Аэрокосмические методы исследования миграций животных

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(НИУ «БелГУ»)

ГЕОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ГЕОГРАФИИ И ГЕОЭКОЛОГИИ

Реферат

АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МИГРАЦИЙ ЖИВОТНЫХ

студентки дневного отделения

направления подготовки

20 401. 65 География 4 курса

группы 130 902

Мозговой Дианы Сергеевны

Преподаватель:

Назаренко Николай Васильевич

БЕЛГОРОД 2013

Содержание

  • Введение
  • 1. Миграции животных
  • Ориентация млекопитающих
  • Способы изучения миграций
  • 2. Аэрокосмоческие методы исследования миграций животных
  • Использование спутниковой системы Argos для наблюдения за перемещениями животных
  • Возможности применения биоакустических методов для дистантного мониторинга млекопитающих и птиц
  • Изучение использования пространства амурским тигром с помощью системы GPS-Argos
  • Влияние пространственной организации ивовых кустарников на популяции белой куропатки (lagopus lagopus) и зайца-беляка (lepus timidus) в южной кустарниковой тундре
  • Перспективы использования аппаратов сверхлегкой авиации для изучения скоплений морских млекопитающих
  • Изучение использования пространства самками зубра с помощью gps-ошейников-передатчиков двух типов
  • Изучение миграционных путей сокола-сапсана при помощи спутниковой телеметрии
  • Заключение
  • Список использованной литературы

Введение

Аэрокосмические методы исследования — вариант дистанционных методов исследования, система методов изучения свойств ландшафтов и их изменений с использованием вертолетов, самолетов, пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций и специальных космических аппаратов, оснащенных, как правило, разнообразной съемочной аппаратурой. Выделяют визуальные, фотографические, электронные и геофизические методы исследования. Применение А. м. и. ускоряет и упрощает процесс картографирования и имеет большое значение при организации мониторинга за состоянием окружающей среды.

В отдельных случаях прямые спутниковые наблюдения используются для слежения за миграцией крупных животных, на теле которых укрепляются радиопередатчики, передающие информацию о перемещении и состоянии животных.

миграция животное аэрокосмический наблюдение

1. Миграции животных

МИГРАЦИЯ ЖИВОТНЫХ, переселение животных в другую среду обитания, вызванное изменениями условий существования в местах прежнего обитания либо изменениями требований животного к этим условиям на разных стадиях развития (онтогенетические миграции). Существуют различные формы миграций. Напр., планктон совершает суточные миграции, вертикально перемещаясь в толще воды в течение суток при изменении освещённости, температуры воды; вслед за ним движутся организмы, находящиеся в пищевой взаимосвязи, напр. рыбы. Сезонные миграции возникают осенью при ухудшении кормовой базы, а также весной — в период размножения. Они совершаются примерно в одно и то же время, при определённых условиях и по уже известным маршрутам. Существуют вертикальные миграции, совершаемые животными в горах, почве и водоёмах; широтные и меридиональные — у млекопитающих и перелётных птиц. Проходные рыбы (лососи, осетровые) совершают анадромные миграции из морей в реки и катадромные — из рек в моря. Непериодические миграции возникают в экстремальных природных условиях: засухе, пожарах, наводнениях, извержениях, землетрясениях и т. п., а также при увеличении плотности популяции (перенаселении). Подобные миграции могут значительно изменить существующие экосистемы.

Расселение животных возможно также при смене образа жизни, напр. с сидячего на подвижный у кишечнополостных, усоногих раков; при смене среды жизни, напр. у насекомых. Миграция может затянуться на годы, напр., личинки речного угря, который нерестится в Саргассовом море, более 4 лет возвращаются в реки бассейна Балтийского моря. Изучение миграций животных проводится различными способами — от мечения животных и наблюдения за ними до использования космических спутников Земли.

Ориентация млекопитающих

Поскольку миграции — это одна из форм освоения окружающего пространства, ни одно живое существо, не обладающее способностями к ориентации, не в силах освоить это пространство, не может перемещаться в нем экологически целесообразно и полезно для себя. А коль это так, то, следовательно, эволюция миграционного поведения шла, прежде всего, через совершенствование способностей ориентироваться в пространстве. Но если миграция невозможна без ориентации, то способность ориентироваться в пространстве, несомненно, выходит за пределы миграционных задач, обеспечивая существование живого организма в окружающем мире. Способность воспринимать предметы и явления окружающей среды и на этой основе создавать представление о своем местоположении в пространстве присуща всем животным и сопровождает любой животный организм с момента его появления на свет до самой смерти.

Способность правильно ориентироваться, жизненно необходима всем существам, но особенно она важна для мигрирующих видов. Как правило, они пользуются заметными наземными ориентирами, и тогда умение отыскивать нужное направление по солнцу, луне или звездам не столь необходимо, становясь ценным подспорьем в критических ситуациях, а в случаях, когда путешествия совершаются на очень дальние расстояния. Помощником в ориентации животных, во время миграции, служит не таинственное «чувство направления», а зрение, память и чувство времени.

Поведение млекопитающих отличается от поведения птиц и низших животных, прежде всего тем, что у млекопитающих обучение играет большую роль, чем инстинкт. Поэтому среди млекопитающих умение ориентироваться по положению небесных тел встречается гораздо реже, хотя для выявления таких способностей специально изучались многие виды. Тем не менее, ученые обнаружили, что полевые мыши, которым в некоторой степени свойственна и дневная активность, ориентируются по солнцу. Весьма вероятно, что у крупных млекопитающих молодые животные могут просто запомнить путь, которым надо следовать во время миграции, обучаясь у родителей и других членов своего сообщества, а затем передать полученные знания следующим поколениям. Предположение о том, что у млекопитающих определенную роль в ориентации играет обоняние, экспериментально подтверждено лишь в самое последнее время, и здесь мы, возможно, находимся на пороге интересных открытий.

