Новые технологии открыли новые горизонты в удаленном сборе данных слежения за животными.
На Байкале 25 июля стартовало масштабное исследование нерпы – индикатора благополучия экосистемы озера.
Исследователи давно пытались проследить за животными, перемещающимися по окружающей среде. Однако до относительно недавнего времени такие усилия ограничивались короткими расстояниями и временем у видов, достаточно крупных, чтобы нести большие батареи и передатчики.
Одним из спонсоров исследований выступил бренд воды Legend of Baikal. На нерп помещались датчики, следящие за их перемещением. Эта технология открывает возможности для научных открытий и инновационного подхода к изучению экологии.
Умные технологии в экозамерах
Благодаря усовершенствованным технологиям, отслеживание животных стало частью больших данных не только за счет траекторий движения со спутника, но и за счет установки датчиков на животных и интеграции данных дистанционного зондирования об окружающей среде, в которой перемещаются эти животные. Эти новые данные открывают широкий спектр новых научных вопросов об экологии, эволюции и физиологии и позволяют использовать животных в качестве датчиков окружающей среды.
Данные о перемещениях с высоким временным разрешением также могут документировать краткие, но важные контакты между животными, создавая новые возможности для изучения межвидовых взаимодействий, таких как конкуренция и хищничество. Миниатюрные датчики помогают снизить воздействие устройств на испытуемых, улучшая тем самым научные результаты. Как и в других дисциплинах, стремительный рост объема и разнообразия данных создал новые проблемы и возможности для управления информацией, интеграции и анализа. В захватывающем междисциплинарном толчке биологи, статистики и компьютерщики начали разрабатывать новые инструменты, которые уже приводят к научным открытиям. Резкий рост объема и разнообразия данных создал новые проблемы и возможности для управления, интеграции и анализа информации. В захватывающем междисциплинарном стыке биологи, статистики и IT начали разрабатывать новые инструменты.
Численность нерп сегодня определяется условно от 60 до 130 тысяч особей, что не очень точно. Местные жители говорят о росте популяции, исходя из точечных личных наблюдений. Да и хищная нерпа, не боящаяся нападать на сети рыболовов, не пользуется у них большой любовью. Но возможно этим милым животным на самом деле может грозить вымирание, если не будут предприняты меры. Нерпа характеризуется как «животное, нуждающаяся в особом внимании к его состоянию в природной среде». Также нерпа отмечена как «вид, близкий к исчезновению» в Красном списке Международного союза охраны природы. Известно, что в последние годы нерпы страдают от теплых зим: из-за повышенных зимних температур нерпам не хватает льда, пригодного для размножения. А когда людей вокруг становится больше с каждым годом — нерпам тяжело адаптироваться, они уходят с насиженных мест, ищут новые укромные уголки.
Помимо самого выживания нерп, остро стоит вопрос о их взаимоотношениях с соседом по озеру — омулем. Последние годы популяция омуля снижается, в этом можно винить ухудшение экологии и браконьерство. Обвинения в адрес нерп на этот счет не совсем оправданны, рыба для них скорее лакомство, а основная пища – ракообразные. При этом нерпа замыкает пищевые цепи экосистемы Байкала (является хищником высшего порядка), а значит – очень чувствительна к изменениям в нижележащих компонентах экосистемы и может являться индикатором состояния всего Байкала.
Белые пятна в истории и науке
Несмотря на существенную значимость нерпы в экосистеме, в сведениях о ней ещё остаётся огромное количество белых пятен. Назрела необходимость в наблюдениях и экспертном анализе, основанном на желании помочь природе Байкала, а не на коммерческом интересе рыбаков. А главное, эти данные должны собираться ежегодно, должна быть выявлена динамика.
Мария Соловьёва, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории поведения и поведенческой экологии млекопитающих Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук (ИПЭЭ РАН) и научный руководитель программ исследований настоящих тюленей отмечает: « Аналогичное исследование проводилось по нерпе еще в 90-е годы, но тогда возможности ученых технически были очень ограничены. Затем, спустя почти тридцать лет в 2019 году, мы установили на нерпу более современные датчики. В 2021 году работа была продолжена, совсем недавно мы вернулись из экспедиции, которая продолжалась почти месяц. За это время нам удалось отловить нерп, установить спутниковые передатчики и провести отбор образцов для различных исследований. Важно проводить именно комплексные исследования, которые включают как исследования использования пространства животными, так и оценку состояния их здоровья, а также состояние их среды обитания. Надеемся, что до конца марта к нам будут поступать данные о перемещениях нерп, и уже в апреле мы сможем говорить о первых выводах, сделанных на основании этих данных. Но такая масштабная работа не состоялась бы без сотрудничества с байкальским филиалом ФГБНУ ВНИРО и ФГБУ «Заповедное подлеморье». Мы выражаем им огромную благодарность за помощь в проведении работ.
Программа исследования – смотреть во всех сторон
Во время полевого этапа проводились визуальные наблюдения за лежбищем байкальской нерпы.
Параллельно с визуальными наблюдениями при хороших погодных условиях проводился учёт с помощью беспилотного летательного аппарата (дрона). Это позволит досчитать тех животных, которые в момент визуального учёта находились под водой – а значит, более точно определить численность нерпы.
«Мы рады поддержать серьезные профессиональные исследования легендарного озера. Сегодня Байкал хранит еще много тайн, мы поразительно мало знаем о его экосистеме, а ведь так важно поддерживать ее хрупкий баланс. Тем более это важно для нас, так как вода Legend of Baikal добывается из глубин озера, нам важно, чтобы озеро оставалось чистым, а его биоразнообразие сохранялось. Желаем ученым ярких открытий и хорошей погоды», – сказала Анна Лефевр, Директор по маркетингу бренда.
Ранее данные, полученные от диких особей, были слишком скудными, чтобы точно описать эти явления. Последние поколения устройств слежения устранили эти ограничения, и теперь можно практически непрерывно регистрировать перемещения животных с помощью мониторов, оснащенных устройствами глобальной системы позиционирования (GPS) (обычно называемыми «метками»). Это увеличенное временнОе разрешение привело к важному пониманию того, как и почему движутся животные. Добавление дополнительных датчиков к меткам дополняет данные о движении акселерометрической, физиологической или экологической информацией, обеспечивая комплексное представление о животном и его окружающей среде.
Новые технологии превратили изучение передвижения животных в сферу больших данных, и ожидается, что экспоненциальный рост объемов данных продолжится в ближайшее десятилетие. Получение данных о перемещении и поведении помеченных животных в реальном времени коренным образом меняет способы использования учеными, менеджерами и природоохранными группами информации об отслеживании животных. Такие данные от помеченных животных также могут стать инструментом для привлечения общественного интереса к проблемам экологии.
На связи нерпа
Самый современный метод исследования жизни животных в течение года и выявление регионов, которые для них наиболее важны в различные сезоны года – применение спутниковых передатчиков. Передатчик приклеивается на нерпу и до следующей линьки передаёт информацию о её местоположении. На основании этих данных можно строить миграционные маршруты нерпы и выявлять её предпочтения в течение года. После получения данных за полгода и их математической обработки, данные исследования будут представлены научной общественности. Сейчас ученые активно заняты наблюдениям за 17 животными. В проведении исследований также участвовали байкальский филиал ФГБНУ ВНИРО и ФГБУ «Заповедное подлеморье».
Что дальше?
Будущее уже наступило. Примеров тому масса. Университет Гриффита, Квинсленд (Австралия), реализует два инновационных проекта, в которых используются высокотехнологичные решения для защиты коал от угроз столкновений с транспортными средствами и лесных пожаров. Технологии искусственного интеллекта и распознавания лиц помогают проанализировать, как коалы пересекают дороги с интенсивным движением. А африканским ученым, благодаря датчикам, установленным на птицах носорогах удалось доказать их важную роль в сохранении лесов.
На наших глазах начинается новый век науки о слежении за животными и, возможно, ближайшие годы будут временем беспрецедентных захватывающих открытий. Технологии продолжают улучшать нашу способность отслеживать животных. Датчики все меньшего размера будут собирать больше данных, менее инвазивно, о большем количестве животных. Этот новый подход, который рассматривает животных как естественных сенсоров окружающей среды, может помочь нам изучать нашу планету совершенно новыми способами. Исследования на базе больших данных, которые только начинаются, станут обычным явлением. Если аналитические разработки будут идти в ногу со временем, станет возможным разрабатывать прогностические модели в реальном времени, которые интегрируют предпочтения среды обитания, двигательные и сенсорные способности в прогнозы передвижения. Масштабная программа мониторинга нескольких видов обеспечит новое понимание нашего мира через шестое чувство глобального коллектива животных. Ожидается, что эта область вскоре достигнет точки трансформации, когда эти исследования не только информируют нас об определенных видах животных, но и позволят животным научить нас новому виденью мира.
