式与40小时后测量的正常值进行比较。
鲸鱼何时恢复正常行为的分界点是通过计算个体测量值来确定的，即“投票赞成或反对”正常行为。因此，研究人员找到了将研究数据分为自然行为和受影响行为的最佳位置。