Запахи и обоняние играют огромную роль в жизни зверей. Запахи несут жизненно необходимую информацию из окружающего мира, возбуждают инстинкты, условные рефлексы, определяют положительное или отрицательное отношение к новым факторам среды. Обоняние — одно из самых древних и важнейших чувств, при помощи которого животные ориентируются в окружающей их среде.

Способы изучения миграций

Методы изучения миграции млекопитающих разнообразны и сложны. Это, прежде всего, объясняется тем, что млекопитающие обитают в разной среде. Одни из них живут в наземных условиях в лесу и на земле или в кронах деревьев. Многие из этих животных обладают прекрасной лазательной способностью. Другие наземные звери населяют открытые пространства и обладают быстрым бегом, или при возникновении опасности моментально скрываются под землей (сурки, суслики); некоторые из млекопитающих (выхухоль, норка, ондатра, нутрия и др.) ведут полуводный образ жизни возле рек, где они добывают пищу.

За последние годы на миграции было обращено особое внимание ученых всего мира. Миграции стали изучать не только путем непосредственных наблюдений, но и при помощи мечения. Уже сейчас мечение многих наземных животных дает интересный результат и заставляет пересматривать прежние теории об их географическом размещении. Мечение является более точным и объективным отражением возникающих в природе миграций.

Мечение зверей начало применяться в 1924 году. В начале (в 1924−30 гг.) было помечено только 22 зверька: 19 зайцев, 2 бурундука и 1 летучая мышь. Это были неуверенные шаги в новом интересном деле. В дальнейшем мечение животных начало внедряться повсюду, и уже через 30 лет было помечено 16. 693 животных, относящихся к 75 видам.

В.С. Покровский — сотрудник комиссии по охране окружающей среды АН СССР — еще в 1959 году отмечал, что этот вид исследования у нас значительно отстает от других, т.к. до сих пор слабо разработан способ отлова и мечения млекопитающих.

На первом этапе развития мечения больше всего было помечено пушных зверей. Из 16. 693 голов, закольцованных за период с 1924 по 1955 года, их было 11. 248. Совсем мало было помечено копытных животных и мышевидных грызунов, хотя их миграции представляют большой интерес для науки. При сравнении развития кольцевания зверей и аналогичной работой по птицам, проведенной за тот же период, можно сказать, что полученные результаты по млекопитающим незначительны.

Мечение зверей — дело сложное. Пойманные живые звери обычно очень агрессивны. В настоящее время ученые испытывают разные наркотические средства, временно усыпляющие зверей, особенно крупных наземных, для того, чтобы с ними можно было проводить различные манипуляции при мечении. Идея эта исходит из опыта охотников многих племен Южного полушария, которые применяли для охоты отравленные стрелы. Уже создан препарат, называемый кураредиплоцин, который оказывает сильное действие на мускулатуру животного, временно ее расслабляя. Применение этого изобретения может способствовать проведению массового мечения оленей, куланов и других копытных и активизировать изучение миграций этих животных. Разнообразные подходы к мечению определяются еще и морфологическими особенностями млекопитающих. У наземных зверей имеются ушные раковины, которые усиленно используются при мечении. У подземных и водных их нет.

Способы мечения:

Татуировка. Ухо животного предварительно протирают спиртом, затем татуировочными щипцами ставят номер и в места проколов втирают тушь, которая обычно хорошо сохраняется.

Кольцевание. Зверям, у которых отсутствует ушная раковина (выхухоль, землеройка), кольцо надевают на заднюю лапу, выше ступни.

Надрезы или пробивание. Специальными щипцами делают метки на ушах и перепонках лап, придавая каждой метке условное номерное значение. Используется при изучении полуводных зверей (норка, выдра).

Если кольцевание проводится в широких масштабах, то этот метод позволяет делать некоторые выводы и об общих запасах дичи в данной местности, т.к. число всех особей, убитых охотниками, должно составлять приблизительно тот же процент к общему количеству этой дичи в данной местности, что и процент добычи окольцованных особей к числу надетых колец: а/в = х/с, где, а — количество окольцованных птиц, в — число вернувшихся колец, с — общее количество особей вида, добытых охотниками.

Методические трудности изучения миграций зверей заключаются в том, что они в разной степени бывают доступны непосредственным наблюдениям человека, в силу скрытного образа жизни; обычно все звери при встрече с человеком быстро уходят и длительное, прямое наблюдение за ними в природных условиях почти невозможно.

Многое о миграции зверей нам известно из трудов русских путешественников XVIII века, академиков И. Лепехина, П. Палласа и XIX века А. Ф. Миддендорфа и других. В период своих путешествий они большое внимание обращали на переселение зверей.

Для выяснения направлений и путей миграций важное значение имеет возврат меток или сообщение о метке добытых зверей.

Мечение является важным научным методом изучения миграций.

2. Аэрокосмоческие методы исследования миграций животных

Методы слежения за перемещениями животных стали более эффективными, после того как в начале 60-х гг. прошлого века были созданы ультракоротковолновые радиопередатчики. Первоначально это были достаточно громоздкие устройства, которые крепились только на крупных объектах. В настоящее время помимо миниатюрных радиопередатчиков наземного действия, которые весят менее 1 грамма, появились небольшие спутниковые передатчики весом от 20 до 5 грамм, позволяющие исследователям следить не только за локальными перемещениями птиц, но и за их сверхдальними миграциями, причем на протяжении нескольких лет. В настоящее время применяются спутниковые передатчики платформенного терминала (ППТ) и передатчики глобальной системы позиционирования (GPS).

При выборе между ППТ — и GPS-передатчиками следует принять во внимание их габариты по сравнению с размерами объекта, поскольку здесь имеются определенные ограничения.

Как правило, вес передатчика не должен превышать 2−3% от массы птицы, хотя для маленьких видов птиц (< 50 г) его вес можно увеличить до 3−5%. Наиболее маленькие ППТ — передатчики весят 12−18 г, что ограничивает возможности их использования для тех видов птиц, которые весят менее 500 г (например, мелкие утки или чайки). Правда, недавно появились более легкие передатчики весом всего 5 г, которые можно размещать уже на птиц размером с кукушку. GPS-передатчики весят несколько больше — 20−60 г и могут быть использованы главным образом для птиц, весящих 1 кг и более (например, гуси). GPS-передатчики определяют координаты с большей точностью (до 10−20 м), нежели ППТ — передатчики (до 150−300 м). При использовании радиотелеметрических методов исследователю следует продумать несколько принципиальных моментов:

1) размер и тип радиопередатчика,

2) наиболее удобный и безопасный способ его крепления на объект,

3) оптимальные способы слежения за перемещениями объекта,

4) возможности повторной поимки и замены или снятия передатчика,

5) методы обработки и анализа данных радиослежения. К настоящему времени опубликовано немало книг и обзоров, посвященных вопросам планирования и проведения радиотелеметрических исследований. Для спутниковых передатчиков можно предусмотреть целый ряд дополнительных полезных функций, хотя это приводит к их утяжелению и увеличению потребления энергии и стоимости. Можно снабдить их датчиками, контролирующими температуру тела (или окружающей среды), давление, частоту сердцебиения или взмахов крыльями и т. п. Внешние передатчики, несомненно, повышают аэродинамическое сопротивление во время полета (и гидродинамическое сопротивление для ныряющих видов). Несколькими исследованиями было показано, что птицы с передатчиками могут иметь повышенную смертность, пониженный успех размножения или подвергаться другим отрицательным воздействиям. Тем не менее, без применения современных методов телеметрии сейчас уже невозможно успешно изучать многие аспекты жизни птиц. Спутниковый мониторинг существенно расширил, а в ряде случаев кардинально изменил, наши представления о физиологических возможностях птиц. Ограниченное применение спутниковой телеметрии среди отечественных исследователей в первую очередь объясняется ее относительной дороговизной. Однако не следует забывать, что любые технические изобретения со временем дешевеют и становятся более доступными.

История применения бесконтактных методов измерения температуры на основе регистрации электромагнитного излучения в тепловом инфракрасном диапазоне насчитывает примерно 70 лет. В практике зоологических исследованиях эти методы появились существенно позже. По-видимому, впервые дистанционная термометрия была использована для изучения теплообмена у птиц (Вогт и Херред, 1965). Однако, начиная с работы К. Цены и Дж. Кларка (1972) и до начала 90-х гг. прошлого века, методы дистанционной термографии и тепловидения применялись в эколого-физиологических исследованиях исключительно для изучения термофизиологии и поведения насекомых. Именно в таких исследованиях чаще всего встречаются задачи, где очевиден эффект от применения методов термографиии тепловидения, а именно, задачи, в которых необходимо: по возможности исключить контакт исследователя и объекта; одновременно выполнить многочисленные локальные (часто — точечные) замеры температуры на относительно большой поверхности, распределение температуры вдоль которой может быть заранее неизвестно.

В последние двадцать лет число зоологических объектов, эколого-физиологические характеристики которых были исследованы методами термографии, существенно увеличилось. Эти исследования можно разделить на три группы.

Наиболее простыми и, одновременно, наиболее эффектными (с точки зрения подачи полученных результатов) являются всевозможные исследования распределения температур на поверхности тела животных. Картина пространственно-временного распределения температуры на разных частях тела животного, даже полученная без калибровки прибора и без введения поправок, учитывающих влияние различных факторов на лучистый обмен, может стать надежным, пусть и не количественным, инструментом в исследовании способов регуляции теплоотдачи организмов. Именно такой подход недавно позволил зафиксировать существенное и устойчивое снижение температуры тела выхухолей, плавающих в холодной воде, а также продемонстрировать роль васкуляризованных тканей хобота сайгаков в усиленной отдаче тепла во время перегрева этих животных. Ко второй группе относятся работы, в которых температурные распределения, полученные методами термографии, становятся, в свою очередь, основой для создания количественных биофизических моделей теплообмена животных. У такого теплофизического моделирования могут быть большие перспективы, однако пока не ясно, насколько широко оно будет востребовано на практике. Данный подход предъявляет намного более строгие требования к калибровке оборудования и количественному анализу термограмм, а различные допущения, используемые в таких моделях, могут стать источником неявных систематических погрешностей.

И, наконец, результаты термографирования можно использовать для косвенной количественной оценки различных физиологических и морфологических параметров живого организма в том случае, если эти параметры тем или иным способом связаны с распределением температур на его поверхности. В частности, термограммы мелких млекопитающих, сделанные при разных температурах окружающей среды, позволяют в принципе найти нижнюю критическую точку их терморегуляции, определить гипотетическую «установочную» температуру тела, количественно сравнить как степень изоляции различных частей тела одного животного, так и теплоизоляцию разных особей, а также получить данные о морфологических характеристиках волосяного покрова.

Использование спутниковой системы Argos для наблюдения за перемещениями животных

Спутниковая система определения местоположения и сбора данных Argos эксплуатируется уже в течение 30 лет в рамках сотрудничества государственных органов США, Франции, Европейского Союза и Индии. Оператором системы является французская компания CLS. В составе системы функционирует более 20 тысяч радиомаяков, 6 космических аппаратов, более 50 земных станций приема данных, 3 центра обработки информации. Радио-маяки, установленные на стационарные и подвижные объекты, передают на спутники краткие сообщения, содержащие служебную информацию и показания различных датчиков. Эти данные проходят необходимую обработку и предоставляются пользователям системы вместе с текущими координатами радиомаяков, рассчитанными на основе эффекта Доплера (точность от 250 м до 1.5 км). В том случае, если радиомаяк оснащен встроенным навигационным приемником, пользователь получает не только доплеровские позиции наблюдаемого объекта, но и его навигационные координаты (точность до 3 м).

Основные области применения системы Argos — наблюдение за морскими течениями и сбор данных о параметрах морской среды, метеорологические и климатологические исследования, изучение ледовой обстановки, контроль деятельности рыбопромыслового флота, наблюдение за миграциями животных. В настоящее время с помощью радиомаяков Argos и Argos/GPS отслеживаются перемещения более 7300 животных. Спутниковые исследования миграций животных активно развиваются и на территории России. Однако следует учитывать, что российские проекты часто реализуются в особых условиях: при низких температурах, в густых лесах, на сильно пересеченной местности, в зонах интенсивных электромагнитных помех. В связи с этим не всегда удается успешно использовать радиомаяки, выпускаемые западными производителями (Sirtrack, Telonics, Lotek). Приходится разрабатывать российское оборудование, адаптированное к сложным условиям эксплуатации. Ошейники Argos/GPS российского производства, предназначенные для наблюдения за наземными животными, отличаются от западных изделий рядом особенностей. Радиомаяк представляет собой моноблок, что значительно повышает его механическую надежность. Антенна передатчика полностью встроена в радиомаяк и не подвергается внешним механическим воздействиям. При снижении температуры окружающей среды до экстремальных значений радиомаяк временно отключается для поддержания электронных компонентов в работоспособном состоянии и предотвращения быстрого разряда батарей. Координаты, определяемые встроенным навигационным приемником, передаются в закодированном виде, что позволяет исправлять ошибки, возникающие при излучении данных из густого леса или из зон интенсивных электромагнитных помех. Если навигационному приемнику в течение длительного времени не удается определить координаты, радиомаяк переходит в режим передачи коротких сообщений, не содержащих навигационную информацию, а координаты животного определяются системой Argos только на основе эффекта Доплера.

Использование такого оборудования позволяет получать информацию о местоположении животных даже в тяжелых условиях эксплуатации. Это подтвердили результаты, полученные в рамках таких сложных работ как, наблюдения за тиграми, снежными барсами, белыми медведями, дикими северными оленями.

Развитие пространственной компоненты является неотъемлемой чертой современных зоологических исследований. Существует несколько подходов при характеристике местообитаний наземной фауны. Наиболее традиционный — метод визуальных описаний, предполагает полевую характеристику участков встреч в процессе маршрутных работ. Его разновидностью, при проведении стационарных исследований, является метод ключевых участков. Эти методы, вследствие их трудоемкости дают возможность охарактеризовать достаточно небольшие территории, не позволяя аналитику выйти на уровень выше зоогеографического района.

Анализ топографической информации, применяемый при расширении географических рамок зоологических исследований, малоинформативен, при характеристике факторов и условий среды обитания, а также при оценке динамики изучаемых территорий.

Космические снимки, как модели состояния изучаемой территории, могут быть использованы при анализе пространственных характеристик территорий обитания и миграции животных.

Что нового, по сравнению с традиционными подходами, дают технологии космической съемки при проведении зоологических исследований?

Во-первых — фиксацию состояния факторов окружающей среды контролирующих развитие изучаемой популяции животных, с обеспечением однородности и единовременности характеристик на больших пространствах.

Во-вторых — более точную и актуальную основу для пространственной экстраполяции данных полевых описаний и локальных ключевых исследований.

В-третьих — оценку динамичности среды обитания исследуемых видов или сообществ по сериям разновременных снимков.

В-четвертых — возможность контроля состояния среды обитания изучаемых видов, без постоянного пребывания в районе экспедиционных работ.

Также, нельзя не отметить развивающиеся в настоящее время возможности проведения подспутниковых экспериментов, при которых космический снимок фиксирует состояние района работ непосредственно в процессе проведения полевых изысканий, с учетом всех сезонно-фенологических особенностей, наблюдаемых исследователем повышая, тем самым, точность моделирования.

Космические снимки и результаты их обработки могут быть использованы в качестве информационных источников, характеризующих пространственные особенности среды обитания изучаемых животных. На основе серии космических снимков может быть проведен мониторинг обратимой и необратимой динамики среды обитания, уточнены и актуализированы границы потенциального ареала изучаемых видов и сообществ. В то же время, космические снимки не могут стать базовыми пространственными моделями распределения видов животных, так как по ним невозможно учитывать все факторы формирования и развития популяции, включая такие как влияние хищников и фактор беспокойства.

Появление ГИС-технологий, и обработки данных дистанционного зондирования (ДДЗ) дает возможность получать и анализировать происходящие изменения и получать новую информацию для целей экологического мониторинга и картографирования, в том числе зоологического мониторинга и составления зоологических карт.

Зоологический мониторинг. Для составления карт местообитаний животных необходима оценка современного состояния растительного покрова определенной территории, которая проводится по результатам обработки ДДЗ. Обработка спектрозональной информации может включать создание разнообразных комбинаций каналов съемки, подчеркивающих различные особенности территории, прежде всего растительность. Нами используются комбинации из каналов 5, 4 и 3 как наиболее удобные для изучения растительного покрова и анализа состояния лесных сообществ. Дешифрирование снимков выполняется в программном продукте ArcView 3.2 Image Analysis на основе имеющихся данных полевых исследований. Составленная с использованием спектрозональных снимков LANDSAT 7 карта современного состояния растительности отображает основные группы растительных ассоциаций. По результатам предварительного дешифрирования спутниковых снимков выделяются растительные сообщества исследуемой территории, на них выбираются пробные площадки, растительность которых отражала бы все разнообразие основных типов растительных сообществ характерных для лицензионного участка. На выбранных площадках проводятся зимние маршрутные учеты охотничьих животных. По результатам учетных работ выявляется видовой состав и плотность численности охотничье-промысловых животных. Выяснив плотность на выделенных биотопах, определяем площади местообитаний в пределах лицензионного участка. Суммируя обозначенные биотопы, получаем достоверную численность охотничьих животных на месторождении. В последующем при экологическом мониторинге разрабатываемого участка месторождения по результатам ДДЗ и учетным работам на выделенных биотопах можно следить за нарушением местообитаний животных и соответственно за изменением их численности. Таким образом, можно выявить динамику изменения численности животных на лицензионном участке, и в последующем по мере освоения месторождения оценить степень воздействия на ресурсы хозяйственно-ценных видов животных.

Определение площади зоны антропогенного воздействия. Решить проблему точности определения площадей имеющих различную геометрическую форму помогают ГИС-технологии. В процессе работы с картографическим материалом не возникает вопросов при определении площади самих объектов, которые в данном случае идентифицируются площадями земельного отвода. Задача состоит в том, чтобы по возможности более точно обозначить внешние границы зоны воздействия. Зная ширину этой зоны, не составляет труда определить искомую площадь. Применение ГИС-технологий позволяет, кроме того, учитывать неровности рельефа, «расправляя» складки местности, и тем самым, отражая реальные площади угодий, испытывающих антропогенное воздействие, что особенно актуально для горных территорий. В результате это позволит с большей точностью определить суммарное выражение воздействия, что необходимо для защиты экономических интересов охотпользователей. Это тем более актуально, когда речь идет об оценке размера экономических потерь охотничьего хозяйства в результате воздействия факторов антропогенной группы.

Афалина (Tursiops truncatus (Montagu, 1821) — социальное животное с высокой продолжительностью жизни и сложной иерархической структурой стада. В процессе жизни у каждого животного на теле, в частности, на спинном плавнике появляются естественные метки. Это могут быть следы от зубов других животных, царапины, порезы, пятна от грибковых инфекций, следы от столкновения с судами. В зависимости от глубины поражения эти следы могут исчезать со временем или оставаться на всю жизнь. Также афалины различаются по форме плавника. Все эти факторы в совокупности позволяют с помощью фотографии проводить индивидуальную идентификацию. Метод фотоидентификации широко применяется для изучения социальной структуры, поведения, пространственного распределения афалин в природе.

Для сбора данных необходимо делать серии фотографий животных с расстояния не больше 50−100 метров в зависимости от параметров оптики. Афалина должна быть сфотографирована в профиль, фотография не должна быть слишком засвечена или затемнена, чтобы хорошо просматривались детали окраски животного и контур спинного плавника. Обработку материала можно проводить с помощью компьютерных программ ACDSee и Darwin. Программа ACDSee позволяет отредактировать снимок для дальнейшего создания каталогов, фотографии сравниваются только визуально. Специализированная программа Darwin позволяет не только визуально сравнить два плавника, но анализировать форму контуров спинных плавников, учитывая различия в пространственном расположении. В ней заносится информация о месте, времени регистрации животного, его имя, о типе повреждения. Данная информация выдается в виде таблицы и фотографий. При создании базы проводится каталогизация плавников, основным критерием является место и степень повреждения. Плавники классифицируются на группы:

1) с поврежденным контуром (зазубрины, срезы);

2) с ровным контуром. В первом случае по меткам на контуре несложно определить животное и с правого, и с левого ракурса. Во втором случае достоверно можно сравнивать фотографии плавников только с одного ракурса. При характеристике плавников классифицируются повреждения в зависимости от зоны расположения: повреждения в верхней трети плавника (в передней части, в задней); в средней трети (в передней части, в средней, в задней); в нижней трети (в передней части, в средней, в задней). Оценивается форма плавника (ширина основания, высота, особенности контура). Среди распространенных типов меток — следы от зубов других афалин разной интенсивности, как на спинном плавнике, так и на теле, рваный задний край спинного плавника, порезы от орудий рыболовства. Важное значение имеет наличие депигментированных участков на теле. По результатам работ в 2009—2011 гг. в акватории северо-восточной части Черного моря в крымских прибрежных водах от м. Башенного до Керченского пролива на данный момент нами идентифицировано более ста афалин, из них 16 особей имеют депигментированные участки кожи и 1 афалина полностью белой окраски.

Низкая эффективность активных орудий лова в условиях разреженных скоплений осетровых на акватории Северного Каспия, привели к необходимости разработки учетных методов с использованием пассивных орудий лова. Идея использования показателя скорости перемещения рыбы в зоне действия учетного орудия лова для определения зоны облова высказывалась сотрудником КаспНИРХа А. И. Кушнаренко, в 1980 г. он установил для ряда частиковых рыб т. н. «скорость блуждания» (Кушнаренко, 2003). С осетровыми на акватории Каспия таких работ до сих пор не проводилось. Для исследований использовались радио — и ультразвуковые (УЗВ) метки. Исследования проводились в 2005 и 2006 гг. Мечение русского осетра и севрюги в 2005 г. проводили с использованием приемника МАП-71 с направленной акустической антенной АО-71М и ультразвуковых меток АРМ — 30−15−1 и АРМ-50−15−1 (ВНИРО, Россия). В условиях мелководного участка Северного Каспия дальность приема на разных участках варьировала от 0,5 до 0,8 км. Выпуск проводился в точках с координатами (N45 23. 919 E49 04. 022) и (N45 23. 743 E49 03. 951). Время наблюдения за отдельной особью осетра составляло от 4 до 19 часов, за севрюгой от 14 до 48 часов, что определялось погодными условиями.

В 2006 г. мечение осуществлялось с использованием радиометок наружного крепления F 2000 (ATS, USA) и приемника Advanced Telemetry Systems, Inc. USA (ATS) R2100. Выпуск проводился в точках с координатами (N45 04. 729; E48 30. 470) и (N45 05. 847 E47 79. 086). Дальность уверенного приема составила 1,0−2,5 км в зависимости от глубины участка. Средняя глубина участка по нашим замерам была 4,5 до 5 м.

Отлов рыб для мечения производили сетями, выставляемыми с борта научно-исследовательского судна «Медуза» (КаспНИИРХ). После отлова рыбу транспортировали в резиновом резервуаре (1,5ґ1,5ґ1,2 м, высота слоя воды 40 см) к месту выпуска. Мечение проводили непосредственно перед выпуском. Метку крепили на спину в средней части тела рыбы. Всего было помечено 10 осетров и 2 севрюги. Сразу после мечения рыбы вели себя одинаково. После выпуска они уходили от места выпуска на расстояние 10−15 м и отстаивались от 1 до 2 часов. Затем они начинали движение. Скорость движения особей относительно дна варьировала от 0,3 до 0,6 м/сек в зависимости от времени суток. Ночью она была максимальной — 0,6 м/ сек. Севрюги сразу после мечения так же вели себя одинаково. После выпуска они отстаивались в непосредственной близости от судна в течение 10−15 минут. Затем они начинали движение, скорость которого относительно дна не превышала 0,14 м/с в зависимости от времени суток. Все особи осетра и севрюги после выпуска стремились на север-северо-запад, что совпадало с направлением перемещения рыб, установленного по сетным постановкам в данном районе.

Исследования показали, что в условиях Северного Каспия при частых штормах основным методом слежения за рыбой является метод триангуляции с судна. Ограничением метода является короткая база судна, в результате чего при значительном удалении рыбы значительно возрастают ошибки определения ее местоположения. При штилевой погоде возможно слежение с использованием метода «наезда» с использованием моторной лодки.

Возможности применения биоакустических методов для дистантного мониторинга млекопитающих и птиц

Биоакустические методы дистантного мониторинга обладают рядом важных достоинств: они оперативны, работают в темноте, плотной растительности и других сложных условиях.

При работе с редкими угрожаемыми видами, как в природе, так и в неволе важным преимуществом вышеупомянутых методов является их бесконтактность. Наконец, они доступны широкому кругу специалистов, поскольку для их использования часто достаточно бытового звукозаписывающего оборудования и бесплатных программ для анализа звуков.

В настоящее время существует три основных направления применения биоакустических методов. Первое — это определение видового разнообразия по крикам. Такие методы активно используются в природоохранных проектах для оценки видового разнообразия летучих мышей и картирования ареалов наземных беличьих.

Второе направление биоакустических исследований связано с определением пола у птиц без внешнего полового диморфизма, таких как гусеобразные, журавлеобразные, совы, попугаи, чистиковые и многие другие. Традиционные зоотехнические методики определения пола (лапароскопия, клоакальная инспекция) и современные методы генетического анализа сопряжены с поимкой особей для осмотра или взятия проб, что увеличивает трудозатраты и зачастую травмирует птиц. Различия в голосах самцов и самок часто основаны на половых особенностях анатомии вокального аппарата, например у самцов свистящих уток в месте слияния бронхов наблюдается заметное расширение, трахеальная булла, тогда как у самок ее нет. При значительных различиях в голосе бесконтактное определение пола возможно даже на слух, как, к примеру, для султанки или свистящих уток. Однако яркие половые различия могут быть найдены и у птиц без заметных связанных с полом особенностей вокальной анатомии, например, у журавлей, и проявляться в специфичных для самцов и самок партиях парных дуэтов. Бесконтактный метод определения пола по звукам может использоваться при подборе пар в неволе, а также для оценки соотношения полов во время учетов в природных популяциях и для избирательных отловов птиц определенного пола.

Третье направление — это биоакустический мониторинг особей по индивидуально различимым голосам. Этот метод очень важен при изучении популяций угрожаемых видов, а также для прослеживания жизненных историй животных, выращенных в неволе и затем выпущенных в природу. Разработка метода разделяется на два этапа: во-первых, поиск индивидуальных различий в звуках и, во-вторых, оценка стабильности обнаруженных различий год от года. Индивидуальные различия в голосах обнаружены у подавляющего большинства видов млекопитающих и птиц, для которых они были исследованы. Напротив, устойчивость индивидуальных различий изучена только для небольшого числа видов, и лишь для некоторых групп птиц была подтверждена перспективность долговременного отслеживания особей по голосам (для некоторых видов сов, журавлей, гусеобразных и пингвинов). Однако для немногих исследованных видов млекопитающих (домашних собак, американского корсака, сусликов, игрунок) непостоянство индивидуальных признаков голоса во времени практически исключает возможность применения к ним методов дистантного биоакустического мониторинга.

Рукокрылые (Chiroptera) — второй среди млекопитающих отряд по числу видов. Скрытный образ жизни и повышенная мобильность затрудняют обнаружение и учет этих животных. Современные методы учета рукокрылых можно условно разбить на две группы: регистрация в убежищах и регистрация вне убежищ в местах наибольшей двигательной активности (охоты или пролета к местам охоты и водопоя).

Учет зверьков в убежищах (на дневках или в местах зимовки) требует предварительного обнаружения этих убежищ (что не всегда возможно и часто очень трудоемко) и позволяет оценить численность зверьков. При проведении стационарных долговременных исследований этот метод дает наиболее точную оценку численности животных. Однако при первичном обследовании нового участка, где еще неизвестны убежища, наиболее полную информацию можно получить при регистрации зверьков в местах наибольшей двигательной активности. Подобные учеты позволяют также сформировать представления о биотопическом распределении летучих мышей в местах проявления активности (кормежки, водопоя). Для решения последних задач традиционно используется отлов зверьков с помощью различных методов и приспособлений — сачком, мобильной ловушкой (Борисенко, 1999), струнной ловушкой (Tuttle, 1974) и др. (Kunz, Parsons, 2009), из которых наиболее популярен отлов паутинными сетями (ОПС). Этот метод часто используется специалистами по изучению рукокрылых и если сбор данных проводить по единой методике, то он позволяет получить относительно адекватную картину (пространственную и/или временную) распространения зверьков. В числе недостатков метода — ограничение облавливаемого пространства размерами сети, и особенно ее высотой, что приводит к недоучету (или отсутствию в отловах) высоколетающих видов. Также сильное влияние на эффективность отлова оказывает квалификация и опыт исследователя (как при выборе места для отлова, так и при установке паутинных сетей). В настоящее время интенсивно развивается новый метод дистанционного учета рукокрылых, в меньшей степени зависящий от высоты пролета летучих мышей и квалификации учетчиков — регистрация испускаемых зверьками ультразвуковых сигналов. На современном этапе развития методики стало возможно использовать записанные сигналы для видовой идентификации рукокрылых.

Мы сравнили два метода учета рукокрылых (ОПС и регистрация с помощью ультразвукового детектора) в окрестностях НЭБ «Черноголовка» ИПЭЭ РАН в 2011 г. (Московская область, Ногинский район, 4 км от г. Черноголовка). Паутинную сеть (размером 10×5 м, ячея 1,5×1,5 см) устанавливали над небольшим прудом в смешанном лесу. Параллельно записывали эхолокационные сигналы рукокрылых с помощью детектора D-240 (Pettersson Electronic, Швеция) в режиме 10-кратного «временного растяжения» («time expension») с отрезками записи по 3,4 секунды. Отлов и запись ультразвуковых сигналов проводили 18 июля с 22: 45 до полуночи. За это время было поймано всего два Pipistrellus nathusii (самцы, sad). Однако данные сделанного в это же время акустического учета позволяют утверждать, что в окрестностях пруда летало не менее четырех видов рукокрылых: P. nathusii, Myotis brandtii, Plecotus auritus, ??yctalus noctula. Таким образом, метод акустического учета в определенных условиях оказывается более эффективным при решении задач оценки видового состава рукокрылых по сравнению с традиционно используемыми отловами с помощью паутинных сетей.

Миграции являются составным элементом жизненного цикла большинства рыб, обитающих в речных системах. Против течения происходит ход производителей на нерест, а по течению осуществляется их скат после размножения, а также покатная миграция молоди. Изучение перемещений рыб водотоках, особенно массовых нерестовых и покатных миграций представляет актуальную, но сложную в методологическом аспекте проблему. К числу наиболее эффективных инструментов исследования миграций рыб в настоящее время следует отнести компьютеризированные гидроакустические системы: мультилучевой идентификационный сонар «DIDSON» (SMC, США) и многолучевой сканирующий научно-исследовательский комплекс «NetCor» (ООО"Промгидроакустика", Россия). Эти комплексы позволяют решать задачи оценки численности мигрирующих рыб, определения их размерного состава и направления перемещения в водотоках, в том числе мелководных. Сонар «DIDSON» основан на использовании акустической линзы, создающей 48 лучей в секторе 29°. Ширина диаграммы направленности каждого луча 0. 5° в горизонтальной и 12° в вертикальной плоскости. Рабочая частота 1.2 МГц в режиме идентификации целей и 0.7 МГц в режиме регистрации. Частота зондирования от 2 до 10 кадров/с, в зависимости от дальности действия. Максимальная дальность действия в режиме идентификации по рыбе 20 м, в режиме регистрации 36 м. Связь с сонаром осуществляется по многожильному кабелю с использованием технологии Ethernet. Сонар обладает высокой разрешающей способностью, позволяющей наблюдать рыб в реальном изображении. Различные модификации этого сонара широко используются в США и Канаде в том числе для исследования миграций ценных видов лососевых рыб. Нами были проведены исследования преднерестовой миграции камчатской анадромной семги (Parasalmo myriss, W) в р. Утхолок. (-Камчатка). Впервые была определена ее численность и размерный состав, исследованы сезонная и суточная динамика миграции, а также интенсивность хода. Комплекс «NetCor», создает в выбранном сечении водотока стационарную зону регистрации естественно проходящих рыб. Комплекс состоит из сети плавучих гидроакустических высокочастотных многолучевых станций связанных по радиоканалу пакетной передачи данных с береговой контрольно-измерительной системой. На плавучей платформе установлены: сканирующая акустическая антенна, цифровой генератор-приемник и радиопередающее устройство. Рабочая частота 445 КГц, длительность импульсов от 0.1 до 0.8 мс; ширина характеристики направленности одного луча 10°, многолучевой сектор обзора до 70°. В горизонтальном режиме обеспечивается регистрация рыб на расстояние до 10 м при глубине места до 0.5 м, и 20 м при глубине более 1.5 м. Дистанция предельной радиосвязи 800 м Использование комплекса позволило выполнить исследования нерестовой миграции Salmo salar в р. Шуя (оз. Онега), определить его численность, суточную и сезонную динамику перемещений, а также оценить влияние РУЗ на условия прохода производителей вверх по реке. При исследованиях распределения рыб в пойменно-русловом комплексе Нижнего Иртыша, впервые были проведены инструментальные наблюдения за миграциями покатной молоди карповых и окуневых рыб в мелководных протоках пойменных озер. Получены данные о численности молоди этих рыб, осуществляющих покатную миграцию через пойменные протоки в реку Иртыш, выявлена динамика суточной активности их перемещения.

В последнее время значительно возрос интерес к использованию беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в целях изучения морских млекопитающих. Мы протестировали возможность применения низкобюджетных малоразмерных дистанционно управляемых летательных аппаратов (ЛА) — радиоуправляемых авиамоделей, для исследования прибрежных китообразных. Работы проводились в репродуктивном скоплении белух (Delphinapterus leucas) у м. Белужий о-ва Соловецкий в Белом море. Использовали две авиамодели с электродвигателями:

1) специализированный FPV (First Person View) самолет (размах крыльев — 1,67 м) с толкающим винтом и 2) мотопланер (размах крыльев — 2 м) классической схемы. Бортовое оборудование (электроника и видеокамеры) было герметизировано. Отдельные узлы ЛА подвергнуты специальной водозащитной обработке. Запуск Л А осуществлялся с рук, посадка — на неподготовленную площадку, покрытую травой. Управление производили с помощью пульта дистанционного управления в пределах хорошей видимости модели. Полезная нагрузка включала видеокамеры переднего, бокового и нижнего обзора. Камеры давали видеоизображение высокой четкости (HD формат). Всего в период с 3 по 12 августа совершено 7 тестовых и 30 рабочих полетов общей продолжительностью около 7 часов. Полеты осуществляли при отсутствии осадков и скорости ветра — не более 5 м/с. Практическая дальность полетов составила около 400 м, высота от 10 до 100 м, скорость от 0 до 40 км/ч, продолжительность от 15 до 30 мин. Недалеко от места запуска находилась страхующая лодка. Обе модели имели хорошие летные характеристики, отличались стабильностью и легкостью управления. При проходе ЛА над белухами на сверхмалых высотах (менее 20 м) животные могли проявлять слабую негативную реакцию. Собранные материалы пригодны для определения численности и возрастно-полового состава групп белух, а также для исследования их поведения. В случае использования ЛА, специализированных на аэрофотосъемке, возможно получение данных для фотоидентификации. Выполненные полеты позволяют дать следующие рекомендации. Для точного наведения на цель необходимо использование FPV системы. Кроме того, для полетов на большом удалении от базы (далее 600−1000 м) крайне желательно оснащение ЛА приборами телеметрии. Для воздушного наблюдения за белухами в ближней зоне (до 200 м) наилучшим образом подходит малоразмерный многороторный вертолет (мультикоптер). В средней зоне (от 200 до 1000 м) наиболее эффективным является мотопланер, в дальней зоне (более 1000 м) — FPV самолет. При близком расположении белух (не далее 300 м) использование планера более целесообразно, чем самолета. Планер — универсальный ЛА, пригодный как для выполнения маршрутных учетов, так и для воздушного наблюдения за малоподвижными объектами. Полезная нагрузка платформы для исследования морских млекопитающих, должна включать два блока приборов:

1) телекамеру переднего обзора, необходимую для пилотирования ЛА и 2) блок регистрации, состоящий из видеокамеры высокого разрешения, дистанционно управляемого фотоаппарата и телекамеры нижнего обзора, выполняющей роль видоискателя. В будущем автоматизация систем управления ЛА приблизит авиамодели к уровню полноценных беспилотных авиационных систем, что сделает их применение для исследования морских млекопитающих крайне перспективным.

Манул (Otocolobus manul) — единственный вид диких кошек, обитающий в степях Евразии. В Красном списке МСОП статус манула рассматривается как близкий к угрожаемому (категория NT — Near Threatened) (Ross et al., 2009). Манул включен в Красные книги практически всех стран, где он обитает, в том числе в Красную книгу России. Как редкий и стенотопный вид манул требует особого подхода при изучении его в природе. Несмотря на обширный ареал, территория обитания манула носит мозаичный характер, и распространение его сильно зависит от особенностей рельефа, глубины снежного покрова, наличия колоний грызунов и пищух. Нами разработан и частично апробирован комплексный подход для оценки численности и изучения распространения манула. Поскольку манул — территориальный вид, для оценки плотности его популяции важно исследовать структуру распределения индивидуальных участков. ГИС является отличным инструментом для этого.

В результате наложения в ГИС ландшафтной карты (созданной путем дешифрирования космоснимков), топографических карт масштаба 1: 200 000, других карт (климатических, карт растительности, землеустройства и т. д.), литературных и других данных выделяется территория предполагаемого обитания манула, которая делится на разные типы биотопов. Внутри этой территории также выделяются участки, на которых обитание манула предполагается с большей вероятностью (южные малоснежные склоны, выходы скал и т. д.). Полученный в результате ГИС-проект используется для планирования учетных маршрутов. Учеты манула проводятся в зимнее время по следам на снегу и основаны на стандартной методике зимних маршрутных учетов (ЗМУ), адаптированной специально к манулу в связи с особенностями его экологии. В отличие от стандартных ЗМУ проводится более подробное изучение местности с целью обнаружения животных и следов их жизнедеятельности. На маршруте проверяются скальные обнажения, овраги, норы и другие возможные укрытия, колонии пищух, малоснежные склоны и т. д. С помощью GPS фиксируются координаты всех встреченных следов манула, мест его охоты, посещаемых нор и пр. Маршруты закладываются так, чтобы охватить все разнообразие биотопов, в том числе малопригодных для манула. Расчет плотности популяции производится по формуле, предложенной А. Н. Формозовым (1932) с поправочным коэффициентом В. И. Малышева и С. Д.

Перелешина (Учеты…, 2007). При возможности проводится тропление для уточнения средней длины суточного хода, используемой в формуле (по нашим данным — 1,5−2 км).

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой