Аэрокосмические методы исследования миграций животных

Аэрокосмические методы исследования миграций животных

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

.65 География 4 курса

группы 130902

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:

) размер и тип радиопередатчика,

) наиболее удобный и безопасный способ его крепления на объект,

) оптимальные способы слежения за перемещениями объекта,

) возможности повторной поимки и замены или снятия передатчика,

) 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.

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:

) с поврежденным контуром (зазубрины, срезы);

) 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 (1,5´1,5´1,2 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 10х5 м, ячея 1,5х1,5 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:

) 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 ЛА 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:

) 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: 200000, 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).

Параллельно с учетами организуется сбор опросных сведений у местного населения (чабанов, охотников и т.д.). Для этого посещаются скотоводческие стоянки, распространяются анкеты среди охотников и т.д. Опросные данные используются для уточнения границ распространения манула, выявления территорий с повышенной плотностью и угроз виду. Учетные, опросные и литературные данные накладываются в ГИС на карту биотопов, в результате становится видна структура распределения индивидуальных участков манула. Точность картины их распределения зависит от количества накопленного материала. Использование дополнительных методов - радиотелеметрии и фотоловушек - позволяет уточнить границы, площадь и степень пересечения индивидуальных участков. Полученные оценки плотности индивидуальных участков и плотности, рассчитанной по результатам ЗМУ, экстраполируются на всю территорию обитания манула в изучаемом районе. В результате получаются две сравниваемые оценки общей численности манула.

Метод радиотелеметрии широко используется для определения территорий, используемых отдельными особями животных - индивидуальных участков. Данных по использованию территории манулом (Otocolobus manul) в природе немного - радиотелеметрические исследования этого зверя проводились только в Монголии (Munkhtsog et al, 2004; Ross, 2009). В данной работе представлены предварительные результаты исследований манула в Даурском заповеднике, основанные на наблюдениях за 7 манулами (3 самками и 4 самцами) в период с 2007 по 2008 г. Наблюдения проводились на двух площадках, расположенных в заповеднике и его охранной зоне - на полуострове Мэрген и в возвышенностях к северу от оз. Зун-Торей. Карта распределения индивидуальных участков манулов построена по совокупности регистраций одиночных особей с помощью модуля Animal Movement 2.0 (Hooge & Eichenlaub, 2000) в ArcView 3.3 (ESRI, CA, USA). Для построения индивидуальных участков использовали два метода: (1) метод скользящего среднего с постоянным ядром и (2) метод минимального выпуклого полигона (Worton, 1989; Mohr, 1947). В первом методе брали в качестве границы доверительные уровни 50 и 95% вероятности. Средняя площадь участка размножающейся самки оказалась существенно меньше, чем у самцов - 6,0±3,4 км2 у самок и 22,9±12,9 км2 у самцов по методу (1) или соответственно 10,0±5,9 км2 и 16,5±9,4 км2 по методу (2). Если исключить из рассмотрения данные по молодому самцу, относящиеся к небольшому периоду, то площадь участка самца окажется еще большей: в зависимости от метода, 19,5±8,9 км2 (2) или 27,4±11,4 км2 (1). Однако между собой участки самцов (также как и самок) могут сильно различаться (иногда до 2-3 раз). Ядра индивидуальных участков самок, посчитанные методом (1) с доверительным уровнем 50% сравнимы и довольно небольшие (0,5±0,1 км2). У самцов эти величины выше и значительно отличаются у разных особей (4,3±3,4 км2). То, что манулы территориальные животные, подтверждается тем фактом, что практически не наблюдается перекрывания участков взрослых особей одинакового пола. Так, участки двух соседних самок не перекрывались. Участки молодых котов (возможно, из одного выводка) не пересекались с участком взрослого кота, хотя и перекрывали друг друга в зимне-весенний период. В летний период участок одного из молодых котов сместился к востоку в среднем на 4 км - манул занял другую территорию. В то же время участок одного взрослого самца практически перекрывал участок взрослой самки, исключая небольшую территорию вблизи логова с котятами. На другой территории наблюдались самец и самка, участки которых лишь соприкасались.

Относительно рельефа индивидуальные участки вытянуты либо вдоль долин и гряд, что характерно для особей, обитающих внутри сопочного массива к северу от оз. Зун Торей, либо поперек склонов, спускающихся к котловинам озер, что характерно для особей, обитающих на полуострове Мэрген и на фасе сопочного массива. Для полного представления структуры расположения индивидуальных участков манулов необходимо дальнейшее накопление радиотелеметрических данных, а также использование других методов, например, метода фотоловушек. Результаты исследования площади и расположения индивидуальных участков этого редкого зверя могут быть использованы для более точной оценки численности его популяции на данной территории.

