Отслеживание миграции животных используется в биологии дикой природы , биологии сохранения , экологии и управлении дикой природой для изучения поведения животных в дикой природе. Одним из первых методов было кольцевание птиц , размещение пассивных идентификационных меток на ногах птиц для идентификации птицы в будущем отлове и выпуске. Радиоотслеживание включает прикрепление небольшого радиопередатчика к животному и отслеживание сигнала с помощью приемника RDF . Сложные современные методы используют спутники для отслеживания помеченных животных и метки GPS, которые ведут журнал местоположения животного. С появлением Интернета вещей появилась возможность создавать устройства, специфичные для вида или того, что нужно отслеживать. Одной из многих целей исследования миграции животных было определение того, куда направляются животные; однако исследователи также хотят знать, почему они направляются «туда». Исследователи не только изучают миграцию животных, но и 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 изменениям. Отслеживание миграций является важнейшим инструментом в усилиях по контролю воздействия человеческой цивилизации на популяции диких животных, а также по предотвращению или смягчению продолжающегося вымирания видов, находящихся под угрозой исчезновения .
Осенью 1803 года американский натуралист Джон Джеймс Одюбон задался вопросом, возвращаются ли перелетные птицы в одно и то же место каждый год. Поэтому он обвязал веревкой ногу птицы, прежде чем она полетела на юг. Следующей весной Одюбон увидел, что птица действительно вернулась.
Ученые и сегодня все еще прикрепляют метки, например, металлические браслеты, чтобы отслеживать перемещение животных. Металлические браслеты требуют повторного отлова животных, чтобы ученые могли собрать данные; таким образом, данные ограничиваются точкой выпуска и пунктом назначения животного.
Недавние 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 архивные метки (или регистраторы данных). Ученые могут отслеживать местоположение и перемещение помеченных животных без повторной поимки с помощью этой технологии RFID или спутников. Эти электронные метки могут предоставить большой объем данных. Современные технологии также меньше, что сводит к минимуму негативное воздействие метки на животное. [1]
Недавние достижения в технологии отслеживания улучшили способность контролировать миграцию животных без необходимости повторного отлова. Австралийская компания Wildlife Drones разработала систему радиотелеметрии на основе дронов для отслеживания небольших мобильных видов, таких как попугай Swift Parrot, одна из самых находящихся под угрозой исчезновения птиц Австралии. Традиционные методы отслеживания таких видов включали радиометки очень высокой частоты ( VHF ) и ручное отслеживание с помощью портативных приемников, что было трудоемким и ограниченным по дальности. Система позволяет исследователям собирать данные удаленно с нескольких помеченных животных на больших расстояниях, повышая эффективность и результативность мониторинга дикой природы. [2]
Отслеживание животного с помощью радиотелеметрии включает в себя два устройства. Телеметрия , в общем, подразумевает использование передатчика , который прикрепляется к животному и посылает сигнал в виде радиоволн , как это делает радиостанция . [3] Ученый может разместить передатчик вокруг лодыжки , шеи , крыла , панциря или спинного плавника животного . В качестве альтернативы они могут хирургически имплантировать его, поскольку внутренние радиопередатчики имеют преимущество оставаться нетронутыми и функционировать дольше, чем традиционные крепления, будучи защищенными от переменных окружающей среды и износа. [4] Передатчик обычно использует частоту в диапазоне VHF , поскольку антенны в этом диапазоне удобно малы. Для экономии заряда батареи передатчик обычно передает короткие импульсы, возможно, один в секунду. Специализированный радиоприемник, называемый приемником радиопеленгации (RDF), улавливает сигнал. Приемник обычно находится в грузовике , вездеходе или самолете . [3] Приемник имеет направленную антенну (обычно простую антенну Yagi ), которая принимает наиболее сильный сигнал с одного направления, и некоторые средства индикации силы принятого сигнала, либо с помощью измерителя, либо по громкости импульсов в наушниках. Антенна вращается до тех пор, пока принятый радиосигнал не станет самым сильным; затем антенна направлена на животное. Чтобы отслеживать сигнал, ученый следует за животным с помощью приемника. Этот подход использования радиоотслеживания может использоваться для отслеживания животного вручную, но также используется, когда животные оснащены другими полезными грузами. Приемник используется для наведения на животное, чтобы вернуть полезный груз.
