Отслеживание миграции животных используется в биологии дикой природы , биологии охраны природы , экологии и управлении дикой природой для изучения поведения животных в дикой природе. Одним из первых методов было кольцевание птиц , когда на лапах птиц размещались пассивные идентификационные метки, чтобы идентифицировать птицу при будущей поимке и выпуске. Радиослежение предполагает прикрепление к животному небольшого радиопередатчика и отслеживание сигнала с помощью приемника RDF . Сложные современные методы используют спутники для отслеживания помеченных животных и GPS-метки, которые записывают местоположение животного. С появлением Интернета вещей появилась возможность создавать устройства, специфичные для конкретного вида или того, что необходимо отслеживать. Одной из многих целей исследований миграции животных было определение того, куда направляются животные; однако исследователи также хотят знать, почему они идут «туда». Исследователи смотрят не только на миграцию животных, но и на то, что находится между конечными точками миграции, чтобы определить, перемещается ли вид в новые места на основе плотности пищи, изменения температуры воды или других стимулов, а также способности животного адаптироваться к этим условиям. изменения. Отслеживание миграции является жизненно важным инструментом в усилиях по контролю воздействия человеческой цивилизации на популяции диких животных, а также предотвращению или смягчению продолжающегося исчезновения видов, находящихся под угрозой исчезновения .
Осенью 1803 года американский натуралист Джон Джеймс Одюбон задался вопросом, возвращаются ли перелетные птицы каждый год в одно и то же место. Поэтому он обвязал веревкой ногу птицы, прежде чем она полетела на юг. Следующей весной Одюбон увидел, что птица действительно вернулась.
Сегодня учёные до сих пор прикрепляют метки, например металлические ленты, для отслеживания передвижения животных. Металлические ленты требуют повторного отлова животных, чтобы ученые могли собрать данные; таким образом, данные ограничены точками выпуска и назначения животного.
Новейшие технологии помогли решить эту проблему. Некоторые электронные метки излучают повторяющиеся сигналы, которые улавливаются радиоустройствами или спутниками , в то время как другие электронные метки могут включать в себя архивные метки (или регистраторы данных). Ученые могут отслеживать местонахождение и перемещение помеченных животных, не перехватывая их, используя эту технологию RFID или спутники. Эти электронные метки могут предоставить большой объем данных. Современные технологии также имеют меньшие размеры, что сводит к минимуму негативное воздействие метки на животное. [1]
Слежение за животным с помощью радиотелеметрии предполагает использование двух устройств. Телеметрия , как правило, предполагает использование передатчика , который прикрепляется к животному и посылает сигнал в виде радиоволн , как это делает радиостанция . [2] Ученый может разместить передатчик вокруг лодыжки , шеи , крыла , панциря или спинного плавника животного . В качестве альтернативы они могут имплантировать его хирургическим путем, поскольку внутренние радиопередатчики имеют преимущество: они остаются неповрежденными и функционируют дольше, чем традиционные приспособления, будучи защищенными от изменений окружающей среды и износа. [3] Передатчик обычно использует частоту в диапазоне ОВЧ , поскольку антенны в этом диапазоне имеют небольшие размеры. Для экономии заряда батареи передатчик обычно передает короткие импульсы, примерно один в секунду. Сигнал принимает специализированный радиоприемник , называемый приемником радиопеленгации (RDF). Приемник обычно находится в грузовике , квадроцикле или самолете . [2] Приемник имеет направленную антенну (обычно простую антенну Яги ), которая принимает наиболее сильный сигнал в одном направлении, а также некоторые средства индикации силы принимаемого сигнала либо по счетчику, либо по громкости импульсов в наушниках. . Антенна вращается до тех пор, пока принимаемый радиосигнал не станет самым сильным; тогда антенна направлена на животное. Чтобы отследить сигнал, учёный следует за животным с помощью приёмника. Этот подход с использованием радиослежения можно использовать для отслеживания животного вручную, но он также используется, когда животные оснащены другой полезной нагрузкой. Приемник используется для наведения на животное и возврата полезной нагрузки.