Изучение использования пространства амурским тигром с помощью системы GPS-Argos

В рамках долгосрочной Программы изучения амурского тигра на Российском Дальнем Востоке, выполняемой Постоянно действующей экспедицией РАН по изучению животных Красной книги Российской Федерации и других особо важных животных фауны России, проводится изучение использования пространства этим хищником с помощью системы GPS-Argos. С сентября 2008 г. по май 2011 г. отловлены 15 амурских тигров (8 самцов и 7 самок), которые помечены радиопередатчиками Sitrack, Новая Зеландия (n=9), Telonics, США (n=1), Пульсар ЭС-ПАС, Россия (n=4) и Lotek, Канада (n=2). Наилучшие результаты были получены от передатчиков Lotek (110,9 локаций/месяц), ЭС-ПАС (104,4 локаций/месяц) и Sirtrack (16,8 локаций/месяц). Передатчики Telonics испытывали трудности при передаче данных спутникам Argos и, таким образом, они работали как накопители GPS локаций. Всего 3818 локаций были получены от всех передатчиков, от 11 до 1222 на одного тигра. Площадь участков обитания, выявленных методом минимального выпуклого полигона, варьировала от 197,5 км2 до 869,8 км2 для самок (n=5) и от 689,4 км2 до 2688 км2 для самцов (n=7). Участки обитания самцов перекрывались между собой значительно больше, чем участки самок. Тигры, помеченные на приграничных с Китаем территориях (n=4), редко переходили государственную границу России. Работа выполняется при финансовой поддержке Русского географического общества.

Влияние пространственной организации ивовых кустарников на популяции белой куропатки (lagopus lagopus) и зайца-беляка (lepus timidus) в южной кустарниковой тундре

В южной кустарниковой тундре ивняки являются важным ресурсом для белой куропатки (Lagopus lagopus) и зайца-беляка (Lepus timidus) как в летнее, так и в зимнее время. В настоящей работе мы исследовали взаимосвязь численности данных видов и различных параметров конфигурации ивовых кустарников в трех регионах южных тундр - северная Норвегия, север европейской России и запад Сибири.

Для определения численности белой куропатки и зайца-беляка в течение четырех летних полевых сезонов (2007-2010 гг.) нами был произведен подсчет фекалией на учетных площадках, организованных в иерархическую структуру. Для определения различных параметров конфигурации ивняка нами были использованы аэрофотоснимки (для севрной Норвегии) и снимки QuickBird с разрешением 0,6 метра в пикселе (для российских регионов). Для определения степени фрагментированности ивняков нами была использована программа FRAGSTATS.

В результате проведенной работы нам удалось зарегистрировать функциональный ответ в использовании ивняков белой куропаткой. Встречаемость зайца-беляка, чей ареал простирается также в лесную зону, возрастает с увеличением площади ивовых кустарников. Для белой куропатки характерна положительная корреляция между ее встречаемостью и площадью ивняка и негативная корреляция между встречаемостью и фрагментированностью кустарников. Данный паттерн прослеживается только в районах с относительно малой площадью покрытия ивняков, где рост ивовых кустарников может быть ограничен выпасом оленей. В районах с высокой площадью покрытия ивняками данной закономерности не прослеживается.

Данные закономерности характерные для определенных регионов отражают специфику конкретных экосистем. Данные исследования подтверждают тезис о необходимости проведения крупномасштабных исследований для адекватной оценки влияния изменений различных местообитаний на численность различных животных и экосистемы в целом. Данные исследования выполнены в рамках проекта "IPY - Arctic Predators".

Перспективы использования аппаратов сверхлегкой авиации для изучения скоплений морских млекопитающих

Численность и распределение морских млекопитающих обычно изучаются методами судовых и авиационных учетов, преимуществом которых являются большой объем накопленных работ и стандарт методики, а следовательно, возможность сравнения результатов, как между регионами, так и в ряду лет. Авиаучет по всем параметрам (процент обнаружения животных, скорость покрытия акватории и т.д.) эффективнее судового. Авиаметод также позволяет осуществлять независимый от индивидуальных особенностей наблюдателя учет методом сплошной фото/видеосъемки.

Существенные недостатки указанных выше методов - дороговизна, сложная логистика и большое количество участников. Ограничивающие факторы для авиаучета - удаленность региона работ от ближайших аэропортов, отсутствие топлива и посадочных полос необходимой длины. Во время авиа - и судовых учетов такие работы, как изучение возрастной структуры скоплений, поведения животных, фотоидентификация весьма ограничены или невозможны. Современные средства сверхлегкой авиации (СЛА) на небольшой акватории (например, при изучении прибрежных скоплений китообразных или лежбищ тюленей) позволяют, помимо учета, решать одновременно несколько научных задач, не зависеть от наличия аэропортов и топливных баз и сократить количество участников работ.

Парамотор представляется достаточно портативным, экономичным и надежным средством для изучения летних скоплений белухи. Работа проводилась в Сахалинском заливе. Тестировались две конструкции сидений (тележка и тандемное кресло); стабильность полета (удержание маршрута, высоты полета и скорости); маневренность на относительно низких высотах для съемки с целью фотоидентификации; зависимость от погодных условий (ветер, дождь); требования аппарата к взлетно-посадочной площадке. Исследовалась реакция животных на присутствие парамотора на различных высотах. Результаты учета численности сравнивались с одновременными оппортунистическими наблюдениями с лодки. Команда состояла из пилота и наблюдателя-фотографа. Моторная лодка со спасоборудованием и независимым наблюдателем следовала в 500 м от проекции парамотора на воду. Скорость полета варьировала от 20 до 70 км/ч, ветра - до 8 м/с. Парамотор летал по учетным галсам, а также совершал круги на разных высотах (под контролем GPS) над группами белух. В тех случаях, когда с лодки велся учет животных, оценка численности с парамотора превышала оценку с лодки в несколько (до10) раз. Фотографии, отснятые на высотах 30-50 м, оказались пригодны для фотоидентификации.

