ENGЭтим летом на Байкале стартовало масштабное исследование нерпы с применением новейших технологий. Теперь за перемещением байкальских пресноводных тюленей следят с помощью датчиков, которые не мешают животным, но передают точную информацию об их перемещении в реальном времени. Передатчик приклеивается на нерпу и до следующей линьки передаёт информацию о её местоположении. Одним из спонсоров исследования выступил бренд премиальной воды из легендарного озера — Legend of Baikal.
Умные технологии в экозамерах
Это не единственное экологическое исследование, в котором применяются цифровые технологии. Недавно объединенная команда российских ученых и разработчиков, среди которых — специалисты облачной платформы Yandex.Cloud, приступила к созданию алгоритма для мониторинга экосистемы Байкала.
Нейросеть обучат анализировать пробы байкальской воды, распознавать и классифицировать содержащиеся в ней микроорганизмы. Анализ облегчит работу ученых, которым сейчас приходится различать более 400 видов байкальского планктона и систематизировать данные вручную. Ученые Томского госуниверситета разработали погружаемую голографическую камеру и уже проводят ее первые испытания. Полученные данные позволяют впервые исследовать фототропную реакцию планктона в среде обитания. Создание таких комплексов в рамках идеологии «Цифровой Байкал» позволит улучшить методы мониторинга экологического состояния мелководной зоны озера.
Но именно наблюдение за животными, находящимися на вершине пищевой цепочки, в случае с Байкалом — с нерпами, позволит ученым использовать животных в качестве индикаторов состояния окружающей среды. Данные о перемещениях с высоким временным разрешением могут показать краткие, но важные контакты между животными, создавая новые возможности для изучения межвидовых взаимодействий. Миниатюрные датчики помогают снизить воздействие устройств на испытуемых, давая все более точные научные результаты. Например, на сегодня даже не известно точное количество поголовья нерпы: она определяется условно — от 60 до 130 тысяч особей. Точных данные нет.
С появлением таких инструментов исследования объем и разнообразие данных растет стремительно. При этом информация становится доступна широкому кругу ученых разных специальностей, расширяется междисциплинарное сотрудничество — и это хорошая основа для научных открытий.
Нерпа — эндемик Байкала: она отмечена как «вид, близкий к исчезновению» в Красном списке Международного союза охраны природы. Не обошли нерпу и последствия глобального потепления. Ведь для того чтобы вырастить потомство, нерпе нужен большой сугроб на льду, где она может сделать норку подходящих размеров. Снежное убежище обеспечивает детенышу комфортную температуру и защиту от хищников. А если количество льда уменьшается, то и спрятаться нерпам негде. 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.
Комплексное исследование — ключ к новым открытиям
Очень важно, чтобы данные о животных собирались постоянно, тогда может 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 проводилась по нерпе еще в 90‑е годы, но тогда возможности ученых технически были очень ограниченны. Затем, спустя почти тридцать лет, в 2019 году мы установили на нерп 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 здоровья тюленей, а также состояние их среды обитания. Надеемся, что до конца марта 2022 года нам будут поступать данные о перемещениях нерп, и уже в апреле мы сможем говорить о первых выводах, сделанных на основании этих данных. Эту масштабную работу мы провели в сотрудничестве с байкальским филиалом ФГБНУ ВНИРО и ФГБУ “Заповедное Подлеморье”».
Во время полевого этапа проводились визуальные наблюдения за лежбищем байкальской нерпы. Три раза в день учёные подсчитывали количество животных на суше и в воде. Исследователи обращали внимание на особей с заметными повреждениями.
Параллельно с визуальными наблюдениями при хороших погодных условиях проводился учёт с помощью беспилотного летательного аппарата (дрона). Это позволило досчитать тех животных, которые в момент визуального учёта находились под водой — а значит, более точно определить численность нерпы.
«Мы рады поддержать 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 важно это для нас, так как вода Legend of Baikal добывается из глубин озера; нам важно, чтобы озеро оставалось чистым, а его биоразнообразие сохранялось», — отмечает Анна Лефевр, директор по маркетингу бренда.
Почему датчики?
Движение — определяющая характеристика животных. Животные перемещаются в поисках важнейших ресурсов, таких как пища и партнеры, и отдаляясь от опасностей. Их перемещения определяются как эволюционными, так и экологическими процессами. По скорости и характеру передвижения можно судить о количестве пищи и других факторах среды. Движущиеся животные влияют на экосистему, например распространяют пыльцу, семена растений, но также и болезни. Таким образом, передвижение животных дает представление о биоразнообразии, экологических характеристиках отдельных видов и функциях экосистемы.
Ранее данные, полученные от диких особей, были слишком скудными, чтобы точно описать эти явления. Последние поколения устройств слежения устранили ограничения: теперь можно практически непрерывно регистрировать перемещения животных с помощью мониторов, оснащенных устройствами глобальной системы позиционирования (GPS). Добавление дополнительных датчиков (например, температуры, влажности и других параметров среды) в будущем обеспечит комплексное представление о животном и окружающей его в конкретный момент времени среде.
Новые технологии превращают изучение передвижения животных в сферу применения больших данных. Ожидается, что экспоненциальный рост объемов данных продолжится в ближайшее десятилетие. Получение информации о перемещении и поведении помеченных животных в реальном времени коренным образом меняет способы использования учеными и природоохранными группами информации об отслеживании животных. Такие данные могут стать мощным инструментом для привлечения общественного интереса к проблемам экологии.
Что дальше?
Цифровые технологии на благо экологии и науки успешно применяются по всему миру. 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. Исследования показали, что птицы перемещаются между разбросанными фрагментами естественной растительности, распространяя семена растений, и в том числе поддерживают небольшие леса. Птицы создают мост для соединения удаленных друг от друга участков.
Технологии продолжают улучшать нашу способность отслеживать животных. Датчики все меньшего размера будут собирать больше данных. Новый подход, который рассматривает животных как естественные сенсоры окружающей среды, может помочь нам изучать нашу планету совершенно новыми способами. 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. Есть надежда, что подобные исследования не только будут помогать исследовать отдельные виды животных, но и позволят животным научить нас новому виденью мира!
Автор: Дарья Зубкова