Другая форма радиослежения, которую можно использовать, особенно в случае миграции мелких птиц, - это использование геолокаторов или «геологов». [4] Эта технология использует датчик освещенности, который отслеживает данные об уровне освещенности через регулярные промежутки времени, чтобы определить местоположение на основе продолжительности дня и времени солнечного полудня. [4] Хотя использование этого метода отслеживания имеет свои преимущества и проблемы, это один из единственных практических способов отслеживания мелких птиц на больших расстояниях во время миграции. [4] [5]
Пассивные интегрированные транспондеры (PIT) — это еще один метод телеметрии, используемый для отслеживания перемещений вида. [4] Пассивные интегрированные транспондеры, или «метки PIT», представляют собой электронные метки, которые позволяют исследователям собирать данные с образца без необходимости повторного захвата и обращаться с животным. [6] Данные собираются и отслеживаются с помощью электронных опросных антенн, которые фиксируют время и местонахождение человека. [6] Ямочные метки — это гуманный метод отслеживания, который имеет небольшой риск заражения или смертности из-за ограниченного контакта, необходимого для мониторинга образцов. Они также экономически эффективны, поскольку их можно использовать повторно, если возникнет необходимость снять метку с животного. [7]
Сеть слежения за дикой природой Motus — программа Birds Canada , она была запущена в 2014 году в США и Канаде, к 2022 году насчитывается более 40 000 передатчиков на различных животных, в основном птиц, а в 34 странах установлено 1500 приемных станций, большинство приемников сосредоточены в США и Канаде.
Приемники могут быть размещены на спутниках на околоземной орбите , таких как ARGOS . Сети или группы спутников используются для отслеживания животных. Каждый спутник в сети принимает электронные сигналы от передатчика на животном. Вместе сигналы всех спутников определяют точное местонахождение животного. Спутники также отслеживают путь животного во время его движения. Спутниковые передатчики, установленные на животных, также могут предоставлять информацию о физиологических характеристиках животных (например, температуре и использовании среды обитания ) . приходится восстанавливать метку, чтобы получить данные о том, куда направляется или ушло животное. Спутниковые сети отслеживают миграцию и территориальные перемещения карибу , морских черепах , [10] китов , больших белых акул , тюленей , слонов , белоголовых орланов , скоп и стервятников . [8] Кроме того, всплывающие спутниковые архивные метки используются для морских млекопитающих и различных видов рыб. Существует две основные системы: вышеупомянутый Аргос и GPS . [11] Благодаря этим системам защитники природы могут находить ключевые места обитания мигрирующих видов. [11] Другой формой спутникового слежения может быть использование акустической телеметрии . Это предполагает использование электронных меток, которые излучают звук, чтобы исследователи могли отслеживать и контролировать животное в трех измерениях, что полезно в тех случаях, когда одновременно отслеживается большое количество видов. [12]
IoT или Интернет вещей оказывается потенциальным ресурсом для будущего отслеживания и исследования дикой природы. Эта технология может варьироваться от маломощных широкополосных сенсорных сетей LWPA , прикрепленных к дикой природе с помощью безопасного клея, до камер, подключенных к Интернету, с использованием машинного обучения, чтобы определять, какие изображения интересны, и классифицировать фотографии. С LWPA возможности применения безграничны. Все, что нужно сделать, — это разработать сенсоры, которые можно прикрепить к любому животному. Благодаря малой мощности датчика замена батареек датчиков становится менее проблемой. Программа «Where’s The Bear» — это программное обеспечение для мониторинга дикой природы, разработанное факультетом компьютерных наук Калифорнийского университета в Санта-Барбе. Они используют камеры в качестве датчиков и машинное обучение, чтобы преобразовать фотографии в пустые изображения, вызванные ветром и дождем. Вместо этого они сообщают о заболеваниях разных видов животных. Чтобы ускорить процесс обучения алгоритма, они использовали отредактированные фотографии с животными, вставленные в кадр изображения заданных датчиков, чтобы распознавать разных животных. Это обучение позволило сделать технологию более точной с меньшим количеством ложноположительных и ложноотрицательных результатов. Этот метод расширил возможности категоризации фотографий животных, доказав потенциальную новую технологию для огромных групп людей для коммерческого и общественного использования.