Девять полетов общей длительностью 8 часов показали эффективность использования парамотора для учета численности, изучения возрастной структуры и поведения скопления белух, а также для фотоидентификации. Авиационные исследования на парамоторе перспективны и в изучении других видов китообразных и ластоногих. Использование данного аппарата имеет определенные погодные и пространственные ограничения.

У северных морских котиков (СМК), как и у большинства видов млекопитающих, благополучие всей популяции во многом зависит от репродуктивного успеха самок. Успешность питания самок во время нагула в зимний период перед возвратом на лежбище и во время лактации являться ключевыми для размножения и выкармливания потомства. Целью данной работы было изучение особенностей зимних миграций и летних кормовых походов лактирующих самок СМК с Командорских о-вов. Всего с 2007 по 2010 гг. нами была получена информация с 22 датчиков регистрации времени и глубины погружения (TDR), 21 спутниковой метки и 17 геолокационных меток. При сравнении полученных данных с данными 2003/04 гг. продолжительность кормовых походов и глубины погружения самок с Северо-Западного лежбища не менялась за годы исследований и в среднем составили 3,4 ± 1,3 дня и 17,7 ± 6,8 м. Самки СМК с Северного лежбища во время кормовых походов отходили достоверно дальше от берега (средн. знч. =168,8±79,5 км), чем самки с Северо-Западного лежбища (средн.87,4±57,0 км) (n=40, p<0,01). Хотя районы питания самок СМК с двух соседних лежбищ Командорских о-вов перекрываются, средние векторы кормовых походов достоверно различались (μC= 300,81± 35,16°, μСЗ= 256,49± 51,85°, p<0,001). Во время зимних миграций, самки СМК с Командорских о-вов мигрировали преимущественно в южном-юго-западном направлении (183±23,7°) со средней скоростью 1,9±0,3 км/ч, при этом их пути миграции коррелировали с районами высокой продуктивности океана (p<0,004). Во время зимнего периода самки придерживаются районов с относительно высоким содержанием хлорофилла (>0,1 мг/м3). Более 82% (n=17) этих самок провели 3-8 месяцев около восточного побережья о. Хоккайдо, Япония. Во время миграции обратно на Командорские о-ва самки придерживаются Курильской гряды и восточного побережья Камчатки - наиболее продуктивных районов.

Параметры кормовых походов лактирующих самок СМК показывают, что в летний период в исследуемые годы, у самок СМК был постоянный источник пищи, обилие которого не изменялось, несмотря на явные изменения факторов окружающей среды и интенсивности рыболовства. Миграции самок с районов зимовки на Командоры через наиболее продуктивные районы океана, вероятно, обусловлены их потребностью в усиленном питании перед энергозатратным репродуктивным периодом.

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:

) 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 ЛА 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:

) 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.

Изучение использования пространства самками зубра с помощью gps-ошейников-передатчиков двух типов

Цель этих исследований было - выявить характер перемещений животных и динамику суточной активности. Для достижения этой цели была поставлена задача пометить зубров GPS-ошейниками-передатчиками. В работе были использованы два типа ошейников. Оба типа оснащены GPS-приемником и датчиком движения, но у одного передача данных осуществляется через спутниковую систему "Thuraya" (2 шт.), а у другого через сеть GSM (4 шт.). Кроме того, ошейники отличались и техническими характеристиками: 4 ошейника осуществляли привязку на местности максимум 4 раза в сутки, и 2 ошейники - максимум 24 раза в сутки.

Работа была проведена на южном участке ГПЗ "Калужские засеки" и НП "Орловское полесье". Геостационарный спутник "Thuraya" находится на юге от места исследований в 20° над горизонтом. Южный участок заповедника имеет сильно овражистый рельеф, таким образом, когда животное находится в овраге, передатчик не может установить связь со спутником для передачи данных. Покрытие сотовой связи на южном участке заповеднике также неполное, т.е. передача данных с ошейника происходит, только когда животное попадает в "пятно" связи. Таким образом, для обеих систем передачи данных условия местности неидеальны. С марта 2009 по март 2011 г. метками были оснащены 6 самок зубра: 2 зубрицы - ошейниками с модулем "Thuraya", 4 - ошейниками с модулем GSM.

Для оснащения ошейником зубры были иммобилизированы седативными препаратами.

Наилучшие результаты были получены для ошейников, передающих через сеть GSM и запрограммированных на 24 локации в сутки (до 679 локаций за месяц). Ошейники, запрограммированные на 4 локации в сутки, в лучшем случае передавали до 41 локации за месяц. Всего получено 3325 локации от 6 зубров, от 71 до 1555 локаций на одного зубра. Площадь используемого пространства самками зубра в весенне-летний период, выявленные методом минимального выпуклого полигона, варьировали от 47,3 км2 до 122,6 км2.

Традиционно исследования экологии и поведения воробьиных птиц на миграционных остановках проводят с помощью мечения и повторного отлова. Этот метод позволяет оценить продолжительность миграционных остановок, скорость жиронакопления и даже сделать некоторые выводы относительно пространственного поведения птиц. Однако более точные данные о пространственном поведении можно получить с помощью прослеживания птиц, помеченных миниатюрными радиопередатчиками. Исследования, которые мы проводили на Куршской косе Балтийского моря в 2002-2004 гг., показали наличие существенных межвидовых различий в характере пространственного поведения остановившихся мигрантов, а также изменение характера перемещений птиц в ходе миграционной остановки. Зарянки Erithacus rubecula были значительно более подвижны в первый (иногда также во второй) день остановки, после чего занимали весьма ограниченные по площади индивидуальные участки. Мухоловки-пеструшки Ficedula hypoleuca перемещались на сотни метров и километры в любой день остановки, даже спустя несколько дней после прибытия.

Основной недостаток радиотелеметрических данных заключается в том, что мы не знаем динамику изменения массы тела и энергетического состояния прослеживаемых птиц. Поэтому этот метод не может полностью заменить мечение и повторный отлов птиц на миграционных остановках.

ГИС "Грызуны и пищухи России и прилежащих территорий" создана на основе авторских макетов карт населения грызунов и пищух в М 1: 4000000 для аридных территорий СССР, 1: 2500000 для Кавказа и Алтая и 1: 10000000 - для оставшейся территории России (Тупикова, 1995, 1996; Тупикова и др., 1998; Tupikova et al., 1998; Хляп и др., 2003). Она оригинальна и поддерживается в средах Mapinfo и ArcGis. Карта (в границах СССР) имеет 2198 индивидуальных выделов, объединеных в 576 типологических (варианты населения грызунов и пищух, различающиеся видовым составом и видами-доминантами).

Основные атрибутивные таблицы содержат информацию о видовом составе грызунов и пищух, обитающих в пределах каждого выдела карты. Каждый вид характеризуется численностью (по 3-балльной шкале), статусом в населении (ежегодное или периодическое доминирование или отсутствие такового), размещением в пределах выдела (сплошное или фрагментарное и в каком из фрагментарных местообитаний встречается вид). Для каждого из выделов карты имеются описания основных и фрагментарных местообитаний. Имеется также ряд дополнительной информации о размещении вида (местами, локально - с указанием конкретного места обнаружения), о динамике численности (массовые размножения, исчезновение) и др. Для ряда регионов есть слой литературных источников зоологических данных, использованных при создании карты. Для некоторых видов в ГИС включены векторные слои с кадастрами мест их обнаружения. ГИС позволяет получать информацию, касающуюся как отдельных видов грызунов и пищух, так и их сообществ. Она использована при построении мелкомасштабных ареалов некоторых видов грызунов (#"justify">ГИС позволяет корректировать ее содержание, используя дополнительные зоологические материалы, и одновременно облегчает визуализацию данных по размещению мелких млекопитающих обширных территорий. Так, по 12-летним материалам полевых работ (2000 - 2010 гг.) построена "Карта населения мелких млекопитающих Северо-Западного Кавказа", охватывающая территорию Краснодарского края и республики Адыгея к югу от широтного течения р. Кубань. Показано размещение основных вариантов населения, а на круговых диаграммах - общая численность мелких млекопитающих и соотношение разных видов. Получено, что население мелких млекопитающих этой территории резко разделяется на две части - равнин и гор. Прослежены закономерности размещения видов-двойников.

Кабан и бобр отнесены к видам, характеризующимся средообразущим оздействием на экосистемы Приокско-Террасного заповедника (Бобров и др., 2007; 2008). Задача исследований - получить количественную оценку роющей деятельности кабана и строительной деятельности бобра, оценить регулярность этого воздействия и выявить места наибольшего воздействия этих зверей на экосистемы заповедника. Исследования проведены в 2007-2011 гг. Они сочетали полевые наблюдения с регистрацией следов жизнедеятельности зверей с помощью GPS "Garmin Etrex Vista" и обработку материала с применением компьютерных программ OziExplorer и пакета программ ArcGis. Роющую деятельность кабана оценивали, обследуя ежегодно в середине лета 4 трансекта, 2 из которых проходят с севера на юг, и 2 - с запада на восток (всего - 30 км). Отмечали все порои, их свежесть, размеры и степень нарушенности растительного покрова. Строительную деятельность бобра оценивали по возведенным ими плотинам. Обследованы все водотоки заповедника и отмечены координаты всех плотин: как разрушенных, так и ремонтируемых бобром. Численность бобров оценивали по методу Лаврова (1952). Визуализация мест деятельности кабана в ГИС-программах показала неравномерность размещения его пороев, но интенсивная роющая деятельность из года в год проявлялась практически в одних и тех же местах. Используя встроенные инструменты ArcGis, рассчитано кратчайшее расстояние между пороями кабанов 2009 г. и пороями 2007 или 2008 г. Гистограмма, построенная по этим данным показывает, что 39% обнаруженных в разные годы мест пороев кабана размещались не далее 20 м друг от друга, а 76% - не далее 60 м. Рассчитано, что на участках, где есть порои, вспаханная поверхность занимает в среднем 0,38±0,12% учетной полосы, а на участках, где повреждения выше указанной средней величины, - 1,7±0,49%. Выявлены биотопы, в которых роющая деятельность выше.

За более чем 60 лет обитания в заповеднике бобр преобразовал почти все его водотоки и водоемы. Осенью 2008 г. на территории ПТЗ - учтено 12 бобровых поселений, всего 30-44 особей, в 2009 г. соответственно: - 15 и 45-65, в крайне засушливом 2010 г. - 13 и 34-53 (летние и весенние обследования, осенние учеты 2009 г. проведены совместно со с. н. с. заповедника "Рдейский" Н.А. Завьяловым).

Использование ГИС позволило проследить динамику и размеры бобровых поселений, оценить их плотность, показать увеличение площади черноольшанников в результате воздействия бобров на экосистемы (Завьялов и др., 2010). Весной 2010 г. в бассейне р. Таденки сохранились все поселения, отмеченные осенью 2009 г., к осени 3 из них перестали существовать, еще 3 сместились на 250, 700 и 850 м и 7 остались на своих местах. Осенью 2010 г. на всех водотоках заповедника существовало 218 плотин (83% от всех отмеченных за 2007-2010 гг.), из них только на 35 (16%) отмечены свежие следы жизнедеятельности бобров. Количество плотин со свежими следами жизнедеятельности бобров на 1 км водотока варьировало осенью 2008 г. от 1 до 4,8 на речках заповедника и от 11 до 14,0 на ручьях, а 2009 г. соответственно от 0,9 до 3,3 и от 5,8 до 7,2.

В настоящее время в ИО РАН совместно с институтом ISEN (Брест, Франция) и компанией SINAY (Франция) разрабатывается автономный гидроакустический буй для одновременного мониторинга уровня шума и обнаружения морских млекопитающих по их акустическим сигналам. Разрабатываемое оборудование предполагается использовать в районах строительства на морском шельфе. При выборе центрального процессора было решено пожертвовать производительностью в пользу низкого энергопотребления, что позволяет добиться продолжительного времени автономной работы. В связи с этим программное обеспечение станции должно быть как можно менее требовательным к вычислительным ресурсам. Например, работа в реальном времени прямолинейных методов, опирающихся на корреляционные техники, при текущих характеристиках оборудования невозможна. В качестве альтернативы был предложен подход с использованием нейронных сетей. Были опробованы двухслойные нейронные сети топологий RBF и SVM. В качестве компонент входного вектора использовались определенные наборы коэффициентов преобразования Фурье и вейвлет-преобразования посредством семейства функций symmlet. Решение о том, какие именно коэффициенты использовать, принималось на основе дискриминантного анализа. Обучающий и оценочный наборы данных состояли из 90 сигналов афалин и 70 сигналов косаток.

Обучение двухслойной сети RBF проходит в два этапа. На первом происходит кластеризация данных произвольным способом. Применялись основанные на методе k-средних алгоритмы кластеризации, различающиеся начальным количеством кластеров, выбором начальных центров кластеров и правилом принятия либо отклонения обнаруженного кластера. В качестве функции цi (x) расстояния от входного вектора до центров кластеров, значения которой являются входными данными для второго этапа работы сети, использовалось ядро Гаусса.

Второй этап обучения сети RBF заключается в поиске такой матрицы A, которая мини-мизирует сумму (по всем xi из обучающего набора) квадратов евклидова расстояния между результатом работы сети y (xi) =A (ц1 (x),…, цn (x)) и значением вектора ti, в котором все компоненты нулевые за исключением единицы на месте с номером, соответствующим классу вектора xi.

Двухслойная сеть SVM топологически сходна с двухслойной сетью RBF. Принципиальное отличие между ними заключается в том, что сеть SVM акцентирует внимание не на центрах кластеров, а на их границах, разделяя кластеры гиперплоскостью с определенным экстремальным свойством.

На данный момент наилучший результат распознавания, достигаемый при использовании топологии RBF и вейвлет-преобразования symmlet, составляет 75% верно распознанных сигналов афалин при 80% верно распознанных сигналов косаток. Эти результаты не являются окончательными. поиск оптимальных параметров сети продолжается. Большой объем доступных записей позволяет имитировать работу алгоритмов в реальных условиях и выявлять случаи, когда высокие результаты распознавания достигаются благодаря чрезмерной специализации нейронной сети под тренировочный набор данных.

В ходе проведения исследования современного состояния леопарда в условия Дагестана (Population ecology of the leopard (Panthera рardus) in Dagestan, Russian North Caucasus), нами были использованы фотоловушки разных моделей. В силу своей конструкции они отличались возможностями ведения фотосъемки. Так модель Stealth Cam, STC-DVSIR5 Prowler DVS имела на наш взгляд два плюса - съемка велась сериями снимков при установке настроек на максимальные параметры, т.е. готовность к съемке через 1минуту и съемка следующего кадра через 2 сек. при общем числе кадров 9. Так же хорошо проводилась видеосъемка. Но следует сразу отметить то, что через пол года три фотоловушки из четырех перестали снимать в ночное время, что существенно снизило их отдачу в сборе информации в это время суток. До этого сбоя ночная съемка велась на расстоянии до 10-12 м. Так же следует указать на то, что предложенные изготовителем аккумулятор для данного типа ловушек имея массу до 3кг, при полной зарядке, удерживал ловушки в рабочем состоянии только в течении 40-42 дней, а в случае запасного варианта из 6 батареек С-формата, работали только 18-22 дня. К тому же в сравнении с другими фотоловушками модель Stealth Cam, STC-DVSIR5 Prowler DVS была более чувствительна к любым незначительным колебаниям в секторе съемки, что приводило к большому количеству пустых снимков. Такая трудоемкая установка и большая потеря данных (ночных), а так же короткий срок работы, вынудила нас отказаться от использования этих фотоловушек в условиях горного Дагестана.

