Актуальное

Технологии отслеживания больших данных могут раскрыть секреты дикой природы

21/02/2022
автор Inno Clusters

Технологии отслеживания больших данных могут раскрывать секреты дикой природы и улучшать усилия по ее сохранению.

Недавние достижения в методах отслеживания дикой природы позволили собирать крупномасштабные данные о подробных перемещениях многих видов животных. Применение этих подходов позволило по-новому взглянуть на то, как животные используют окружающую среду, взаимодействуют друг с другом и реагируют на экологические и антропогенные изменения — детали, которые раньше было невозможно исследовать.

Все организмы перемещаются, активно или пассивно, регулярно или на определенных стадиях жизни, чтобы удовлетворить потребности в энергии, выживании, воспроизводстве и обществе. Движение влияет на различные экологические процессы и способность людей справляться с антропогенными быстрыми изменениями окружающей среды.

Профессор Ран Натан из Еврейского университета в Иерусалиме вместе со студентами и коллегами из 12 стран мира провел обзор различных технологий, которые использовались для сбора информации о перемещениях млекопитающих, птиц, рыб и других диких животных в их естественной среде обитания. среды.

За последнее десятилетие технологические достижения превратили область экологии движений — комплексное изучение движений организмов — из дисциплины с низким объемом данных в дисциплину с богатыми данными. Эта продолжающаяся революция в области больших данных обусловлена ​​экономически эффективными и автоматизированными системами отслеживания дикой природы, которые генерируют массивные наборы данных с высоким разрешением, которые соответствуют соответствующему экологическому контексту, в котором животные воспринимают окружающую среду, взаимодействуют с ней и реагируют на нее.

В обзоре, опубликованном в журнале Science , Натан и его коллеги оценили основные инструменты, идеи, проблемы и возможности революции больших данных в экологии движения. Технологии отслеживания дикой природы различаются по тому, как они решают основные компромиссы между скоростью сбора данных, пространственным охватом, продолжительностью отслеживания и размером отслеживаемых животных. Среди восьми основных технологий отслеживания, рассмотренных в этом исследовании, технология под названием «reverse-GPS» выделялась своей исключительной способностью получать большие данные о перемещении животных экономически эффективным способом.

Другие технологии отслеживания, такие как устройства GPS, системы компьютерного зрения и радары, также могут производить большие данные, и исследователи рекомендовали рассматривать все основные технологии отслеживания как взаимодополняющие, а не конкурирующие альтернативы.

Новая система обратного GPS ATLAS была разработана Натаном и профессором Сиваном Толедо из Тель-Авивского университета и их командами под эгидой Центра экологии движения Минервы. Он оказался беспрецедентным в создании обширной базы данных о перемещении диких животных путем одновременного отслеживания многих десятков диких животных с большой точностью (несколько метров) с высоким разрешением (каждую секунду) и в течение относительно длительного периода времени (месяцы) с использованием небольших и недорогих устройств. радиометки, прикрепленные к животному. Система была установлена ​​в Израиле, Великобритании, Нидерландах, Германии и других странах мира, что позволяет исследователям решать основные вопросы экологии движения, которые до сегодняшнего дня были вне досягаемости.

«Эта сложная система отслеживания привела к ряду захватывающих открытий и новых идей, включая первое свидетельство существования когнитивной карты у дикого животного (летучей мыши), новаторское исследование, связывающее различия между отдельными птицами (фазанами) в их когнитивные способности и модели использования пространства, а также обнаружение заметной пространственной сегрегации в местах кормления среди летучих мышей, населяющих две соседние колонии, из-за индивидуальной памяти и передачи информации между летучими мышами, при удивительном отсутствии доказательств конкуренции как движущей силы. , — сказал Натан.

Другая система обратного GPS, известная как «акустическая телеметрия», использует акустические метки для отслеживания рыбы и других водных животных под водой. Различные системы такого рода были установлены в реках, озерах и морях по всему миру, что дало новые научные выводы и важные рекомендации по устранению антропогенных рисков для дикой природы. Например, с помощью системы акустического слежения в европейских реках исследователи обнаружили, что мигрирующие вниз по течению угри — вид, находящийся под угрозой исчезновения, — и атлантический лосось меняют свое поведение при встрече с плотинами, что, вероятно, увеличивает расход энергии и риск гибели.

Другой важной технологией отслеживания является GPS, которая широко используется для глобального отслеживания относительно крупных животных и может периодически отслеживать животных с высоким разрешением, чтобы выявить факторы, вызывающие различия в поведении животных, и помочь в сохранении биоразнообразия и управлении экосистемами. Например, GPS-отслеживание позволило Натану и его ученикам выявить, что молодые стервятники из сокращающейся популяции в Израиле гораздо менее эффективно взбираются на столбы восходящего воздуха (термики), чем это делают опытные взрослые стервятники, когда эти термики сносятся ветром. В других местах GPS-слежение за калифорнийскими кондорами, находящимися под угрозой исчезновения, может обеспечить раннее оповещение, чтобы избежать столкновения с ветряными турбинами в этом районе, а GPS-отслеживание альбатросов может помочь найти незаконные рыболовные суда в обширных океанах.

Другой пример, слишком свежий, чтобы быть включенным в обзор, GPS-слежение предоставило уникальную информацию об эпидемии птичьего гриппа, которая привела к гибели тысяч журавлей в Израиле ранее этой зимой.

«При первых признаках смерти среди нескольких десятков журавлей гораздо большая часть наших журавлей с GPS-метками умерла или подозревалась в заражении, учитывая внезапное снижение их движения и активности. приближается, что, к сожалению, уже произошло, и что необходимо принять срочные меры, — пояснил Натан. Позже команда смогла проследить судьбу зараженных птиц и обнаружила, что некоторые из них в конечном итоге выздоровели. «Теперь мы внимательно следим за данными о журавлях той зимы в Африке, чтобы отслеживать возможную вторую волну вспышки, когда вскоре прибудут миллионы перелетных птиц», — подчеркнул Натан.

Экология перемещений быстро расширяет научные границы, предоставляя улучшенные возможности для сохранения и понимания перемещений диких животных с помощью крупных междисциплинарных и совместных структур.

«Это также история нашего исследования», — пояснил Натан, ссылаясь на семинар по рыбной телеметрии в Чешской Республике, организованный профессором Иваном Яричем в 2018 году, на который он был приглашен. «Я познакомился с группой отличных исследователей с опытом, знаниями и предметами исследования, совершенно отличными от моих. Я точно помню тот момент, когда родился наш совместный проект, когда я поделился своим видением революции больших данных в экологии движения. совместное рецензирование было замечательным опытом; совместная работа по разным дисциплинам — это, безусловно, правильный путь», — заключил Натан.

 

Источник: android-robot.com