31/07/2024
0Слоны в Окамбаре, Намибия, помеченные передатчиками для отслеживания их перемещений. Фото предоставлено Мартином Викелски
Ученые, изучающие миграции, исчезающие виды и глобальные изменения, устанавливают устройства слежения на тысячи животных, за которыми будет наблюдать спутниковая система, запуск которой намечен на следующий год. Если проект окажется успешным, он поможет осветить нечеловеческие миры планеты.
Полевые биологи, как правило, терпеливы, часто мирятся с долгими днями и неделями в поле и, чтобы получить результаты, берут на себя обязательства по проведению экспериментов, на которые уходят годы. Но даже среди этой упорной толпы Мартин Викельски выделяется.
В 2001 году, сидя вечером на крыльце в Панаме, немецкий орнитолог задумал создать “Интернет животных” – глобальную систему диких животных, оснащенных датчиками, которая откроет неуловимые для человека миры планеты. Он полагал, что сможет запустить ее к 2005 году. Спустя почти 20 лет Викельски, преодолев различные препятствия – от бюрократических проволочек до технических неполадок и геополитического кризиса, – наконец, добился успеха. Его космическая система, известная как ICARUS (International Cooperation for Animal Research Using Space), в своей последней, спутниковой инкарнации должна быть запущена на частной ракете в 2025 году.
Идея Интернета животных заключается в том, чтобы отслеживать скрытые явления планеты – маршруты полетов остроклювых ястребов, точные судьбы арктических крачек, которые умирают молодыми, точные ландшафтные потребности находящихся под угрозой исчезновения антилоп сайгаков – путем прикрепления крошечных устройств слежения, работающих на солнечной энергии, некоторые из которых весят меньше скрепки, ко всем видам организмов и даже некоторым неодушевленным предметам (ледникам, пластиковому мусору в океане). Недорогая, охватывающая весь земной шар система мечения животных должна помочь ученым понять точные движущие силы глобальных изменений и многое другое, отслеживая тысячи меченых животных из космоса и связывая их опыт с более широкими последствиями, с которыми сталкиваются целые популяции или даже виды.
Начиная со следующего года, проект ICARUS планирует запустить приемники на пяти недорогих миниатюрных спутниках.
Викельски, директор Департамента миграции в Институте поведения животных Макса Планка в Германии, сказал, что перспектива получить эти данные и «дать людям знать о невероятной красоте и богатстве того, что происходит там», сделала усилия стоящими, даже неотложными. Также верно, как он написал в своей недавней книге «Интернет животных: открытие коллективного разума жизни на Земле» , что он «понятия не имел, сколько ловушек будет… сколько раз мы отчаянно хотели сдаться, потому что весь процесс стал настолько изысканно разочаровывающим, что мы просто больше не могли его выносить».
В 2018 году, после многих лет работы с дизайнерами, инженерами и государственными чиновниками из разных стран и континентов, команда Викельски увидела, как приемник ICARUS стартовал на ракете “Союз” из Казахстана на Международную космическую станцию, где российские космонавты прикрепили его к своей части орбитальной лаборатории. “Мы танцевали, плакали и обнимали друг друга”, – написал Викельски о запуске. “Все напряжение почти 20 лет ушло”.
Интернет животных заработал в марте 2020 года, но еще до конца года механические неполадки на российском модуле МКС вывели систему из строя. Прошел почти год, прежде чем поломки устранили. К весне 2021 года система наконец заработала, получая данные примерно от 3500 помеченных животных по всему миру. Но зимой 2022 года Россия вторглась на территорию Украины, и Запад разорвал с ней отношения. Передача данных ICARUS внезапно прекратилась.
Российские космонавты устанавливают приемник ICARUS на внешней стороне Международной космической станции, август 2018 г. Александр Герст / ЕКА
“Геополитический аспект этого проекта довольно велик”, – говорит Майкл Вундер, эколог из Университета Колорадо в Денвере, который использовал метки МКС для изучения миграционных процессов горных ржанок, пока война в Украине не прервала исследования. Вместо того чтобы привлекать государственные космические агентства, в новом варианте проекта ученые продолжают контролировать ситуацию.
Крошечные метки фиксируют движения животных и температуру их тела, а также температуру воздуха, атмосферное давление и скорость ветра.
Новая система позволяет расширить глобальный охват – приемник МКС не мог поддерживать связь с метками в самых высоких широтах планеты, – и за прошедшие годы команда Викельски уменьшила метки на несколько граммов и разработала новые способы их “надевания” на животных, что значительно расширило число видов, которые могут изучать ученые. В настоящее время команда модернизирует 4000 старых меток для работы с новой системой. Метки позволяют ежечасно отчитываться о затратах энергии животного, измерять такие факторы окружающей среды, как атмосферное давление, высота над уровнем моря, температура и влажность, и даже использовать искусственный интеллект для интерпретации поведения животного.
Сокровищница данных “откроет перед исследователями множество дверей”, – говорит Эшли Лор, координирующий североамериканские проекты ICARUS в Музее естественных наук Северной Каролины. “Насколько животное было подвержено стрессу? Каковы были условия окружающей среды, когда животное находилось в этом месте в это время?”
В 2021 году лабораторная группа Вундера пометила 17 горных ржанок в Колорадо. Этот вид, обитающий на равнинах северо-центральной части США, за последние шесть десятилетий сократился на 80 процентов. Но птиц трудно изучать из-за их среды обитания и поведения. “Они поют и громко кричат, но не бросаются в глаза, – говорит Вундер, – а в период размножения любят пространство и живут в плотности всего три птицы на квадратный километр”. Ржанки часто занимают частные ранчо, поэтому их трудно найти, не нарушая границ. А размножаются они в конце марта и апреле, в то время как учет птиц, приуроченный к подсчету перелетных певчих птиц, проводится в мае.
Биолог Мартин Викельски помечает красного ара (Scarlet macaw) передатчиком ICARUS. Фото любезно предоставлено Мартином Викельски
Вундер давно стремится понять, следуют ли горные ржанки отдельным, структурированным миграционным маршрутам или же птицы из разных районов смешиваются в зимних стаях. Он также хочет узнать, что побуждает птиц к миграции. “От чего они движутся – от чего-то или к чему-то другому?” – спрашивает он. Он также надеется определить, где именно у птиц возникают проблемы.
До того как в 2022 году приемник МКС отключился, метки ICARUS показали, что ржанки не следуют фиксированным миграционным маршрутам и что птицы со всей страны смешиваются зимой. Когда несколько птиц-передатчиков погибли, Вундер смог направить исследователей на их места и обнаружить причину смерти – хищничество. Птицы начали возвращаться в Колорадо в феврале, и Вундер с нетерпением ждал, кто из них вернется, но тут началась война в Украине. “Мы оказались отрезанными от мира, и больше никакой информации не было”, – сказал он.
Эллен Эйкенс, биолог из Университета Вайоминга, которая проводила постдокторское исследование миграции животных в Институте Макса Планка, считает, что ICARUS может послужить “демократизирующей силой” в экологии и биологии. По ее словам, это способ уравнять шансы, чтобы “люди с меньшим бюджетом или работающие с видами, которые немного более малоизвестны и не имеют такого большого финансирования, могли получить такую же информацию, базовую информацию о том, куда эти [животные] направляются”.
По словам одного из экспертов, путешествуя, животные могут собирать информацию об окружающей среде, которая поможет лучше обосновать климатические модели.
В своей лаборатории Эйкенс изучает беркутов с помощью метки, изготовленной немецкой компанией e-obs. “Это золотой стандарт биологических исследований птиц, если вы можете себе это позволить и ваша птица достаточно велика (гуси, аисты и орлы…), чтобы нести трансформатор”. Одна метка e-obs стоит более 1 500 долларов и работает через сотовую сеть, а это значит, что исследователи должны оплачивать передачу данных до тех пор, пока животное живет. “Если вы хотите получить хорошую выборку, которая позволит вам опубликовать результаты исследования, то эти расходы быстро возрастают”, – говорит Эйкенс. “Метки ICARUS дешевле на порядок”.
Айкенс считает, что ICARUS поможет изменить подход ученых к изучению животных. Наши дикие соседи “могут чувствовать пульс планеты, быть детекторами изменений и помогать нам понять состояние окружающей среды”, – говорит она. “Перемещаясь на огромные расстояния, животные могут собирать подробную информацию об окружающей среде, которая поможет лучше обосновать климатические модели и собрать информацию в труднодоступных для наблюдения местах”, будь то высоко в небе, на глубине океана или под толстым слоем льда.
Метки ICARUS работают от солнечной энергии, в то время как некоторые существующие системы мечения работают на батареях, которые могут разрядиться, что приведет к прекращению исследований данной особи или потребует ее отлова для замены. Другие системы мечения зависят от того, пройдут ли животные мимо сигнальной вышки. Это работает для некоторых животных, например птиц и летучих мышей, но не для других. “Поскольку ICARUS работает от спутника, вам не нужно ждать, пока животное вернется в сеть и пройдет мимо вышки, – говорит Лор. Вместо этого каждый раз, когда спутник пролетает над территорией, данные о близлежащих помеченных животных будут загружаться в Movebank, базу данных с открытым доступом.
В конечном счете, исследователи надеются, что данные ICARUS “помогут определить эффективные стратегии сохранения”, – сказал Эйкенс. Они помогут нам выявить “точки опоры” в ландшафте. Хотя это уже происходит с некоторыми видами, включая североамериканских копытных, таких как лось и антилопа пронгорн, миграции которых исследователи отслеживали в течение многих лет, для большинства видов планеты “нам не хватает таких данных и такого широкого охвата информации, что делает эти тонкие вмешательства гораздо более трудными”. Именно здесь ICARUS может помочь заполнить многие пробелы”.
И если Интернет животных сможет сосредоточиться на конкретных проблемах – например, на вымирании вида птиц из-за того, что определенное насекомое, которым они питаются, погибает от конкретного химиката, распыляемого в том или ином районе, – Викельски считает, что такая информация может побудить людей к действию. “Люди готовы что-то делать, если они знают, что их действия действительно полезны”, – сказал он.
Пока же Викельски продолжает проявлять терпение. Когда я разговаривал с ним в начале июля, он разбирался с последним препятствием: задержками с запуском спутников, включая одну, вызванную проблемой с полезной нагрузкой, и другую, вызванную несвоевременным летним отпуском, который задержал авторизацию платежа в размере 30 000 долларов, необходимого для резервирования запуска. “Наш проект сейчас слишком мал, чтобы быть на виду у всех”, – сказал он. “Раньше он был слишком большим”.
Тем не менее, Викельски не теряет надежды. Его команда изучает и совершенствует методы мечения животных с минимальным стрессом и даже тестирует автоматические системы мечения, такие как система для оленей, включающая лизание соли и крошечную резинку. Он по-прежнему уверен в потенциале ICARUS.
“Один из действительно важных аспектов, который мы считаем преобразующим в биологии, – это расширение масштабов мечения”, – сказал он. “Теперь под контролем ученого будет не одно животное, а 50 или 100, или он сможет мониторить ситуацию в масштабах континента”. В течение следующих двух лет Викельски планирует пометить 9000 животных в Европе, включая черных дроздов, дроздов-рябинников, стрижей и воробьев в рамках уже проводимого исследования. По его словам, примерно 7000 из этих 9000 погибнут в первый год, если исходить из общих закономерностей. “Это означает, что мы наконец-то понимаем, где они исчезают. Где находятся смертельные ловушки? Эти метки настолько умны, что могут сообщить нам, гнездится ли самка и исчезает ли кладка. Таким образом, мы можем получить информацию не только о том, где живут и умирают взрослые особи, но и о том, успешно ли они вылупились или сцепились? Существует ли массовая проблема в определенном районе? Тогда мы сможем связать отдельных особей с популяциями и понять движущие силы изменений”.