Параллельно, с выше, рассмотренной моделью, были использованы фотоловушки Cuddeback® Capture IR 5.0 Megapixel scouting cameras. Данная ловушка оказалась менее чувствительной к мелким колебаниям в секторе съемки (10 пустых кадров на 26 снимков с животными в кадре), что позволяло контролировать точку учета до полной разрядки аккумуляторных батарей и получать полные данные о перемещениях животных. Очень удачным оказалось применение данной модели при использование батареек Duracell D-

формата (не аккумуляторов) в холодный период года, когда ловушка проработала более 60дней, а при снятии с точки оставалась работоспособной еще 12 дней. Бесспорным минусом данной модели была очень не качественная ночная съемка. Для устранения дефекта ночной съемки данной модели мы приобрели подобную же модель но, со вспышкой Cuddeback® Capture 3.0 Megapixel.

Полученные снимки животных при помощи разных моделей фотоловушек дали большой объем информации по суточной и сезонной активности, территориальной привязанности разных видов крупных млекопитающих. Для оценки распределения и плотности населения видов нами была использована оценка плотности с учетом сделанных ловушкой независимых снимков и количества дней стояния ловушки в рабочем положении (независимые снимки/100л. сут.), что позволило нивелировать данные со всех ловушек по участкам и составить цельную картину пространственного распределения млекопитающих по исследуемой территории.

Любые зоологические данные, собранные в природе, относятся к категории геоданных, и их корректный анализ средствами геоинформационных систем (ГИС) даст новую уникальную информацию. В этом отношении наиболее информативным является использование в ГИС исходных эмпирических данных. Не для всех случаев удается найти путь использования полевых материалов, прошедших лишь первичную камеральную обработку. Удачным оказалось создание баз геоданных с результатами учета животных канавками, маршрутные учеты птиц, ежегодные зимние маршрутные учеты охотничьих животных. Объектами такой базы данных и сопровождающей ее векторной карты являются канавки, учетные трансекты или отдельные маршруты. Признаком объекта здесь служат - виды, их количественной характеристикой - число пойманных особей, плотность на трансекте или число встреченных следов.

При работе с материалами, прошедшими элементарное обобщение (чаще всего это расчет средних для какого-то района и их статистических параметров), выбранный район является объектом базы данных и векторной карты. Такой подход корректен для хранения и обработки морфологических характеристик, репродуктивных параметров популяции.

Но для характеристик плотности видов создание базы геоданных на этом уровне проблематичнее. Средние для района показатели плотности и их статистические параметры некорректны, поскольку распределение частот показателей плотности весьма далеко от нормального. Эту проблему можно решить с использованием категории имманентной плотности (Юдкин, 2009).

Даже самые обширные базы выборочных данных не могут обеспечить информацией все картируемое пространство, поэтому желательными элементами ГИС являются еще и картографические модели. В то же время для них характерен наибольший субъективизм авторов, и судить об их гносеологической ценности можно лишь при оценке их соответствия исходных эмпирических данных. В созданных математико-картографических моделях распределения ряда видов птиц в крупном и в мелком масштабах для такой оценки модельных показателей плотности приведены доверительные интервалы, рассчитанные на эмпирических данных. Для количественной модели распределения вида еще существует проблема наименьшей пространственной единицы рассмотрения в ГИС. Разные тематические слои, имеющиеся в ГИС, требуют своего уровня дробности деления территории, поэтому унификация деления производилась по наиболее "крупномасштабной" теме, представленной в системе. Например, в ГИС, созданной для анализа и характеристики орнитологической обстановки в зоне ответственности аэропорта за наименьшую единицу рассмотрения принято градусное поле, каждая сторона которого близка к 2 км. Каждое такое поле является объектом векторной карты и атрибутивной таблицы, как для базы распределения птиц, так и для баз с интегральными характеристиками орнитологической опасности и баз данных по условиям обитания птиц. Для мелкомасштабной карты распределения отдельных видов объектами являются контуры нефиксированного размера с относительно однородными характеристиками распределения. Ее атрибуты сложнее, таблица содержит качественные и количественные характеристики контуров: тип распределения вида, краткая характеристика типа распределения, средняя плотность, ее доверительный интервал.