Другой формой радиослежения, которая может быть использована, особенно в случае миграции мелких птиц, является использование геолокаторов или «геологов». [5] Эта технология использует датчик света, который отслеживает данные об уровне освещенности в течение регулярных интервалов, чтобы определить местоположение на основе продолжительности дня и времени солнечного полдня. [5] Хотя существуют преимущества и проблемы с использованием этого метода отслеживания, это один из немногих практических способов отслеживания мелких птиц на больших расстояниях во время миграции. [5] [6]
Пассивные интегрированные транспондеры (PIT) — это еще один метод телеметрии, используемый для отслеживания перемещений видов [5] Пассивные интегрированные транспондеры, или «PIT-метки», — это электронные метки, которые позволяют исследователям собирать данные с образца без необходимости повторного отлова и обращения с животным. [7] Данные собираются и контролируются с помощью электронных антенн опроса, которые регистрируют время и местоположение особи. [7] Pit-метки — это гуманный метод отслеживания, который имеет небольшой риск заражения или смертности из-за ограниченного контакта, необходимого для наблюдения за образцами. Они также экономически эффективны, поскольку их можно использовать повторно, если возникнет необходимость снять метку с животного. [8]
Сеть отслеживания диких животных Motus — это программа Birds Canada , запущенная в 2014 году в США и Канаде. К 2022 году на различных животных, в основном на птицах, будет установлено более 40 000 передатчиков, а в 34 странах будет установлено 1500 приемных станций. Большинство приемников сосредоточено в США и Канаде.
Приемники могут быть размещены на орбитальных спутниках Земли , таких как ARGOS . Сети или группы спутников используются для отслеживания животных. Каждый спутник в сети принимает электронные сигналы от передатчика на животном. Вместе сигналы со всех спутников определяют точное местоположение животного. Спутники также отслеживают путь животного по мере его перемещения. Спутниковое отслеживание особенно полезно, поскольку ученым не нужно следовать за животным и не нужно восстанавливать метку, чтобы получить данные о том, куда идет или ушло животное. Спутниковые сети отслеживали миграцию и территориальные перемещения карибу , морских черепах , [9] китов , больших белых акул , тюленей , слонов , белоголовых орланов , скоп и стервятников . Кроме того, всплывающие архивные метки спутников используются для морских млекопитающих и различных видов рыб. Существуют две основные системы: вышеупомянутая Argos и GPS . [10] Благодаря этим системам специалисты по охране природы могут находить ключевые места для мигрирующих видов. [10] Другой формой спутникового слежения было бы использование акустической телеметрии . Это предполагает использование электронных меток, которые издают звук, чтобы исследователи могли отслеживать и контролировать животное в трех измерениях, что полезно в случаях, когда одновременно отслеживается большое количество особей одного вида. [11]
IoT или Интернет вещей оказывается потенциальным ресурсом для будущего отслеживания и исследования дикой природы. Эта технология может варьироваться от маломощных широкополосных сетей датчиков LPWA, прикрепленных к дикой природе с помощью безопасного клея, до камер, подключенных к Интернету с использованием машинного обучения для определения того, какие изображения интересны, и категоризации фотографий. С LPWA приложения безграничны. Все, что нужно сделать, это разработать датчики, которые крепятся к любому животному. Благодаря малой мощности датчиков замена их батарей становится менее проблематичной. Программа Where's The Bear — это программное обеспечение для мониторинга дикой природы, разработанное кафедрой компьютерных наук Калифорнийского университета в Санта-Барбе. Они используют камеры в качестве датчиков и машинное обучение для количественной оценки фотографий в пустые изображения, вызванные ветром и дождем. Вместо этого они сообщают о фотографиях разных видов животных. Чтобы ускорить процесс обучения алгоритма, они использовали отредактированные фотографии с животными, вставленными в снимок заданного обзора датчиков, чтобы распознавать разных животных. Это обучение позволило сделать технологию более точной с меньшим количеством ложных срабатываний и ложных отрицательных срабатываний. Этот метод расширил возможности категоризации фотографий животных, представив потенциальную новую технологию для широких групп людей в коммерческих и общественных целях.
Стабильные изотопы являются одними из внутренних маркеров, используемых для изучения миграции животных. [12] Одним из преимуществ внутренних маркеров в целом, включая анализ стабильных изотопов, является то, что он не требует захвата и маркировки организма, а затем повторного захвата в более позднее время. Каждый захват организма дает информацию о том, где он был на основе диеты. Три типа внутренних маркеров, которые могут использоваться в качестве инструментов для изучения миграции животных, это: (1) загрязнители, паразиты и патогены , (2) микроэлементы и (3) стабильные изотопы. Определенные географические регионы имеют определенные соотношения стабильных изотопов, которые влияют на химию организмов, добывающих пищу в этих местах, это создает «изоскейпы», которые ученые могут использовать, чтобы понять, где организм питался. Для успешного использования анализа стабильных изотопов необходимо выполнить несколько предварительных условий: (1) у животного должен быть по крайней мере один интересующий легкий изотоп в определенных тканях, которые можно взять для анализа (это условие выполняется почти всегда, поскольку эти легкие изотопы являются строительными блоками большинства тканей животных), и (2) организм должен мигрировать между изотопно различными областями, и эти изотопы должны удерживаться в ткани для того, чтобы можно было измерить различия. [12]
Анализ стабильных изотопов имеет много преимуществ и использовался для наземных и водных организмов. Например, было подтверждено, что анализ стабильных изотопов работает при определении мест добычи пищи для гнездования головастых морских черепах . [13] Спутниковая телеметрия использовалась для подтверждения того, что местоположение, полученное в результате анализа, было точным относительно того, куда эти черепахи фактически передвигались. Это важно, поскольку позволяет использовать большие размеры выборки в исследованиях миграции, поскольку спутниковая телеметрия стоит дорого, а образцы тканей , крови и яиц можно брать у самок черепах, откладывающих яйца. [13]
Электронные метки дают ученым полную и точную картину миграционных схем . Например, когда ученые использовали радиопередатчики для отслеживания одного стада карибу , они узнали две важные вещи. Во-первых, они узнали, что стадо перемещается гораздо дальше, чем считалось ранее. Во-вторых, они узнали, что каждый год стадо возвращается примерно в одно и то же место, чтобы родить . Эту информацию было бы трудно или невозможно получить с помощью «низкотехнологичных» меток.
Отслеживание миграций является важным инструментом для лучшего понимания и защиты видов . Например, флоридские ламантины являются исчезающим видом , и поэтому они нуждаются в защите. Радиослежение показало, что флоридские ламантины могут добираться до Род-Айленда во время миграции. Эта информация предполагает, что ламантины могут нуждаться в защите вдоль большей части Атлантического побережья Соединенных Штатов. Ранее усилия по защите были сосредоточены в основном в районе Флориды.
После разлива нефти компанией BP усилия по отслеживанию животных в Персидском заливе возросли. Большинство исследователей, использующих электронные метки, имеют лишь несколько вариантов: всплывающие спутниковые метки, архивные метки или спутниковые метки. Исторически эти метки были, как правило, дорогими и могли стоить несколько тысяч долларов за метку. Однако с текущим развитием технологий цены теперь позволяют исследователям помечать больше животных. С этим увеличением числа видов и особей, которые могут быть помечены, важно регистрировать и признавать потенциальные негативные эффекты, которые могут иметь эти устройства. [14] [15]
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )