Биологизация — инновационный, неинвазивный метод отслеживания животных в дикой природе — меняет подходы ученых к изучению движений, поведения и социальных взаимодействий живых организмов. Используя компактные электронные устройства, которые могут оставаться работоспособными в течение нескольких месяцев, исследователи могут собирать подробные данные с минимальным вмешательством в естественную жизнь животных. В английском названии научной стратегии biologging присутствует комбинация слов biology (биология) и logging (регистрация).
Биологизация широко применяется к морским млекопитающим, но морские черепахи, акулы, коньки и скаты (лат. Batomorphi) были упущены из виду. Это упущение вызывает беспокойство ихтиологов, поскольку многие виды батоидов все чаще подвергаются риску исчезновения, при этом играя важную роль в морских пищевых цепях.
Их поведение остается малоизученным — в основном потому, что наблюдать их в дикой природе очень сложно. Одной из основных проблем является их уникальная форма тела: в отличие от акул, у скатов отсутствует выступающий спинной плавник, а у некоторых видов очень гладкая кожа, что затрудняет надежное крепление устройств слежения.
Исследователи из океанографического института Харбор-Бранч Атлантического университета Флориды первыми успешно разработали и протестировали в полевых условиях мультисенсорную биологическую метку для неуловимого обыкновенного пятнистого орляка (Aetobatus narinari), вида, обитающего в тропических и субтропических прибрежных водах.
Питаясь в основном добычей с твердой оболочкой, такой как моллюски и раковины, этот крупный, мощный хищник может достигать более 2 метров в длину и весить несколько сотен килограммов. Несмотря на то, что орляки известны своими дальними миграциями, они часто задерживаются в прибрежных лагунах, что делает их идеальным кандидатами для тестирования новой биологической технологии.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Animal Biotelemetry, демонстрируют, что инновационная конструкция метки позволяет ей надежно закрепляться даже при сильном течении. Это привело к рекордному времени прикрепления внешних меток к пелагическим скатам — до 60 часов. Впервые подобная биологическая система была успешно применена на скатах, которые питаются добычей с твердым панцирем.
Исследователи поместили мультисенсорную метку на пятнистого ската-орляка и зафиксировали, куда они направляются, как питаются, как перемещаются по местам обитания и как взаимодействуют с другими видами. Ранее получить эту информацию было практически невозможно. Видео лучше смотреть со звуком.
Скаты-орляки сильны, быстро двигаются и живут в динамичной среде с высоким потреблением энергии, что делает их отслеживание и мечение настоящей проблемой. Цель ученых состояла в том, чтобы создать систему, которую можно было бы применить за считанные секунды, поддерживать в рабочем состоянии при естественном поведении и собирать обширные многомерные данные. С помощью меток они смогли наблюдать не только за тем, куда направляются рыбы, но и за тем, как они питаются, как перемещаются по местам своего обитания и как взаимодействуют с другими видами — информация, которую раньше было практически невозможно уловить.
Специально изготовленная бирка объединяет в себе датчик движения, видеокамеру, подводный микрофон, спутниковый передатчик и акустический трекер — все это в компактном и легком корпусе. Эти бирки разработаны для детальной фиксации поведения при кормлении, с особым вниманием к поведению хищника во время охоты и поглощения добычи.
Ключевым новшеством является быстрая и малоинвазивная система крепления, в которой используются силиконовые присоски и специально разработанные ремешки, закрепляемые возле дыхалец ската (небольших отверстий сразу за глазами). Конструкция, вероятно, применима к другим видам скатов.
Наша работа знаменует собой поворотный момент в изучении неуловимых морских видов, таких как пелагические скаты. Мы показали, что сложные формы поведения, а также такие события, как разгрызание панциря моллюсков с характерным хрустом, можно идентифицировать только по звуку и данным о движении, даже без видеозаписи. Это открывает захватывающие возможности для долгосрочного экологического мониторинга с использованием простых и эффективных меток. Речь идет не только о наблюдении за питанием — мы начинаем составлять карту всего поведенческого ландшафта, от стратегий поиска пищи до социальной внутривидовой и межвидовой динамики. Эти данные жизненно важны для понимания того, как скаты реагируют на изменения окружающей среды и как наилучшим образом их защитить.
Чтобы точно определить ключевые сигналы движения, которые предсказывают такое поведение, исследователи использовали алгоритм, называемый «методом случайного леса» (random forest). Этот метод все активнее применяется во многих исследованиях, в том числе в микробиологии.
