Мечение животных для наблюдения за ними и их изучения используется уже более 100 лет. В начале это были обычные кольца с оригинальными номерами, сегодня — сложные электронные устройства, передающие сигналы на спутники. О том, как и для чего используются спутниковые метки рассказывает Александр Сальман, член совета по морским млекопитающим, генеральный директор ООО "ЭС-ПАС" — производителя спутниковых радиомаяков, предназначенных для наблюдения за животными.
— Александр, многие люди знают о мечении животных, слышали о фотоловушках и радиомаяках, но не все представляют себе, зачем это нужно и как работает.
— Начиналось все с кольцевания птиц. Этот способ изучения миграций применялся еще в древности. Однако кольцевание — локальный метод исследования, на кольце нет передатчика, есть только номер. Вы вешаете кольцо и надеетесь, что кто-то когда-то где-то увидит его, считает номер. Только в этом случае можно оценить особенности миграции помеченной птицы. Если же вы вешаете на объект исследования спутниковый радиомаяк, вы каждый день видите, где он находится.
Результаты таких наблюдений, иногда оказываются совершенно неожиданными, противоречащими тому, что предполагалось в теории.
Очень много таких историй. Скажем, серые киты на Сахалине, так называемая охотско-корейская популяция. По одной из гипотез считалось, что зимой эти киты уплывают к берегам Кореи, а оказалось, что плывут в Калифорнию. Или, например, самцы белух в Белом море, которые, как полагали раньше, выходят в Баренцево море на зиму. Выяснилось, что по крайней мере некоторые самцы никуда не уходят. Кольчатая нерпа, считавшаяся оседлым видом, может покрывать гигантские расстояния ежедневно. Или, например, олени, оснащенные радиомаячками в один и тот же день в одном месте, расходятся зимой на расстояние 900 километров друг от друга…
— И все же для чего изучают миграции животных?
— Наблюдая за миграциями, можно понять, например, откуда берутся те или иные проблемы. Оснастили передатчиками диких северных оленей на Таймыре, для того чтобы понять, почему популяция уменьшается. Без глобальных методов наблюдения отследить тысячи километров, которые за пять месяцев проходит олень, это задача неподъемная. Оказалось, что исследуемая группа уходит на зиму в Якутию, а там открыта охота на них. В Якутии считается, что это якутские олени, а на самом деле это таймырские олени. И, возможно, именно на территории Якутии следует искать причины, влияющие на состояние таймырской популяции.
Кроме того, при изучении миграций вы видите, что олени пересекают автомобильные дороги, проходят через территории вновь созданных промышленных предприятий в Сибири. Наконец, существуют всякие сопутствующие проблемы: хищничество, браконьерство, уводы домашних оленей дикими оленями и так. То есть вы можете видеть вещи, которые требуют принятия административных решений или даже создания новых особо охраняемых природных территорий.
Спутник — друг исследователя
— И все эти задачи невозможно решить никакими другими методами кроме спутникового наблюдения?
— Методы наблюдения существуют разные. Спутниковая система имеет глобальный охват, а значит, любые перемещения животного мы можем видеть. Конечно, когда можно использовать иные способы передачи данных, наземные средства связи, используют их. Любая система имеет свои плюсы и минусы, и надо грамотно выбирать одну или другую в зависимости от задач, которые стоят перед исследователями. Существуют радиометки, которые работают через систему сотовой связи, но покрытие сотовыми сетями существует не везде. В России в основном вдоль автомагистралей, вдоль железных дорог в Сибири. А как следить за морскими животными? Вот и приходится использовать спутниковые средства, хотя и с ними не все так просто. Передаче данных препятствует рельеф местности, горы. Или, если животное находится в лесу, растительность значительно затрудняет передачу данных на спутники. А сигнал с радиомаяка на морском животном и вовсе может быть отправлен на спутник только когда наш кит или морж появляется над поверхностью воды.
— Как же вы справляетесь с этими проблемами?
— Радиомаяк международной спутниковой системы Argos периодически излучает короткие сообщения на постоянной частоте. Космические аппараты принимают эти сообщения и передают в центр обработки данных. Если за один пролет над радиомаяком спутнику удается принять хотя бы четыре сообщения, то система определяет координаты наблюдаемого объекта на базе эффекта Доплера с точностью в несколько сотен метров.
