在西格陵兰岛的迪斯科湾，弓头鲸被贴上了标签，以跟踪它们的运动和潜水行为。图片来源:Mads Peter Heide-Jørgensen
科学家将混沌理论应用于ico的运动尼克北极鲸和发现了一个24小时的潜水周期和远程(约100公里)同步。
最近的一项研究揭示了弓头鲸行为的复杂模式，表明24小时的深度潜水周期是同步的与春季猎物运动的联系。科学家们利用混沌理论揭示了这一模式，并观察到两只鲸鱼在远距离上协调潜水，这表明这些北极巨人之间存在复杂的社会结构和可能的声音交流。
弓头鲸是世界上最大、最长寿的哺乳动物之一。它们在北冰洋的海洋生态系统中扮演着至关重要的角色，但人们对它们的觅食和潜水行为知之甚少。现在，在一篇即将发表在《物理评论研究》杂志上的论文中，来自日本、格陵兰岛和丹麦的一组科学家发现了鲸鱼的行为模式，这可能为它们如何觅食和社交提供线索。
给弓头鲸做标记。图片来源:Mads Peter Heide-Jørgensen
北海道大学北极研究中心的Evgeny A. Podolskiy副教授、奥胡斯大学生态科学系的Jonas Teilmann教授和格陵兰自然资源研究所鸟类和哺乳动物系的Mads Peter hede - j ørgensen教授研究了在西格陵兰岛Disko湾标记的12头露脊鲸144天的潜水记录。因为鲸鱼的潜水行为可以被看作是一种混乱的、自我持续的振荡，它平衡了深海对食物的需求和水面对氧气的需求，研究人员使用了一种动态系统混沌方法来揭示这种明显无序的集体行为中的模式。
西格陵兰迪斯科湾12头被标记的弓头鲸的深度记录(数据相对于年初，与年份无关)。图片来源:Evgeny A. Podolskiy, Jonas Teilmann, Mads Peter Heide-Jørgensen物理评论研究。2024年8月15日
他们的分析发现了一个24小时的春季潜水周期，鲸鱼在下午游到最深的地方，以追踪猎物每天向水面移动的情况，这种现象被称为diel垂直迁移。
Heide-Jørgensen说:“我们发现，在春天的白天，觅食的鲸鱼会潜得更深，这种潜水行为显然与它们垂直迁徙的猎物同步。”“到目前为止，春季还没有出现这种情况，秋季也存在矛盾。”
同步的主要事件(通过相位差量化)发生在鲸鱼保持在最大声学通信范围约130公里(黑线;绿色/红色阴影表示声音接触可能/不可能的地方)。图片来源:Evgeny A. Podolskiy, Jonas Teilmann, Mads Peter Heide-Jørgensen物理评论研究。2024年8月15日
惊人的同步模式免疫潜水
研究小组还令人惊讶地发现，两只弓头鲸在一周的时间里同步潜水，即使它们相隔大约100公里。这一对——一只雌性和一只性别不明——有时相距5公里，有时相距数百公里，但它们会在长达一周的时间里紧密地安排它们的潜水时间，尽管深度不同。当它们在彼此的声音范围内(可能超过100公里)时，可以观察到这种同步，尽管研究人员没有记录鲸鱼的声音来确定它们是否在相互作用，因为这仍然是一项具有技术挑战性的任务。
(左起)Evgeny A. Podolskiy, Jonas Teilmann, Mads Peter Heide-Jørgensen。图片来源:Evgeny A. Podolskiy, Jonas Teilmann, Mads Peter Heide-Jørgensen
“没有直接的观察，比如两只鲸鱼的录音，就不可能确定它们是否在交换叫声，”泰尔曼说，“然而，观察到的地下行为可能是支持佩恩和韦伯1971年提出的长须鲸远距离信号的声学群体理论的第一个证据。”
“声音上有联系的鲸鱼似乎是单独潜水的，但实际上是在一起的，这种可能性令人费解。Podolskiy总结道:“我们的研究确定了一个研究这种混乱移动、不受约束的海洋动物的社会性和行为的框架，我们鼓励研究界收集更多的同步标签数据，以确认我们的解释是否合适。”
参考文献:Evgeny A. Podolskiy, Jonas Teilmann和Mads Peter Heide-Jørgensen合著的《弓头鲸的同步》，Physical Review Research。
