Вековая тайна того, почему здоровые в остальном дельфины, киты и морские свиньи выбрасываются на берег по всему миру, углубляется: после сотрудничества между учеными НАСА и морскими биологами новое исследование показало, что космическая погода не является основной причиной выброса животных на берег. но исследования продолжаются. Сотрудничество теперь ищет других, чтобы присоединиться к их поиску факторов, которые сбивают морских млекопитающих с курса, в надежде, возможно, когда-нибудь предсказать выбросы на мель до того, как они произойдут..
Ученые долго искали ответ на то, почему эти животные выбрасываются на берег, и одно недавнее сотрудничество надеялось найти четкое решение: исследователи из поперечного сечения полей объединили массивные наборы данных, чтобы увидеть, есть ли возмущения в магнитном поле. вокруг Земли может быть то, что смущает этих морских существ, известных как китообразные. Считается, что китообразные используют магнитное поле Земли для навигации. Поскольку интенсивные солнечные бури могут нарушать магнитное поле, ученые хотели определить, могут ли они, в более широком смысле, на самом деле вмешиваться во внутренние компасы животных и сбивать их с пути..
В ходе своего первого исследования ученые из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд; Международный фонд защиты животных или IFAW; и Bureau of Ocean Energy Management, или BOEM, не смогли установить причинно-следственную связь.
«На данный момент мы узнали, что нет неопровержимых доказательств того, что космическая погода является основной движущей силой», - сказал Антти Пулккинен, специалист по космической погоде Годдарда. «Но есть ощущение, что геомагнитные условия могут быть частью коктейля способствующих факторов».
Теперь команда открывает свое исследование гораздо шире: они просят других ученых принять участие в их работе и предоставить данные для поиска сложного набора причин таких зависаний.
Майнинг данных для подключений
Массовые выбросы на берег происходят по всему миру и могут затронуть от трех до нескольких сотен животных во время любого события. Хотя это глобальное явление, ученые определили некоторые горячие точки: Новая Зеландия, Австралия и Кейп-Код, штат Массачусетс, все из которых имеют общие ключевые географические характеристики, такие как наклонные пляжи и мелкозернистые отложения - факторы, которые, как считается, играют роль в выбросах на берег.
При выбросах на берег, связанных с многочисленными смертями, вскрытие показывает, что подавляющее большинство умерших животных были здоровы до того, как их выбросило на берег. Некоторые исследователи предполагают, что группы оказываются в затруднительном положении, когда их сильные социальные связи заставляют их следовать за бедствующим человеком на мелководье.
«Киты и дельфины всегда были для нас мифическими символами», - сказал Десрей Риб, морской биолог из штаб-квартиры BOEM в Стерлинге, штат Вирджиния. «Они умны, общительны и мистически, и представляют собой интригующую проблему для нас, чтобы понять, потому что они так похожи на нас, и в то же время такие разные."
Это конкретное расследование было детищем Риба; она обратилась к Пулккинену с предложением начать исследовательскую работу после того, как услышала его презентацию о космической погоде в июне 2015 года. Первоначально команда сосредоточилась на Кейп-Код - самой горячей точке в Соединенных Штатах - и просеяла почти два десятилетия наблюдений IFAW за мельчайшими объектами наряду с наземными объектами. и космические данные НАСА о космической погоде.
Подобно тому, как погода на Земле меняется, иногда принося грозы и порывистые ветры, постоянно меняющееся Солнце иногда выбрасывает в космос массивные облака солнечного материала и магнитных полей, называемые выбросами корональной массы или КВМ. Воздействие этих извержений на околоземное пространство в совокупности известно как космическая погода. CME могут вызвать мощные геомагнитные бури, если они врежутся в магнитное поле Земли. Если бы солнечные бури и выбросы на берег действительно были связаны, ученые думали, что они могли бы обнаружить закономерности в геомагнитной активности Земли во время, предшествующее случаю выброса на берег.
«Если мы сможем определить, какие условия способствуют посадкам на мель, и разработаем систему оповещения, которая распознает, когда эти факторы объединяются, то сети, оказавшиеся в разных районах, смогут подготовиться к этому событию и быстрее приступить к спасательным работам», - сказал он. соавтор проекта Кэти Мур, заместитель вице-президента IFAW по охране природы и защите животных.