Решена проблема обеспечения экологических исследований надежными данными о структуре местообитаний любой территории. В основу ее решения положена информация о свойствах экосистем, содержащаяся в мультиспектральных измерениях (MSI) с разрешением 30 м на местности и радарной съемки абсолютной высоты местности (90 м). MSI Landsat по разрешению на местности и по характеристикам каналов наиболее соответствует большинству задач, решаемых в экологии. Каждый спектральный канал и индексы, рассчитываемые по их соотношениям, позволяют оценить запасы растительности, биологическую продуктивность, основные категории видового состава, содержание влаги в растительности и экосистеме в целом, содержание глины и железа в почве и другие свойства, определяющие состояние местообитаний. Рельеф и его производные (уклон поверхности, экспозиция, форма, выражаемая через различные кривизны и лапласиан) для различных иерархических уровней его организации (пространственных масштабов) содержат прямую и косвенную информацию о неизменном во времени состоянии местообитаний.

Разработанные технологии позволяют отображать состояния местообитаний с различной детальностью. На стадии планирования полевых измерений используется дихотомическая классификация MSI методом К-средних реализуемая в стандартных статистических пакетах. Выделенные классы по их спектральным характеристикам и индексам надежно интерпретируются в общепринятые типологические образы. Обычно хорошая интерпретация возможна на пятом уровне (32 класса). При большей детальности выделяются классы, отличающиеся по запасам фитомассы, продуктивности, влажности. На основе полученной классификации осуществляется оценка разнообразия и уникальности выделенных типов, а также выраженности границ. Аналогичная классификация осуществляется и для переменных рельефа. Вся эта информация позволяет оптимизировать систему полевых наблюдений (учетные маршруты, размещение точек учетов и описаний и т.п.), обеспечив максимально полный охват разнообразия местообитаний при минимальных затратах труда. При планировании мелкомасштабных исследований удобно использовать GEOCOVER, являющийся продуктом Landsat и дающий покрытие всей суши для трех наиболее независимых спектральных каналов для 1990 и 2000 года.

Полевые работы проводятся с применением GPS. С использованием статистических методов интерполяции (дискриминатный анализ, логистическая регрессия, мультирегрессия, нейронные сети и т.п.) по полевым наблюдениям ("наличие-отсутствие" следа на маршруте, наличие нор и других следов жизнедеятельности, попадание особи в ловушку, плотность на пробу для почвенных беспозвоночных, состояния компонентов растительности и т.п.) и характеристикам местообитания (величины отражения в спектральных каналах, индексов, переменных рельефа) рассчитываются вероятности обнаружения или ожидаемое состояние объекта исследования в каждой точке территории. При детальных зоологических исследованиях для интерпретации полученного размещения используются сопоставления с аналогичными оценками для различных свойств растительного покрова и почв. В результате получаем статистическую модель с известной точностью, описывающую размещение объекта исследования по территории и его связи со свойствами местообитания.

Изучение миграционных путей сокола-сапсана при помощи спутниковой телеметрии

В северной части Евразии выделяют 2 подвида сокола-сапсана: более светлого в окраске calidus или тундрового сапсана, распространенного в тундровой зоне от Лапландии до северо-востока Сибири, где обитает более темный подвид japonensis. Современные знания о путях миграции, местах остановки и зимовки Евразийских сапсанов значительно уступают хорошо изученному в этом отношении подвиду tundrius в Северной Америке.

Наши исследования направлены на изучение миграционных путей, размеров гнездовых участков и мест зимовок тундрового подвида сокола сапсана при помощи спутниковых передатчиков PTT 18g Solar производства компании Microwave Telemetry (США), обслуживаемых системой Argos. Проект рассчитан на пять лет (2009-2013 гг.) и охватывает пять частей Российской Арктики от Кольского полуострова до Колымы. На каждом из мест предполагается мечение 10 птиц. За три года работы проекта на юго-западном Ямале, устье р. Лена и Восточном Таймыре было помечено 28 птиц (26 самок и 2 самца), участвующих в размножении и 2 птенца.

Предварительные данные из двух районов, где проводились исследования, свидетельствуют о том, что сапсаны, гнездящиеся на Ямале, территориально разобщены на местах зимовки с птицами, живущими в дельте р. Лена. Соколы с Ямала в период миграции преодолевают расстояние от 3050 до 8000 км и распределяются на огромных территориях от Южной Европы и Африки до Ближнего Востока, в то время как Якутские сапсаны пролетают от 4350 до 7650 км к местам зимовок в Южном Китае и Юго-Восточной Азии. Наши исследования свидетельствуют о том, что сапсаны верны не только местам размножения, но и зимовки.

Спутниковая телеметрия может быть использована также для получения информации о размере участков, занимаемых птицами на местах размножения и зимовки. Анализ полученных данных показывает, что в период гнездования сапсанов наблюдается динамика размеров занимаемых территорий, которые могут перекрываться с участками соседних пар на поздних стадиях размножения.

Мониторинг численности и вообще регистрация существования колоний многих видов закрытогнездящихся чистиковых птиц крайне затруднены. Причины кроются в отдаленности и крайней труднодоступности мест гнездования, сложных климатических условиях этих мест, скрытым образом гнездования, сильно изменчивой активностью, либо строго ночной активностью птиц в колониях и вблизи нее (тупик-носорог Cerorhinca monocerata).

Последнее делает невозможным использование стандартного метода определения размера колонии - учета с судна и прямой экстраполяции. Большинство видов чистиковых птиц улетает на кормежку за десятки км от мест гнездования, и их число вблизи колоний значительно меняется в течение дня, либо их вообще нельзя увидеть в светлое время суток (Ушакова, 2007). Это привело к тому, что точной информации о расположении колоний, их размере и динамике численности стандартными методами получить невозможно, - многие колонии пропущены исследователями, а оценки численности отличаются в десятки или, даже, сотни раз.

При исследовании экологии размножения закрытогнездящихся чистиковых птиц в 2002-2005 гг. на Южных Курильских островах, нами получены описания специфических биотопов гнездования ряда видов и о влиянии гнездования норных видов на растительность. Оказалось, что на всех плотно заселенных роющими чистиковыми островах, присутствуют орнитогенные нарушенные сообщества - кочкарники, образованные колосняком мягким Leymus mollis. На северных колониях морских птиц, в Кольской субарктике, на Командорских и Алеутских островах также известны эти редкие, специфические сообщества (Бреслина, 1979, 1981), о происхождении которых до настоящего времени нет единого мнения. Кочкарники никогда не встречались на островах, где норные птицы не гнездились. Гнездование птиц-норников на островах - фактор, вызывающий вторичную сукцессию растительности на них. Другими словами, кочкарники на островах служат надежными маркерами существования колонии роющих морских птиц, внешний облик этих сообществ легко отличим на аэрофотоснимках высокого разрешения не зависимо от сезона года. Острова, на которых кочкарники занимают большую площадь, вероятно, являются старыми колониями, результатом длительного воздействия птиц. Изменение во времени площади занятой кочкарником на островах является отражением увеличения численности птиц, либо говорит о деградации колонии. Было обнаружено, что на островах, занятых плотной злаковой дерниной, птицы не могут гнездиться. Плотность расположения жилых нор достоверно различалась на участках с разной растительностью (p<0,01), что также может быть использовано при дистанционном мониторинге численности и состояния колоний путем анализа аэрофотоснимков высокого разрешения.

Заключение

Значение миграций заключается в том, что они влияют на динамику численности зверей и затрагивают промысловые интересы разных стран. Чтобы рационально использовать мировые запасы того или иного вида наземных млекопитающих, надо знать их миграции.

В обширной области исследований, связанных с передвижениями животных и их способностями к ориентации, каждое новое открытие порождает новые гипотезы и новые вопросы. Всего лишь несколько десятилетий назад оба этих явления были окутаны тайной до такой степени, что для их объяснения, случалось, привлекали гипотетические формы сверхчувственного восприятия. В наши дни все гипотезы, относящиеся к этим явлениям, основаны на наблюдениях и экспериментах. Хотя многое еще предстоит открыть, мы знаем уже достаточно для того, чтобы представлять себе общие пути миграции животных, время, когда они происходят, и используемые при этом способы навигации. Знаем мы также и степень риска, которому подвергают себя мигрирующие животные. Поэтому ничто не сможет послужить нам оправданием, если мы не используем эти знания. Тайна пока не разгадана, хотя наука имеет о миграции немало сведений.

В настоящее время эволюционная роль миграции остается одной из не решенных наукой задач.

Когда человек сумеет разгадать одну из величайших тайн природы - тайну миграций животных на нашей планете, нам откроются такие отношения между живыми организмами и Вселенной, о каких мы сейчас даже не подозреваем.

Существенно возросло и продолжает расти хозяйственное значение мигрирующих животных. Немаловажное хозяйственное значение имеют изменения миграций промысловых рыб, птиц и млекопитающих, вызванные строительством плотин и водохранилищ, железнодорожных магистралей и трубопроводов, распашкой целины, возведением городов и заводов. Все эти вопросы в настоящее время являются предметом особого внимания ученых и производственников.

В ряде случаев миграции животных приводят к совершенно неожиданным для человека последствиям. Так, в настоящее время в мире ежегодно более 4000 самолетов сталкиваются с мигрирующими птицами и получают серьезные повреждения. Кроме того, мигрирующие птицы переносят арбовирусы, вызывающие тяжелые инфекционные заболевания людей и сельскохозяйственных животных. Натыкаясь на энергетические установки и линии электропередачи, устраивая на них гнезда, отдыхая во время миграций, птицы вызывают тяжелые аварии энергосети, сопровождающиеся значительными потерями электроэнергии.

Список использованной литературы

1. Дистанционные методы исследования в зоологии Материалы научной конференции М.: Товарищество научных изданий КМК. 2011.108 с.

. Клаудсли-Томпсон Д., "Миграция животных"; М.: 1982 - 136 с.

. Корытин С.А., "Поведение и обоняние хищных зверей"; М.: 1979 - 224 с.

. Соколов В.Е., "Кольцевание и мечение"; М.: 1987 - 160 с.

. Фатеев К.Я., "Миграции зверей"; М.: 1969 - 72 с.

. Шеварева Т.П., "Миграция птиц и млекопитающих; М.: 1965 - 163 с.

7. http://mirslovarei.com/content_ekoslov/ajerokosmicheskie-metody-issledovanija-61117.html#ixzz2Tl1oYhW9 <http://mirslovarei.com/content_ekoslov/ajerokosmicheskie-metody-issledovanija-61117.html>