Наука и технологии России

Вход Регистрация

Российские учёные следят из космоса за белыми медведями

Млекопитающих Арктики, страдающих от таяния льдов, учёные постоянно держат на контроле: изменения их численности, кормовой базы, интенсивности размножения могут обернуться исчезновением видов. Новый перспективный метод наблюдения за животными – космический мониторинг. Специалисты Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) по снимкам со спутника GeoEye-1 изучают, как сегодня живёт самый харизматичный вид Арктики – белый медведь. Учёные нашли условия, при которых можно сделать невероятное: идентифицировать животных на космическом снимке.

Лунка и ведущие к ней цепочки следов

«Исследователей интересуют суточные и сезонные перемещения белого медведя, его питание и кормовые ресурсы, распределение и динамика численности основных видов жертв белого медведя, природные и антропогенные факторы, которые влияют на репродукцию и выживаемость вида, генетическая идентификация животных, – рассказал в интервью STRF.ru старший научный сотрудник ИПЭЭ РАН кандидат технических наук Никита Платонов. – Чтобы собрать эти данные, мы также проводим судовые наблюдения, авиационные учёты и опрашиваем работников и жителей Севера. В 2010–2012 годах специалисты обездвижили и обследовали более сорока белых медведей. На десять самок установили ошейники со спутниковыми передатчиками и наблюдали за их перемещениями. Однако такие методы изучения животных требуют больших финансовых затрат на организацию экспедиций и к тому же в арктических условиях представляют опасность для жизни и здоровья человека. А спутниковое наблюдение абсолютно безопасно и для людей, и для животных».

Следы белого медведя – ровная тонкая линия на тёмном фоне (выделенная полоса)

Сложность дистанционного наблюдения за животными из космоса заключается в том, что этот метод ещё не до конца отработан, а потому может выдавать погрешности: на большом расстоянии любой объект – камень, валун, торос, обычная бочка – может быть похож на животное. Если наблюдатель находится на борту судна или самолёта, у него часто есть возможность следить за объектом некоторое время и с разных углов зрения, поэтому ошибок обнаружения меньше. При использовании спутниковых изображений такой возможности нет.

Перед исследователями стояла задача разработать метод дистанционного зондирования, научиться извлекать необходимую информацию из полученных изображений.

Старый медвежий след и замёрзшая лунка светлее окружающего фона

Для решения этой задачи учёные детально проанализировали снимок, целиком охватывающий остров Геральд с прилегающей акваторией, входящий в состав заповедника «Остров Врангеля». На острове нет людей, поэтому их деятельность не мешает наблюдениям. Снимок был сделан в июне 2009 года, в спокойный и солнечный день. В июне в Арктике можно увидеть на береговых залёжках моржей, а на льду – тюленей и оставленные ими лунки, а также белых медведей. Белые медведи гораздо активнее других морских млекопитающих перемещаются по льду и суше, поэтому учёные обратили особое внимание на анализ их следов – по спутниковым данным сверхвысокого разрешения такой анализ выполнен впервые. Свежая цепочка следов, оставленная медведем, выглядит на снимках как темная полоска. От трещины на льдине её отличает постоянная ширина. Если след уже старый и занесён снегом, то сверху он кажется светлее окружающего льда и снега. Исследователи отмечают, что совершенствование спутниковой аппаратуры до пространственного разрешения выше 0,2 метра позволит идентифицировать не только тропы, но и отдельные следы животных, то есть регистрировать прохождения семьи – медведицы с медвежатами. Если снег глубокий, медвежата движутся за матерью след в след и своей тропки не протаптывают.

Несколько лунок во льду (выделены прямоугольниками)

Лунки, оставленные тюленями, на снимках выглядят как темные точки. Несколько лунок на тонком льду, ведущих в одном направлении, указывают на то, что животное целенаправленно перемещалось подо льдом, периодически разламывая ледяную кромку для вдоха. Лунки на тонком льду лучше заметны по светлому обрамлению краёв в результате многократного наслоения разломанных листов льда. А вот лунку в снегу на изображении можно спутать с озерцом талой воды.

Анализируя снимки прибрежной зоны, исследователи уделили особое внимание устьям рек. Именно от устья медведи перемещаются вглубь острова, чтобы залечь в берлоги, сюда же выходят медведицы с потомством, направляясь на лед. Участок на проанализированном фрагменте снимка хорошо прогревается солнцем, поэтому ледяных глыб в июне там быть не может. Белые пятна на тёмном фоне – вероятно, медведи.

Прибрежная зона хорошо прогревается. На двух выделенных участках видны белые пятна – медведи. Их не менее восьми

На льду белые медведи видны гораздо хуже, их и крупных ластоногих легко спутать с торосами. Приходится принимать во внимание многообразие форм и типов льда. Ластоногих на льду определять трудно. Зимой тюлень темнее снега, но весной снег темнеет и животное может выглядеть на его фоне светлым пятном. А если животное только что вылезло из воды, его влажная шерсть отражает больше света, чем окружающий снег. В общем, есть много факторов, которые необходимо учитывать, анализируя снимки.

По мнению исследователей, самый благоприятный период для наблюдений со спутника – осень. На ровном, свежевыпавшем снегу животные хорошо заметны. Зимой для наблюдений слишком темно, весной лёд тает, и поверхность становится неоднородной. Белого медведя легко спутать с торосом сходного размера, животные могут скрываться в тени.

Светлое пятно на льду – скорее всего, стоящий белый медведь, а тёмное пятно рядом – его тень. Края тёмного пятна слишком размыты, вряд ли это лунка. Форма трещин на льдине похожа на форму медвежьих следов

Анализ спутниковых снимков достаточно трудоёмок, изображение необходимо разбить на несколько тысяч кадров, чтобы не упустить детали. При этом желательно, чтобы снимки смотрело несколько независимых экспертов. Тем не менее исследователи полагают, что за этим методом наблюдения, который не подвергает стрессам ни животных, ни людей, будущее, и по мере накопления опыта эффективность исследований будет возрастать.

Работа выполнена в рамках Программы изучения белого медведя в Российской Арктике и Программы изучения распространения и миграций белухи, выполняемых Постоянно действующей экспедицией РАН по изучению животных Красной книги РФ и других особо важных животных фауны России при финансовой поддержке Русского географического общества.

Источник информации:

Н.Г. Платонов, И.Н. Мордвинцев, В.В. Рожнов «О возможности использования спутниковых изображений высокого разрешения для обнаружения морских млекопитающих». Известия РАН. Серия биологическая, 2013, № 2, с. 217–226.

РЕЙТИНГ

4.75
голосов: 4

Галереи

Беломорская биологическая яхтенная экспедиция, 20 июня - 4 июля 2010 года

Экспедиция была организована ББС МГУ, ИПЭЭ им. Северцова РАН и Морской программой WWF-Россия. В этом альбоме - кадры экспедиционных будней и беломорской природы.

61 фото

Обсуждение