Со штаб-квартирой в порту Ярмут, штат Массачусетс, IFAW работает в 40 странах, спасая животных и содействуя сохранению дикой природы, чтобы обеспечить безопасную среду обитания. В Кейп-Коде IFAW разработал надежную программу реагирования на чрезвычайные ситуации, которая почти за 30 лет увеличила показатель выживаемости при посадке на мель с 14 до 75 процентов. Однако переход от реактивных к прогностическим возможностям представляет собой совершенно новый подход к спасению животных. По словам Пулккинена, при финансовой поддержке Программы экологических исследований BOEM и Фонда научных инноваций НАСА команда провела крупное исследование. «Мы считаем, что скручивание, вероятно, вызвано сложной комбинацией множества факторов окружающей среды, поэтому мы хотим включить в последующее исследование как можно более широкий диапазон возможных параметров."
Расширение поиска
Погружаясь глубже в сложную загадку массовых выбросов на мель, команда решила расширить свой анализ и включить дополнительные наборы океанографических и атмосферных данных из миссий НАСА по изучению Земли, включая Terra, датчик с широким полем зрения для наблюдения за морем. - или для краткости SeaWIFS - и Global Precipitation Measurement, а также миссию Национального управления океанических и атмосферных исследований по геостационарному оперативному экологическому спутнику, или GOES. В свою очередь, сама команда также расширилась за счет большего количества сотрудников, обладающих опытом во все более сложном статистическом анализе, которого требовал проект.
Дополнительные данные могут пролить свет на взаимодействующие условия, влияющие на поведение китообразных. Например, приливы, ветры и температура поверхности моря могут нарушить их миграционные привычки, а цвет океана - относящийся к химическому составу воды и содержанию частиц - может отражать изменения в пищевой цепи.
«НАСА имеет доступ к крупномасштабным наборам океанографических данных, начиная от первичной продуктивности и заканчивая температурой океана, течениями и ветром», - сказал Мур. «Впервые мы собираем огромные наборы данных для изучения этой проблемы. Может быть, мы обнаружим, что существует «идеальный шторм» условий, которые приводят к посадке на мель».
Чтобы определить, нашли ли они правдоподобное объяснение застревания, статистики команды строят модели, которые пытаются делать прогнозы в рамках своих наборов данных. Они удаляют небольшое подмножество данных, и если их модель может точно воспроизвести недостающие фрагменты, ученые могут оказаться на правильном пути.
«Эти наблюдения за окружающей средой и животными являются зашумленными данными, поэтому все, что мы находим, мы должны воспринимать с недоверием», - сказал Эрдем Каракёйлю, аналитик данных по науке о Земле Годдарда и океанограф, который присоединился к команде во время ее расширения.. «Но это также богатый набор данных. Когда у вас много данных, легче отбросить то, что бесполезно."
В то время как первоначальное внимание команды было обращено на Кейп-Код, их исследования имеют значение для предотвращения посадок на мель по всему миру. По словам Риба, каждая горячая точка скручивания требует индивидуального изучения, но факторы, влияющие на скручивание, могут быть одинаковыми в глобальном масштабе, хотя и с разной степенью важности. Кроме того, текущим приоритетом команды является создание основы для будущих исследований путем разработки методов хранения и анализа нескольких наборов данных. Они предполагают создать инструмент с открытым исходным кодом, который позволит ученым со всего мира сотрудничать и изучать сходные процессы в своей области.
Мур все еще надеется, что ее команда когда-нибудь получит прогностическую модель для поддержки своих спасательных операций, что в конечном итоге позволит им спасти больше животных. Тем временем команда продолжит проверять слои данных на наличие взаимодействий и закономерностей, углубляя свое понимание массовых цепочек и создавая прецедент для будущих междисциплинарных исследований.
«В прошлые десятилетия мы, ученые, часто работали изолированно, каждый придерживался своей специальности и отвечал на вопросы со своей точки зрения», - сказал Риб. «Это увлекательное исследование объединяет замечательных людей с разным опытом, чтобы ответить на вопрос, который имеет разветвления по всем направлениям».