Het eeuwenoude mysterie van waarom anders gezonde dolfijnen, walvissen en bruinvissen stranden langs kusten wereldwijd verdiept:na een samenwerking tussen NASA-wetenschappers en mariene biologen, nieuw onderzoek suggereert dat ruimteweer niet de primaire oorzaak is van het stranden van dieren, maar het onderzoek gaat door. De samenwerking zoekt nu anderen om mee te zoeken naar de factoren die oceaanzoogdieren uit koers brengen, in de hoop misschien op een dag strandingen te voorspellen voordat ze plaatsvinden.

Wetenschappers hebben lang gezocht naar het antwoord op de vraag waarom deze dieren strand, en een recente samenwerking hoopte een duidelijke oplossing te vinden:onderzoekers uit een dwarsdoorsnede van velden verzamelden enorme datasets om te zien of verstoringen van het magnetische veld rond de aarde deze zeedieren zouden kunnen verwarren, bekend als walvisachtigen. Men denkt dat walvisachtigen het magnetische veld van de aarde gebruiken om te navigeren. Omdat intense zonnestormen het magnetische veld kunnen verstoren, de wetenschappers wilden bepalen of ze konden, door verlenging, daadwerkelijk interfereren met de interne kompassen van dieren en ze op een dwaalspoor brengen.

Tijdens hun eerste onderzoek de wetenschappers - van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland; het Internationaal Fonds voor Dierenwelzijn, of IFAW; en het Bureau of Ocean Energy Management, of BOEM - konden geen causaal verband vaststellen.

"We hebben tot nu toe geleerd dat er geen rokend wapen is, wat aangeeft dat ruimteweer de belangrijkste oorzaak is, " zei Goddard ruimteweerwetenschapper Antti Pulkkinen. "Maar er is een gevoel dat geomagnetische omstandigheden deel kunnen uitmaken van een cocktail van bijdragende factoren."

Nutsvoorzieningen, het team opent hun studie veel breder:ze vragen andere wetenschappers om deel te nemen aan hun werk en gegevens bij te dragen aan het zoeken naar de complexe reeks oorzaken voor dergelijke strandingen.

Gegevens ontginnen voor verbindingen

Massale strandingen komen over de hele wereld voor en kunnen tijdens een bepaald evenement overal van drie tot enkele honderden dieren treffen. Hoewel het een wereldwijd fenomeen is, wetenschappers hebben bepaalde hotspots geïdentificeerd:Nieuw-Zeeland, Australië, en Cape Cod, Massachusetts, die allemaal belangrijke geografische kenmerken delen, zoals glooiende stranden en fijnkorrelig sediment - factoren waarvan wordt aangenomen dat ze een rol spelen bij strandingen.

Bij strandingen met meerdere doden, autopsies onthullen dat de overgrote meerderheid van de overleden dieren gezond was voordat ze op het strand kwamen. Sommige onderzoekers veronderstellen dat groepen stranden wanneer hun sterke sociale banden hen dwingen een noodlijdend individu te volgen in ondiepe wateren.

"Walvissen en dolfijnen zijn voor ons altijd mythische symbolen geweest, " zei Desray Reeb, een marien bioloog op het hoofdkantoor van BOEM in Sterling, Virginia. "Ze zijn intelligent, sociaal en mystiek, en een intrigerende uitdaging voor ons om te begrijpen, omdat ze zo op ons lijken, en toch zo anders."

Dit specifieke onderzoek was Reebs geesteskind; ze benaderde Pulkkinen over de lancering van het onderzoeksinspanningen na het horen van zijn presentatie over ruimteweer in juni 2015. Het team concentreerde zich aanvankelijk op Cape Cod - de grootste hotspot in de Verenigde Staten - en doorzocht bijna twee decennia van IFAW-strandingswaarnemingen naast beide grond- en op de ruimte gebaseerde NASA-ruimteweergegevens.

Net zoals het weer op aarde varieert, af en toe onweer en windstoten, de steeds veranderende zon slingert soms enorme wolken van zonnemateriaal en magnetische velden de ruimte in, coronale massa-ejecties genoemd, of CME's. De effecten van deze uitbarstingen op de ruimte nabij de aarde worden gezamenlijk ruimteweer genoemd. CME's kunnen krachtige geomagnetische stormen veroorzaken als ze in het magnetische veld van de aarde botsen. Als zonnestormen en strandingen inderdaad met elkaar verbonden waren, de wetenschappers dachten dat ze patronen in de aardmagnetische activiteit van de aarde zouden kunnen detecteren in de tijd rond een stranding.

"Als we kunnen bepalen welke omstandigheden strandingen in de hand werken en een waarschuwingssysteem ontwikkelen dat herkent wanneer die factoren samenkomen, dan kunnen strandingsnetwerken in verschillende gebieden zich voorbereiden op het evenement en reddingspogingen sneller ter plaatse krijgen, " zei projectmedewerker Katie Moore, de plaatsvervangend vice-president van het IFAW voor natuurbehoud en dierenwelzijn.

Het hoofdkantoor is gevestigd in de haven van Yarmouth, Massachusetts, IFAW is actief in 40 landen, het redden van dieren en het bevorderen van natuurbehoud om een ​​veilige habitat voor dieren in het wild te waarborgen. In Cape Cod, Het IFAW heeft een robuust noodhulpprogramma ontwikkeld waarmee de overlevingskans bij strandingen in bijna 30 jaar is gestegen van 14 naar 75 procent. Overschakelen van reactieve naar voorspellende mogelijkheden, echter, zou een geheel nieuwe benadering van dierenredding betekenen. Met financiering van BOEM's Environmental Studies Program en NASA's Science Innovation Fund, het team ondernam een ​​grote datamining-inspanning om de eerste stappen te zetten in de richting van het ontwikkelen van voorspellingen.