Если же радиомаяк функционирует в условиях пересеченного рельефа или густой растительности, ему крайне редко удается передать на спутник четыре сообщения за один пролет. В этом случае мы дополнительно используем встроенный навигационный приемник GPS/ГЛОНАСС. Приемник определяет собственные координаты, и радиомаяк передает их на спутники. Если в течение пролета над животным спутнику удается получить хотя бы одно сообщение, то пользователю становится известно о местоположении радиомаяка. Точность такой позиции обычно оказывается около 80 метров. Это вполне достаточно даже для того, чтобы отслеживать суточные перемещения животного. Однако в рамках некоторых специфических проектов мы добиваемся точности порядка 20 метров.
Обычно мы стараемся получить как можно больше позиций животного в сутки, и в этом основное отличие российских изделий такого типа от западных. Нам удается получать многие десятки, а иногда до 300 позиций в сутки, причем позиций высокой точности. Исследователи получают фрагменты траектории, состоящие из позиций животного каждые четыре минуты. То есть видно все, и это уже открывает совершенно новые возможности по исследованию животных — от сезонных миграций до анализа ежедневных перемещений. Можно искать всевозможные зависимости поведения животных от метерологии, от времени года, от антропогенной деятельности и так далее.
В воздухе, на земле и под водой
— Такая точность при исследованиях возможна только для наземных животных или и для морских тоже?
— Если говорить о морских животных, то кроме отечественных изделий для исследований порой используются иностранные аналоги, спутниковые радиомаяки, которые позволяют помимо местоположения получить информацию о давлении и температуре, то есть о глубине заныривания животного и температурных профилях. Некоторые исследователи вообще склонны рассматривать морское животное как платформу для сбора океанографических данных. Честно говоря, я не являюсь сторонником этого метода. Мой подход заключается в том, что, наверное, правильнее использовать для каждой задачи специализированные изделия. Для отслеживания животных использовать миниатюрные радиомаяки, а для сбора океанографической информации использовать спутниковые сканеры или автономные спутниковые буи.
В России реализуются большие программы по размещению ледовых и океанографических буев. Такая аппаратура позволяет изучать дрейф льдов, айсбергов. С помощью буев с подводными парусами, перемещающихся вслед за водными массами, исследуются морские течения. Российские научные организации и нефтяные компании активно применяют эти технические средства уже много лет, в основном на северном шельфе, где планируется активная деятельность по добыче углеводородов.
— Александр, расскажите, пожалуйста, а как все начиналось?
— Мы начали разрабатывать российские радиомаяки спутниковой системы Argos в 2007 году в сотрудничестве с Институтом проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова Российской академии наук. Первым объектом исследования была белуха. Чуть позже в сотрудничестве с другими научными организациями начали работать по кольчатой нерпе, по тюленям. Потом постепенно мы начали выходить на землю. С 2010 года начали делать российские ошейники с радиомаяками.
Большое количество наших изделий было задействовано в Якутии, где Институт биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения РАН активно занимается мечением животных — диких северных оленей, овцебыков, медведей, снежных баранов. В соседних регионах тоже мы все больше и больше работаем по дикому северному оленю. В европейской части России, в Тверской области выполняется многолетняя программа по изучению суточного хода лосей. На Дальнем Востоке мы принимали участие в работах по тиграм, леопардам. По морским животным на сегодняшний день охват достаточно широкий. В последние годы особое внимание уделяется белому медведю, атлантическому моржу.
— А птиц исследуете?
— Да, спутниковая система Argos позволяет исследовать миграции птиц. Обычно на птицах используются передатчики на солнечных панелях. Соответственно, они могут работать годами. Масса такого передатчика может доходить до двух граммов. Двухграммовое изделие, которое годами вам показывает пути миграций этой птицы. Есть особи, за которыми ведется наблюдение в течение восьми-девяти лет. К сожалению, в России проекты по птицам развиваются менее интенсивно. Для них используется иностранное оборудование, а это связано с проблемами ввоза и таможенного оформления. К тому же передатчики для птиц — это миниатюрные изделия, а они всегда стоят дороже. Для развития этого направления необходимо разработать российские миниатюрные радиомаяки.
Окольцованные
— На наземных или морских животных передатчики тоже работают годами?
— По-разному. Всегда приходится искать компромисс между массой радиомаяка и продолжительностью его функционирования.
Любой исследователь хочет, чтобы ошейник был как можно легче, но чтобы при этом работал как можно дольше и интенсивнее.
Соответственно, встает несколько вопросов. Во-первых, сколько электроэнергии можно заложить в радиомаяк, то есть сколько батереек туда может поместиться при заданных ограничениях по размерам и весу и, соответственно, как использовать этот запас электроэнергии, выбирая оптимальные параметры интенсивности и продолжительности функционирования. Если более интенсивно используем радиомаяк, хотим получить в сутки больше позиций, то это приводит к тому, что общая продолжительность функционирования сокращается. И наоборот, если нужна большая продолжительность функционирования, но можно не очень подробно прослеживать траекторию движения животного, тогда метка работает дольше.
Мы считаем, что в большинстве случаев следует закладывать ресурс на год-полтора, потому что потом по большей части траектория миграций повторяется. Основная задача — посмотреть осеннюю и весеннюю миграции, а в дальнейшем весьма высока вероятность зацикливания перемещений.
— Как долго держатся ошейники на животных?
— Любой зверь пытается избавиться от ошейника, взаимодействует с другими животными, трется о камни, деревья и так далее. Механическая нагрузка на изделия серьезная, и вероятность того, что животное сможет проносить ошейник дольше полутора лет, невысока. Поэтому мы обычно программируем изделие именно на этот срок, хотя у западных производителей совершенно другая философия, они заявляют, что их ошейники работают три года, пять лет. Конечно, можно добиваться таких показателей. Если вы будете включаться раз в месяц и получать одну позицию, то потенциально радиомаяк мог бы работать на протяжении всей жизни животного. Но любому исследователю, который затевает проект, интересно не ждать пять лет, чтобы собрать данные, а сразу приступить к их использованию.
— С какими животными труднее всего работать?
— Сложно с теми, кого трудно поймать, например, с теми же серыми китами. На них приходится ставить метку дистанционно. Для этого используется духовое ружье, из которого выстреливается метка, внедряющаяся в тело кита. Для этого к киту надо подплыть, оказаться рядом, когда он выныривает. Результат зависит от того, как вы стреляете, как вы попадаете, как движется лодка на волне относительно животного, в какой момент животное выныривает, насколько надежно гарпун внедрится в тело животного. Поставленные таким образом радиомаяки не всегда работают долго и качественно.
А вот белуху, о которой мы уже говорили, поймать можно. Когда вы получаете белуху в руки, то, конечно, ставите метку гораздо более надежно, крепите к рудименту спинного плавника методом, проверенным годами, и это работает.
Из наземных животных самый неблагоприятный вид — кабан. У него нет шеи, приходится надевать шлейку, радиомаяк висит очень низко над землей. Он постоянно облеплен грязью, постоянно бьется о камни, кусты и деревья. Очень сложные объекты — любые хищники, опять же потому, что они не ходят с гордо поднятой головой, как олени, и предпочитают такие места, откуда крайне сложно передавать сообщения на спутники. Приходится адаптировать наши изделия под каждый конкретный проект, учитывая особенности поведения исследуемых животных.
От мониторинга к прогнозированию
— У такого интересного направления исследований, видимо, большое будущее?
— Надеемся. Наши французские коллеги уже перешли от изучения миграций к моделированию динамики популяций. То есть они собирают спутниковую информацию о морской среде и прогнозируют ее состояние в будущем. А от этой информации уже переходят к прогнозированию миграций мелкой рыбы, затем хищников. Это позволяет проигрывать сценарии развития популяций в случае принятия тех или иных административных решений. Проще говоря: вы разрешили промысел такого-то вида рыбы и хотите знать, к чему это приведет в будущем. Это мощные инструменты прогнозирования антропогенной нагрузки на биоресурсы. Подобные инструменты позволяют наладить грамотное администрирование промысла. Французские коллеги выполняют такие исследования в приэкваториальных зонах по тунцу — серьезному валютоемкому биоресурсу.
— В России такие проекты есть?
— В России пока нет. Если говорить о том, над чем планируется поработать в России, то в настоящее время мы начинаем исследования в области мониторинга оленеводства. Планируется дистанционно наблюдать за домашними оленями, а параллельно следить за процессом деградации пастбищ, на которых они пасутся, выявляя, каким образом видоизменяется растительность в результате выпаса животных. Проект разработки комплексной системы мониторинга животноводства выполняется под эгидой Европейского космического агентства. Тестовым полигоном являются территории Якутии, Красноярского края, Ямала.
А кроме того, мы стараемся все время улучшать характеристики наших изделий. Это постоянный, многолетний процесс, который приводит к тому, что у исследователей появляются новые возможности по изучению животного мира. Новые возможности — новые результаты, новые мнения, новые решения.
Беседовала Наталья Филиппова
