Исследователи из Центра передового опыта «Коллективное поведение» в Констанце разработали уникальную систему наружных камер для измерения трёхмерных движений и поз диких птиц.
Система мобильна, устойчива к полевым условиям и адаптируема для широкого спектра экспериментов и видов.
Чтобы лучше понять жизнь животных — например, их социальные системы, миграционное поведение или взаимодействие с окружающей средой — исследователям нужны подробные данные о том, как животные ведут себя в естественной среде обитания. Но как можно собрать эти данные в полевых условиях, то есть вдали от технических ресурсов полностью оборудованной лаборатории по изучению поведения?
Для этого исследователи из Центра передового опыта «Коллективное поведение» в Университете Констанца (Германия) разработали мобильную систему камер «3D-SOCS» (сокращение от «3D Synchronized Outdoor Camera System») и использовали её для изучения диких воробьиных птиц.
Система сбора поведенческих данных нового поколения опубликована в журнале Methods in Ecology and Evolution. Она позволяет точно, автоматически отслеживать трёхмерные позы и движения нескольких птиц одновременно с помощью двух или более синхронизированных камер без маркеров.
«3D-SOCS — одна из первых систем, демонстрирующих полное трёхмерное отслеживание поз нескольких особей в дикой природе, поскольку текущее трёхмерное отслеживание почти исключительно проводится в помещениях и с животными, содержащимися в неволе», — говорит Алекс Хой Ханг Чан, который руководил исследованием вместе с Майклом Чименто.
«3D-SOCS — это шаг вперёд в изучении поведения животных в дикой природе, — говорит Чименто. — Наш метод открывает новые возможности для изучения когнитивных способностей и социального поведения в экологически обоснованных условиях».
Чтобы продемонстрировать потенциал 3D-SOCS, команда установила её в лесу рядом с Институтом поведения животных Общества Макса Планка в Мёггингене (Германия), где обитают популяции больших и синих синиц.
В ходе полевого эксперимента исследователи предъявляли местным птицам визуальные стимулы — от мучных червей до чучела птицы — и использовали 3D-SOCS, чтобы определить, как птицы ориентировали свои головы в ответ на эти объекты.
Используя данные, полученные с помощью мобильной системы камер, они смогли определить, как каждая птица использовала своё поле зрения, и даже выявить латерализацию (предпочтение использования одного глаза другому), тем самым обнаружив тонкие различия в зрительном внимании отдельных птиц.
Помимо измерения поведения, 3D-SOCS предлагает мощные инструменты для экологического мониторинга. Используя данные о позе, предоставленные системой, исследователи оценили объём тела птиц как косвенный показатель веса и достигли очень высокой корреляции со значениями, которые они измеряли с помощью весов.
Преимущество оценки таких параметров тела с помощью системы камер очевидно: это неинвазивная альтернатива методам отлова и взвешивания.
Метод прокладывает путь для автоматизированного отслеживания состояния тела или здоровья диких животных и даже классификации видов в полевых условиях. Более того, 3D-SOCS — это открытая платформа. В духе открытой науки все планы аппаратного обеспечения и программные конвейеры [свободно доступны](https://github.com/alexhang212/3D-SOCS), что позволяет легко адаптировать их к различным системам исследования и видам.
В целом, 3D-SOCS открывает новые возможности для синергии между лабораторными и полевыми исследованиями. Обеспечивая детальное отслеживание поведения в дикой природе с уровнем детализации, ранее доступным только в лабораторных условиях, 3D-SOCS устраняет разрыв между контролируемыми лабораторными исследованиями с высоким разрешением и экологически обоснованными, но часто менее подробными полевыми наблюдениями.
«Это позволяет использовать интегрированный подход, в котором можно объединить сильные стороны обоих миров, потенциально создавая новую междисциплинарную область в области поведенческой и когнитивной экологии», — говорит Фумихиро Кано, старший автор исследования.
По мере роста спроса на поведенческие данные высокого разрешения в экологии и науке об охране природы 3D-SOCS предлагает доступное решение. «Это новое окно в тайную жизнь животных призвано изменить наш подход к изучению поведения — от лесной подстилки до верхушек деревьев», — говорит Кано.
Предоставлено Университетом Констанца.