Eerst, ze zochten naar correlaties tussen elke stranding en de vooruitzichten voor het ruimteweer op de dag van die gebeurtenis. Vervolgens, ze verschoven de ruimteweergegevens met verschillende tijdsperioden - één dag, twee dagen, 10 dagen, enzovoort - om te onderzoeken of er een vertraging is in de effecten van zonneactiviteit op strandingen.

Na analyse van alle gegevens, ontdekten de wetenschappers dat, ongeacht de verschuiving in de tijd, ruimteweer had dezelfde statistische relatie met elke stranding, wat erop wijst dat er geen duidelijk causaal verband is tussen geomagnetische activiteit en de strandingen van Cape Cod.

Terwijl de wetenschappers hadden gehoopt op een eureka-moment, de resultaten van hun analyse brachten hen er nog steeds toe om te overwegen dat, hoewel ruimteweer niet de belangrijkste oorzaak is van strandingen, het kan een van de vele factoren zijn. Het ontrafelen van interacties en gebeurtenissen in biologische scenario's vereist doorgaans ecologische perspectieven; misschien ruimteweer, ze dachten, was een noodzakelijk onderdeel van de grotere ecologische omstandigheden die leiden tot massale strandingen.

"Hoewel onze analyses aangaven dat aardmagnetische stormen waarschijnlijk geen belangrijke oorzaak zijn, het is heel moeilijk, zo niet onmogelijk, om elke mogelijke factor volledig uit te sluiten van de mix, " zei Pulkkinen. "Onze mening is dat strandingen waarschijnlijk worden veroorzaakt door een complexe combinatie van meerdere omgevingsfactoren, dus we willen een zo breed mogelijk scala aan mogelijke parameters meenemen in het vervolgonderzoek."

De zoekopdracht uitbreiden

Dieper duiken in de complexe puzzel van massale strandingen, het team besloot hun analyse uit te breiden en extra oceanografische en atmosferische datasets van NASA's aardwetenschappelijke missies op te nemen, inclusief Terra, de Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor—of SeaWIFS, voor korte en globale neerslagmeting, evenals de Geostationaire Operationele Milieusatelliet van de National Oceanic and Atmospheric Administration, of GAAT, missie. Beurtelings, het team zelf breidde zich ook uit met meer medewerkers met expertise in de steeds complexere statistische analyse die het project vereiste.

De aanvullende gegevens kunnen licht werpen op de interactieomstandigheden die het gedrag van walvisachtigen beïnvloeden. Bijvoorbeeld, getijden, wind en de temperatuur van het zeeoppervlak kunnen hun migratiegewoonten verstoren, en de kleur van de oceaan - verwijzend naar de chemische stof en het deeltjesgehalte van het water - kan veranderingen in de voedselketen weerspiegelen.

"NASA heeft toegang tot grootschalige oceanografische datasets, variërend van primaire productiviteit tot oceaantemperatuur, stroming en wind, "Zei Moore. "Voor de eerste keer, we stapelen enorme datasets op elkaar om dit probleem te bestuderen. Misschien zullen we ontdekken dat er een 'perfecte storm' is van omstandigheden die tot een stranding leiden."

Om te bepalen of ze een plausibele verklaring voor een stranding hebben gevonden, de teamstatistici bouwen modellen die proberen voorspellingen te doen binnen hun datasets. Ze verwijderen een kleine subset van de gegevens, en als hun model de ontbrekende stukken nauwkeurig kan repliceren, de wetenschappers zijn misschien op de goede weg.

"Deze omgevings- en dierobservaties zijn luidruchtige gegevens, dus wat we ook vinden, moeten we met een korreltje zout nemen, " zei Erdem Karaköylü, een Goddard Aardwetenschappelijke data-analist en oceanograaf die zich bij het team voegde tijdens de uitbreiding. “Maar het is ook een rijke dataset. Als je veel data hebt, het is gemakkelijker om weg te gooien wat niet nuttig is."

Terwijl de eerste aandacht van het team is gericht op Cape Cod, hun onderzoek heeft implicaties voor het voorkomen van strandingen over de hele wereld. Volgens Reeb, elke stranding hotspot vereist geïndividualiseerde studie, maar de factoren die strandingen beïnvloeden, kunnen wereldwijd hetzelfde zijn, zij het in verschillende mate van belang. Aanvullend, de huidige prioriteit van het team is het leggen van de basis voor toekomstige studies door methoden te ontwikkelen voor het opslaan en analyseren van meerdere datasets. Ze willen een open-sourcetool bouwen waarmee wetenschappers over de hele wereld op een vergelijkbare manier kunnen samenwerken en strandingen in hun gebied kunnen bestuderen.

Moore heeft nog steeds goede hoop dat haar team op een dag een voorspellend model zal hebben om hun reddingen te ondersteunen, waardoor ze uiteindelijk meer dieren kunnen redden. Ondertussen, het team zal doorgaan met het inspecteren van de gegevenslagen op interacties en patronen, het verdiepen van hun begrip van massale strandingen en het scheppen van een precedent voor toekomstige interdisciplinaire studies.

"In de afgelopen decennia wij wetenschappers hebben vaak geïsoleerd gewerkt, iedereen houdt vast aan zijn eigen specialiteit en beantwoordt vragen vanuit zijn perspectief, " zei Reeb. "Deze opwindende studie brengt geweldige mensen met uiteenlopende expertise samen om een ​​vraag te beantwoorden die gevolgen heeft over de hele linie."

Voor meer informatie over het lopende project, bezoek:http://spaceweathercenter.cua.edu/strandings-project.cfm