Биологгинг — инновационный, неинвазивный метод отслеживания животных в дикой природе — меняет подходы учёных к изучению их перемещений, поведения и социальных взаимодействий. Используя компактные электронные устройства, которые могут оставаться прикреплёнными в течение нескольких часов или даже месяцев, исследователи теперь могут собирать подробные данные, минимально вмешиваясь в естественную жизнь животных.
Хотя биологгинг широко применялся к морским млекопитающим, таким как черепахи и акулы, скаты и хвостоколы (батоиды) оставались без внимания. Этот упущение вызывает беспокойство, поскольку многие виды батоидов находятся под угрозой исчезновения, играя при этом важную роль в морских пищевых сетях.
Однако их поведение остаётся малоизученным — во многом из-за того, что изучение их в дикой природе было столь сложным. Например, одной из основных проблем является их уникальная форма тела: в отличие от акул, у скатов нет заметного спинного плавника, а некоторые виды имеют ультрагладкую кожу, что затрудняет надёжное прикрепление устройств слежения.
Исследователи из Океанографического института Harbour Branch Университета Флориды во Флориде первыми успешно разработали и испытали в полевых условиях многосенсорный биотрекер на неуловимом белопятнистом орляке (Aetobatus narinari), виде, обитающем в тропических и субтропических прибрежных водах.
Питаясь в основном добычей с твёрдой оболочкой, такой как моллюски и раковинная улитка, этот крупный и мощный хищник может достигать более 2 метров (6,5 футов) в размахе крыльев и весить несколько сотен килограммов. Хотя белопятнистый орляк известен своими миграциями на большие расстояния, он часто задерживается в прибрежных средах обитания и лагунах, что делает его идеальным кандидатом для тестирования новой технологии биотрекинга.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Animal Biotelemetry, демонстрируют, что инновационный дизайн биотрекера позволил ему оставаться надёжно прикреплённым даже в сильных течениях. Это привело к самым длительным задокументированным срокам прикрепления внешних биотрекеров на пелагических скатах — до 60 часов. Впервые подобная система биотрекинга была успешно использована на виде скатов, питающихся добычей с твёрдой оболочкой.
«Эти животные мощные, быстро передвигаются и живут в динамичной, высокоэнергетической среде, что делает их поимку для биотрекинга настоящим вызовом», — сказал Мэтт Аджемиан, доктор философии, старший автор, доцент-исследователь и директор Лаборатории экологии и сохранения рыбных ресурсов (FEC) в Harbour Branch Университета Флориды.
«Наша цель состояла в том, чтобы создать систему, которую можно было бы применить за считанные секунды, которая оставалась бы включённой во время естественного поведения и собирала бы богатые многомерные данные. Теперь мы можем наблюдать не только то, куда эти скаты направляются, но и то, как они питаются, как перемещаются по своей среде обитания и как взаимодействуют с другими видами — сведения, которые раньше было практически невозможно получить».
Специально разработанный биотрекер объединяет датчик движения, видеокамеру, подводный микрофон, спутниковый передатчик и акустический трекер — всё в компактном, лёгком корпусе. Эти биотрекеры разработаны для детального фиксирования поведения при кормлении, с особым вниманием к взаимодействиям с бронированной добычей.
Ключевым нововведением является быстрая, минимально инвазивная система крепления, в которой используются силиконовые присоски и специально разработанные ремни, закреплённые у дыхальцев ската (небольшие отверстия за глазами). Конструкция и реализация ремней для дыхальцев значительно увеличили время удержания и, вероятно, применимы к другим подобным видам скатов.
«Наша работа знаменует собой поворотный момент в том, как мы изучаем неуловимые морские виды, такие как пелагические скаты», — сказала Сесилия М. Хэмптон, автор переписки и доктор философии в лаборатории FEC в Harbour Branch Университета Флориды. «Мы показали, что сложное поведение — например, хруст моллюсков — можно определить, используя только данные о звуке и движении, даже без видео».
«Это открывает захватывающие возможности для долгосрочного экологического мониторинга с использованием более простых и эффективных биотрекеров. Речь идёт не только о наблюдении за кормлением — мы начинаем составлять карту всего поведенческого ландшафта, от стратегий поиска пищи до социальной динамики. Эти сведения жизненно важны для понимания того, как скаты реагируют на изменения окружающей среды и как лучше всего их защитить».
Для определения ключевых сигналов движения, предсказывающих такое поведение, исследователи использовали метод машинного обучения под контролем человека, называемый моделью случайного леса. Они обучили модель на данных одного помеченного ската, а два рецензента сначала обозначили поведение — «плавание», «прогуливание» и «копание» — путём просмотра видеозаписей.
Модель хорошо предсказала пищевое поведение, что открывает путь для использования более доступных и компактных биотрекеров в будущем с такой же производительностью. Дополнительные данные из разных мест помогут дальнейшему развитию этих отношений.
Заглядывая в будущее, исследователи говорят, что их систему мечения можно адаптировать к другим видам скатов с небольшими модификациями, учитывающими различия в размере тела и форме дыхальцев.
«По мере развития технологий биотрекинга объединение потоков данных, таких как движение, звук и видео, и применение машинного обучения для классификации поведения может превратить скатов в мобильных исследователей здоровья океана и донных местообитаний», — сказал Аджемиан.
Соавторами исследования являются: Бреанна С. ДеГрут, Государственный колледж Флориды; Лоран Брюстер, доктор философии, Школа морских наук и технологий, Университет Массачусетса, Дартмут; Ким Бассос-Халл, доктор философии, Программа сохранения акул и скатов, Морская лаборатория Mote; Бенджамин А. Метцгер, Harbour Branch Университета Флориды; и Т. Аран Муни, Биологический факультет, Океанографический институт Вудс-Хоул.
Предоставлено:
[Университет Флориды](https://phys.org/partners/florida-atlantic-university/)
Другие новости по теме
- Система раннего предупреждения может предотвратить проблемы, связанные с корнями уличных деревьев, блокирующими канализационные трубы
- Вредные жуки угрожают любимым дубам Сакраменто
- Исследование связывает употребление кофеина с понижением эффективности антибиотиков у распространённых бактерий
- Могут ли искусственные рифы в озере Мичиган замедлить эрозию и увеличить популяцию рыб?
- Исследование проливает свет на функции ресничек в клетках и их роль в заболеваниях
- Удивительный головной убор у деревьев-прыгунов — это система электрического оповещения, подобная «чувству Спайдермена», и биоэлектрический плащ
- Исследование поддерживает безопасное перемещение людей и животных: картирование экологических коридоров в Орегоне
- Новое исследование даёт надежду на создание вакцины против зоонозного вируса Нипах, смертельно опасного для свиней
- Новый инструмент помогает исследователям отслеживать геномное биоразнообразие Австралии
- Вещество, производимое глубоководными бактериями, демонстрирует противоопухолевый эффект в исследовании на мышах
Другие новости на сайте
- Не наносите на зубы уголь и другие мифы о стоматологии
- Участники PS Plus приятно удивлены новой RPG в подписке 🎮✨
- BMW i4 Racing блистает на открытии Super Rally в Румынии
- Технический анализ Ethereum: бычья структура сохраняется — если поддержка на уровне 3600 долларов удержится.
- Учёные из Университета Юты разработали новый материал для очистки воды от «вечных химикатов»
- История происхождения пауков началась в море, свидетельствуют новые ископаемые
- “Спустя восемь месяцев шведский единорог Lavable преодолел отметку в $100 млн годового регулярного дохода (ARR)”
- Сезон альткоинов под угрозой, пока доминирование биткоина на этом уровне
- 🎮 Особый обзор: Xbox Game Studios — Все внутренние студии Microsoft и их проекты 🌟
- Договор на миллиард долларов: Гейтс и Кох объединяются, чтобы «исправить» Америку — но какой ценой? После сокращения федеральных контрактов компания Илона Маска xAI празднует сделку с Пентагоном на 200 миллионов долларов и новый импульс от правительства. У каждого был смартфон до десяти лет: сегодня учёные бьют тревогу