Стабильные изотопы являются одним из внутренних маркеров, используемых при изучении миграции животных. [13] Одним из преимуществ внутренних маркеров в целом, включая анализ стабильных изотопов, является то, что он не требует захвата и мечения организма, а затем повторного захвата в более позднее время. Каждый захват организма дает информацию о том, где он находился в зависимости от диеты. Три типа внутренних маркеров, которые можно использовать в качестве инструментов для изучения миграции животных: (1) загрязняющие вещества, паразиты и патогены , (2) микроэлементы и (3) стабильные изотопы. В определенных географических регионах существуют определенные соотношения стабильных изотопов, которые влияют на химию организмов, добывающих пищу в этих местах. Это создает «изоскейпы», которые ученые могут использовать, чтобы понять, где питался организм. Для успешного использования анализа стабильных изотопов необходимо выполнить несколько предварительных условий: (1) у животного должен быть хотя бы один представляющий интерес легкий изотоп в конкретных тканях, из которых можно взять образцы (это условие почти всегда соблюдается, поскольку эти легкие изотопы являются строительными блоками). большинства тканей животных) и (2) организму необходимо мигрировать между изотопно различными областями, и эти изотопы должны сохраняться в тканях, чтобы можно было измерить различия. [13]
Анализ стабильных изотопов имеет множество преимуществ и применяется для изучения наземных и водных организмов. Например, было подтверждено, что анализ стабильных изотопов помогает определить места кормления гнездящихся морских черепах . [14] Спутниковая телеметрия использовалась для подтверждения того, что местоположение, полученное в результате анализа, соответствует тому месту, где на самом деле путешествовали черепахи. Это важно, поскольку позволяет использовать выборки большего размера в исследованиях миграции, поскольку спутниковая телеметрия стоит дорого, а образцы тканей , крови и яиц можно брать у самок черепах, откладывающих яйца. [14]
Электронные метки дают ученым полную и точную картину моделей миграции . Например, когда ученые использовали радиопередатчики для отслеживания одного стада карибу , они узнали две важные вещи . Во-первых, они узнали, что стадо перемещается гораздо больше, чем считалось ранее. Во-вторых, они узнали, что каждый год стадо возвращается примерно в одно и то же место для родов . Эту информацию было бы трудно или невозможно получить с помощью «низкотехнологичных» меток.
Отслеживание миграций является важным инструментом для лучшего понимания и защиты видов . Например, ламантины Флориды — вымирающий вид , а потому нуждаются в охране. Радиослежение показало, что во время миграции ламантины Флориды могут добираться до Род-Айленда. Эта информация предполагает, что ламантины, возможно, нуждаются в защите на большей части Атлантического побережья Соединенных Штатов. Ранее усилия по защите были сосредоточены в основном в районе Флориды.
После разлива нефти компании BP усилия по отслеживанию животных в Персидском заливе активизировались. У большинства исследователей, использующих электронные теги, есть только несколько вариантов: всплывающие спутниковые теги, архивные теги или спутниковые теги. Исторически эти метки, как правило, были дорогими и могли стоить несколько тысяч долларов за метку. Однако нынешние достижения в области технологий позволяют исследователям метить больше животных. В условиях такого увеличения числа видов и особей, которые могут быть помечены, важно фиксировать и признавать потенциальные негативные последствия, которые могут иметь эти устройства. [15] [16]
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )