Космос на службе зоологии
В рамках цикла интервью об устройстве науки, бизнеса и технологии Григорий Маркович Тертицкий, научный сотрудник Лаборатории биогеографии Университет географии РАН, специалист конкурса научных проектов по изучению миграции животных интернациональной программы ICARUS поведал , как планируют информацию о жизни животных, об их связи с климатическими изменениями и заинтересованностях русском науки.
ICARUS
ICARUS Initiative
Интернациональное сообщество ученых изучающих миграции животных (International Cooperation for Animal Research Using Space) на данный момент при помощи Роскосмоса (ФКА), Германского Института Орнитологии и Аэрокосмического Агентства Макса Планка осуществляет системы передачи и разработку передатчиков данных с применением интернациональной космической станции (МКС).
Реализация проекта по наблюдению за животными разрешит предвещать природные катаклизмы, изучать распространение болезней (птичьего гриппа, лихородки и других), оценивать состояние экосистем, отслеживать глобальные трансформации климата (изменение среды обитания разных видов, опустынивание, таяние ледников), сохранить биоразнообразие и открыть малоизвестные дороги птиц и передвижения животных.
Григорий Маркович, как изучались миграции и в то время, когда для этих целей стали использоваться спутниковые датчики?
Григорий Маркович Тертицкий
Сфера моих заинтересованностей – орнитология, потому, что тружусь в университете географии – орнитогеография, либо биогеография в широком смысле, одна из задач которой в этом случае – изучение миграции птиц.
Как изучались миграции? Еще со времен Аристотеля и других любознательных товарищей, люди пробовали осознать, куда птицы перебираются зимний период.
К примеру, думали, что ласточки зимуют впадая в спячку на дне водоемов.
В 1822 года в Мекленбурге, Германия, поймали аиста с остатком стрелы. Этнографы смогли четко выяснить, из какого именно района Африки эта экзотическая стрела.
И это было первое подтверждение того, что птицы улетают зимовать в Африку.
На рубеже XIX и XX века люди додумались птиц метить. Изобретателем способа кольцевания считается преподаватель гимназии из датского города Виборга – Х. Мортенсен, что в 1899 в первый раз окольцевал скворцов цинковыми пластинками.
Чем оптимален способ кольцевания? Тем, что можно понять, где конкретная птица была окольцована. Раньше замечали вид тут и в том месте, но кто откуда прилетел было неясно.
Значительный минус способа — нереально было прочесть индекс на кольце, не отыскав птицу мёртвой либо не поймав второй раз.
Позже придумывают пластиковые кольца, на которых индекс возможно просматривать в бинокль, либо фотографировать при помощи телеобъектива. Птицу больше не нужно ловить – кольцо видно издали.
Но вся эта информация действовала лишь из тех точек, где вы птицу видели. А что она делала между наблюдениями было совсем неясно.
Первые спутниковые датчики начали применять американцы посредством спутников «Нимбус» в 70-х годах. Они были громадные и вешали их, конечно, на больших животных.
Еще в 80-90-х годах, в начале перестройки у нас были тесные контакты с американцами по изучению белых медведей, на которых и вешались датчики.
Позже появляется французская совокупность Argos, которая имеет на данный момент собственную спутниковую группировку, 6 спутников, и есть сейчас монополистом по приему сигнала. Вместе с ней появляются пара компаний, каковые делают сами передатчики, одна из самых больших – Microwave Telemetry, Inc.
Применение передатчика ограничивается его весом и размером: не хорошо, в то время, когда данный вес больше 3% от веса птицы, а чем меньше передатчик, тем шире возможности его установления. на данный момент минимальный передатчик весит 5 грамм.
Какие конкретно сложности появляются дальше. Имеется модуль GPS, что возможно применять на передатчиках и что определяет координаты посредством совокупности GPS, а имеется еще так называемый эффект Допплера, что разрешает выяснить положение за счет изменения частоты и длины волны, зависящей от скорости перемещения источника волн либо приемника.
Данный передатчик возможно меньше, но и точность измерений также будет меньше.
Все это много стоит. И отечественным русским исследователям это просто не по карману, за исключением известных случаев, в то время, когда задействованы первые лица государства, каковые вешают передатчики на тигров, медведей, и других больших животных.
А так приобрести 1 передатчик, что стоит 3,5 тысячи американских долларов, позже столько же заплатить за его годовое обслуживание компании Argos, мало кто может себе позволить. В силу этих обстоятельств практически все проекты для того чтобы рода, каковые были выполнены у нас, в большинстве случаев, совместные.
В этом случае прежде всего учитывались интересы западного партнера, по причине того, что он приобретал деньги на грант, он подавал заявку, и, конечно, фонды давали ему деньги, в то время, когда осознавали, что это весьма интересно для западной Европы, либо в Японии, либо в Австралии. Никто за границей не будет давать деньги своим ученым на то, что весьма интересно лишь русскому ученому.
Задачи ставили западные сотрудники?
Да. Причем часть задач была прикладного характера, природоохранного, рассчитанная на те виды, численность которых падала. Среди птиц это, к примеру, гусь пискулька, краснозобая казарка, сапсан и еще последовательность видов.
Часть задач – фундаментальные изучения, которые связаны с выяснением механизма миграции. При с проектом ICARUS отечественным западным партнером стал университет орнитологии общества Макса Планка, в лице его директора Мартина Викельски.
Главная задача этого университета — изучение миграции птиц, они обширно ею занимаются при помощи различных способов — не считая спутниковых передатчиков, имеется еще передатчики, каковые трудятся через сеть GSM, но и у них также имеется собственные ограничения.
Еще больше 10 лет назад появилась идея: а давайте уйдем от монополии французской компании Argos и сделаем собственную совокупность. Я познакомился с Мартином Викельски в конце 2008 года. У нас начинался совместный проект по изучению миграции чаек.
Имеется один вид со забавным, запоминающимся заглавием клуша, что гнездится и у нас в Карелии и на островах Белого моря и в Финляндии. Данный вид есть дальним мигрантом, другими словами зимует по большей части в экваториальной Африке.
И был задуман громадный проект, в то время, когда изучался механизм миграции этих птиц.
В то время, когда проект громадной – на какое количество птиц вы вешаете передатчики?
В этом случае было больше 125 птиц. В большинстве случаев 5-6, по причине того, что требуется большое количество денег.
Мы познакомились с отечественными германскими сотрудниками, и тогда же пришла в голову мысль, что имеется МКС, которую возможно «осваивать». В 2010 году в осеннюю пору Мартин Викельски приехал ко мне на первое маленькое заседание, на котором было решено, что проект увлекательный и его стоит развивать.
Проект назвали ICARUS.
Дальше были переговоры с представителями РКК «Энергия», позже уже эти встречи стали регулярными – Роскосмос, РКК «Энергия», с отечественной стороны, германское космическое агентство с их стороны. Со стороны научных университетов — Университет географии, отечественные сотрудники с РКК «Энергия» делали проекты и раньше и по сей день совместно трудятся.
С советских времен?
Нет, большей частью по окончании перестройки. Возможно и было сотрудничество в советское время, но я тогда в другом месте трудился.
Я в Университете географии лишь с 1991 года.
на данный момент уже подготовлено соглашение между Роскосмосом и германским космическим агентством, по этому поводу мы виделись 12 ноября. Это уже конкретное соглашение, оговаривающее обязанности сторон и без того потом.
Оно еще правится, обсуждается и согласовывается, это продолжительный процесс.
какое количество займет процесс согласования?
Это пол года минимум. Но техническая часть уже разрабатывается: немцы взяли на это деньги, их технические работы трудятся, согласовывают разработки с отечественными, обсуждаются разные параметры, места применения, энергопитание, взаимодействия и вопросы помех с другим оборудованием и без того потом.
Планируется, что к концу 2015 года оборудование будет выведено на орбиту, и 2016 год – первый год, в то время, когда совокупность будет трудиться.
А кто повезет на орбиту?
Отечественные, само собой разумеется. на данный момент или мы, или американцы осуществляем доставки на МКС, людей – лишь мы. Отечественные доставят оборудования и будут его монтировать с выходом в открытый космос.
А дальше начнется применение. Другими словами в один момент к этому сроку должны будут выпущены работоспособные передатчики. на данный момент среди российских ученых заявлен конкурс, лучшие российские проекты возьмут передатчики для изучения миграции животных в 2016-2017 годах.
С германской стороной мы договорились о паритетных отношениях. Имеется российский вклад в проект, что оценивается в какую-то сумму.
Имеется германский вклад, что также оценивается в какую-то сумму. И эти суммы должны быть равными.
Другими словами, в случае если Россия затрачивает столько-то миллионов евро на его монтаж и доставку оборудования, то германская сторона также обязана сделать соразмерный вклад, он, а также, выражается в бесплатном предоставлении передатчиков.
Что даст данный проект ученым в мире?
Во-первых, передатчики станут дешёвыми. Их цена предполагается не больше 500 евро — многократно меньше, чем у Microwave. А ученым, некоммерческим структурам, они будут предоставляться по себестоимости. Во-вторых, обслуживание передатчиков будет дешевле.
Третий момент – то, что главный акцент сделан на минимизацию веса (предполагается, что передатчик будет легким, 5 грамм, в том месте будет находиться модуль GPS), и так расширяется спектр видов, каковые возможно изучать.
Кроме возможностей передачи данных посредством спутника появляется возможность получения данных по радиоканалу. Другими словами вы понимаете, где находится объект, подъезжаете к нему на пара сот метров и посредством принимающей станции приобретаете все сведенья, каковые были записаны на внутреннюю память прибора.
В таком же режиме, не беря передатчик в руки, его возможно перепрограммировать. Допустим, сигнал через МКС поступает 2 раза в сутки либо ежедневно, а эти пишутся каждые 5 мин.. Соответственно, по радиоканалу вы имеете возможность их взять чаще.
Кроме этого 3D-акселерометр разрешит осознать, летит птица либо сидит. Зная, что птица делает, возможно рассчитывать бюджет ее времени — какое количество тратится на питание, на сон, на что-то иное.
Чем в этом случае это прекрасно для России? Тем, что часть проектов по данной программе подают лишь русские ученые, исходя из этого прежде всего учитываются отечественные интересы.
Второй момент – то, что вся совокупность трудится через российские организации – значительно несложнее с разрешениями, по причине того, что в то время, когда мы трудимся с западными сотрудниками, количество разрешений быстро возрастает.
Схема работы совокупности ICARUS
На протяжении отечественных изучений эти будут машинально вывешиваться на сайте movebank.org, это таковой ресурс, где уже на данный момент возможно взглянуть на подобные изучения посредством способов дистанционных слежения: как в спутниковой телеметрии, так и в gsm. Пользователь в праве закрывать часть информации, определять ее доступность.
По крайней мере вы имеете возможность видеть всех людей в базе, каковые занимаются такими же тематикой и исследованиями, с их координатами, публикациями, количествами данных и без того потом. И так еще до публикации собственных данных вы прекрасно воображаете, что делают ваши коллеги.
Все ли исследователи миграции животных пользуются как раз этим сайтом?
Нет. Это ресурс необязательный. В мире имеется люди, каковые уверены в том, что им это не требуется и вывешивают эти, скажем, на сайте фонда, предоставившего финансирование либо на сайте собственного университета.
Кто-то по большому счету не вывешивает никуда.
Процент изучений в данной базе от общего числа подобных наблюдений в мире, получается, сложно представить.
Да, сложно. В случае если просмотреть movebank.org, то в целом их достаточно большое количество.
В совокупности представлены все объекты, и млекопитающие, и птицы.
В качестве иллюстрации: отечественный американский сотрудник повесил gsm-передатчики на цапель. Назвал каждую – госпожа Смит, госпожа Николсон и без того потом, и зарегистрировал их в твиттере.
Они тут же взяли кучу друзей, и сейчас он имеет громадный количество информации: «Тут я видел госпожа такую-то, она делала то-то и то-то». И в твиттере идет активное общение.
Люди знают, что это не госпожа такая-то, их соседка, а это цапля.
Какие конкретно эти вы приобретаете на выходе?
Все зависит от ваших задач. Вы приобретаете комплект точек, координат, данные о присутствии вида в определенном месте.
Это время, к примеру, это 22 часа, либо это 10 утра, вы осознаёте, что вид делает ночью, что делает днем – приобретаете представление о дневной активности объекта. Вы кроме этого приобретаете характеристики миграции, допустим: скорость передвижения, имеете возможность кроме того сделать такую модель – скажем, с наложением погодных условий на пути миграции.
Имеете возможность изучать не только миграцию, но и биологию птиц. В то время, когда вы отслеживаете перемещения птиц на протяжении гнездования, либо вы осознаёте, что делает самец, что делает самка, как на большом растоянии летает за кормом, сколько времени они были в гнезде, какие конкретно роли в семье.
Имеется виды, которых легко отслеживать, а имеется те, каковые тяжело. Возможно изучать взаимоотношения, устройство колоний, гнездовую биологию.
В сочетании с другими способами, с фотоловушками, к примеру, вы сможете осознать, что большой сокол либо орел приносит в гнездо добычу. В сочетании с данными, каковые вы взяли с этого передатчика, вы имеете возможность осознать, где он охотился, где поймал добычу.
Никакой приватности у животных не осталось. Если вы имеете эти, каковые разрешают осознать летит ли птица, сидит ли птица, машет крыльями либо нет, то возможно вычислить ее энергетические затраты, бюджет времени.
Эти сведенья раньше были недоступны.
В целом проект ICARUS — фундаментальное изучение по изучению жизненных циклов, поведения животных. Роскосмос заинтересован в техническом выполнении.
Имеется ли прикладное использование данных вашего проекта?
Имеется, само собой разумеется. Прежде всего — охрана вида. Мы знаем, что пути миграции у птиц, у большинства видов непостоянны и смогут изменяться в широких пределах (учитывая временной масштаб).
Скажем, 400 лет назад в Европе зима была вторая, и зимовать такому количеству птиц в том месте было нельзя, исходя из этого часть зимовала существенно южнее. Я имею ввиду гусей, куликов, а на данный момент же все главные зимовки – в Европе.
Зимовки у большинства видов птиц изменяются и на отечественных глазах.
Происходят антропогенные трансформации: к примеру, береговой полосы в Китае. на данный момент в том месте широко применяется приливно-отливные (литоральные) территории, и у птиц, каковые мигрируют через эти области, появляются собственные неприятности. У нас сельскохозяйственная обстановка в центре такая, что масса полей оказываются закинутыми.
Те же самые гуси на протяжении миграции применяют сельхозугодья. Мы видим, что их численность растет, а количество остановок значительно уменьшается и мы не понимаем, где гуси на данный момент по большому счету останавливаются на протяжении миграции через центральные районы Европейской части России.
Уровень качества стоянок на протяжении пролета сильно воздействует на успех размножения. Они должны возвратиться в Арктику в определенной кондиции, это воздействует на успех размножения.
Второй момент – распространение болезней. Имеется такая зоогеографическая граница, которая проходит по Енисею, частично по приблизительно середине Таймыра.
Птицы, каковые западнее данной условной границы летят на зимовку в Западную Европу, в юго-западном направлении. Птицы, каковые обитают восточнее, летят в юго-восточную Азию.
Весьма интересно было бы взглянуть, как они между собой взаимодействуют.
К примеру, пресловутый птичий грипп, что имеется в Китае: птицы прилетают из Китая, пользуются одним и тем же водоемом с птицами, каковые летят в западную Европу, так, прямого переноса вируса нет, но опосредованный имеется.
Птичий грипп знают все, но по большому счету птицы кроме орнитоза и гриппа распространяют десятки разных вирусов. Раньше проводились кроме того особые заседания по распространению орнитовирусов, но на данный момент все заглохло.
Что-то страшно для человека, что-то — для самих птиц, однако, осознать миграционные дороги разносчиков болезней — совсем задача. Причем мы можем отслеживать их в реальном времени и готовиться к прилету опасных птиц.
Отслеживая пути миграций животных, не только птиц, но и морских черепах, летучий мышей и т.д. возможно а также осознать кое-какие моменты, которые связаны с трансформациями климата, и как эти трансформации воздействуют на животных. Животные становятся индикаторами трансформации климата в тех областях, в которых мы никаких инструментальных изучений не проводим, а имеем лишь спутниковые эти.
В любом случае большое количество информации возможно получено посредством анализа трансформаций миграции животных. Мы знаем характеристики среды, где они обитают, и замечая, что они меняют пути миграции, можем осознать, что в том месте что-то изменилось в среде.
Другие неприятности — связанные с авиацией и миграцией птиц. Как мы знаем, что на каждом большом аэропорте имеется особая работа слежения.
Но эти сведенья возможно взять заблаговременно. Само собой разумеется, самолеты не будут поменять собственных маршрутов, но готовиться к встрече с массой мигрирующих птиц не будет лишним.
Потому, что нельзя сказать, что все птицы ежегодно начинают перелет первого апреля, поскольку процесс зависит от погодных условий конкретного года, а тут мы приобретаем настоящие информацию о перемещении. И эти сведенья кроме того не требуется будет запрашивать.
Возможно открыть сайт и осознать, где начались миграции каких видов и птиц.
Развитие сети природоохранных территорий, каковые разрешают защищать животных не только на протяжении зимовок либо гнездования, но и на протяжении миграции. Имеется виды, каковые зимуют в таких районах, куда лучше не ездить: Южный Судан, кое-какие районы Ирака, Афганистана.
Имея спутниковые эти, дешифрованные спутниковые снимки, можем осознать, какие конкретно места обитания применяют животные.
Что касается проекта ICARUS, то первые два года будут посвящены а также техническому тестированию оборудования…
С 2016-го года?
Это 2016 и 2017 год. МКС имеет наклонение орбиты 51,6 градуса, исходя из этого радио сигнал севернее 60-го градуса – не возьмёшь. Большая часть территории нашей страны получается вне территории охвата.
Частично это возможно компенсировано тем, что в случае если птица гнездиться на 70-м градусе, то в то время, когда она полетит на юг, попадет в зону действия оборудования, и мы можем эти, накопленные, в то время, когда она была вне территории действия, взять через радио канал.
В случае если это все будет прекрасно трудиться, то планируется установка оборудования на еще 2-х спутниках, каковые разрешат покрыть высокоширотные районы, и проводить наблюдения и в южном, и в северном полушарии. Это более дальняя возможность — 2017 год.
А какое количество уже подали заявок на конкурс?
Дело в том, что проекты приобретает университет орнитологии Макса Планка. А я в составе отборочной рабочей группе и буду их оценивать.
Мне их отправят все по окончании сбора.
Вся документация ведется на английском?
Да, документация на английском, по причине того, что из 5 человек отборочной рабочей группе 4 – это люди с различных финишей почвы, каковые по-русски не говорят. Это уже упоминаемый Мартин Викельски из Университет Орнитологии Макса Планка, американец Роланд Кейс из Университет Северной Каролины, Мег Крофут из Университета Калифорнии датчанин и Дэвис Каспер Торап из Университет Копенгагена.
Заявка не такая громадная, и с ее заполнением не должно быть неприятностей. Но что еще прекрасно – это то, что публикации будут отечественных авторов.
Одно из условий участия в проекте – публикация конкретных материалов в течение 3 лет.
А какое количество статей, три, пять?
Хотя бы одну.
А в Российской Федерации имеется двуязычные издания миграционной тематики, каковые выходят и на русском, и на британском языках?
Имеется, русскоязычные статьи переводят на английский. Но лучше, само собой разумеется, публиковаться в том, что выходит сходу на британском.
Легко имеется такое условие участия в проекте, что в случае если в течение 3 лет вы не публикуете результаты, то они становятся открытыми, потому, что вас спонсировали. Так как возможно всегда сидеть на собственных материалах.
Проекты изначально отправляются в Университет орнитологии Макса Планка. Как будет выстраиваться коммуникации уже в ходе реализации отобранных проектов?
Проект утвержден, датчики на животных повесили, а дальше?
Совокупность такая. на данный момент заявлен конкурс. По окончании того, как проекты будут все оценены, отобраны те, каковые рабочая группа посчитает целесообразными, будет рабочее заседание в апреле.
Но перед тем как совокупность получит имеется еще большое количество всего: нужно приобретать различные разрешения на работу. К примеру, предстоит приобретать разрешение на радиочастоту.
В то время, когда мы трудились в 2009, и до 2010 года все эти разрешения для компании Argos, любой исследователь приобретал сам. В 2010 году эволюции проблем имени и Институт экологии Северцова сделал крайне полезную вещь – они подали заявку, прошли все эти процедуры и на 10 лет получили разрешение на частоту для передатчиков, каковые трудятся в совокупности Argos.
Исходя из этого на данный момент все, кто пользуется спутниковыми передатчиками, избавлены от громадных неприятностей по получению разрешений, «в соответствии с ответом Национальной рабочей группе по радиочастотам таким-то» и все.
Другими словами вам предстоит пройти тот же путь
Да, по причине того, что частота вторая, совокупность вторая.
Также станете лет на 10 оформлять?
Сохраняю надежду. Когда все это получит, и передатчики будут повешены на птиц, млекопитающих, и т.д., все сведенья начнут поступать не в личную почту, а в movebank.org, где любой начальник проекта задает параметры открытости данных.
На сайте, серые точки – это значит, что большинство данных закрыта. Зеленые – это то, что открыто.
Карта на сайте movebank.org
В случае если появляются сложности и технические проблемы, куда необходимо будет обращаться участникам проекта?
Большая работа помощи имеется уже в самом банке данных Movebank. Само собой разумеется, трудности смогут появиться всякие, и в плане трансляции информации, и в плане первичной обработки.
На сайте вы имеете возможность сохранить все приобретаемые эти как kmz файл, что возможно взглянуть в Гугл Earth, и в этом файле будет большое количество информации: вольтаж, заряд батареи и другое. Кому-то для изучений она нужна, кому-то нет, но прежде всего эта информация нужна техническим работам, каковые имели возможность бы сообщить – у вас что-то в том месте с солнечной батарейкой.
Передатчики будут трудиться на солнечных батарейках, и срок их работы достаточно долгий. Тут имеется громадные неприятности с животными, каковые на зиму остаются на севере.
Мощности батареи может не хватить, она не успеет зарядить аккумулятор. Это все, конечно будет учитываться.
Все контакты по поводу технических неприятностей будут осуществляться между помощью Movebank, между разработчиками оборудования, каковые находятся в Германии, и людьми из России, каковые принимают и реализовывают первичное дешифрирование и приём данных с МКС.
Получается, в случае если все отправится прекрасно, первую статью с данными исследований стоит ожидать не раньше 2018 года?
В случае если все будет прекрасно, первая статья может выйти и в 2017 году, все зависит от задач. Если вы желаете отследить полный цикл, дабы передатчик проработал весь год – это одно.
В случае если вас интересуют другие краткосрочные задачи, эти возможно будет получитьи в 2017 году.
Какие конкретно в Российской Федерации, кроме столичных, имеется центры, институты, университеты, каковые занимаются изучениями миграций и были бы заинтересованы в получении передатчиков?
Фактически в каждом региональном отделении Академии наук имеется университеты зоологического профиля. Имеется дальневосточное, сибирское и уральское отделения, кроме отделений имеется филиалы – Коми филиал, Карельский, Кольский филиал и другие.
В каждом таком региональном отделении имеется университеты, имеется зоологи. И по сей день уже достаточно многие занимаются этими проблемами.
Я знаю, что мои коллеги, каковые трудятся в Екатеринбурге, в животных экологии и Институте растений, имеют совместный проект с британцами по изучению сапсана. Они в течении 5 лет вешали спутниковые передатчики на сапсанов по всей Арктике от Кольского полуострова до Чукотки.
Вот они заинтересованы в продолжении изучений. На Дальнем Востоке отечественные коллеги также этим занимаются, в Сибири имеется люди.
Кроме университетов имеется университеты, в которых также трудятся зоологи и делается наука.
Чем, на мой взор, удачен данный проект, и с позиций получения данных для фундаментальных изучений, и с позиций получения данных для прикладных изучений, — тут задействованы отечественные успехи в космосе для того, чтобы получить информацию, которая была бы увлекательна и нужна отечественной стране. А после этого была бы опубликована как успехи русских исследователей.
Сейчас в зоологии не так уж большое количество глобальных проектов, каковые бы осуществлялись у нас лишь русскими учеными как в этом случае. Само собой разумеется, конкурс никак не ограничивает совместные проекты, но приоритет заинтересованностей, тематики будет российский.
Источник: polit.ru
Вселенная – в отыскивании внеземной судьбе. Новые космические экспедиции. Фильм про космос 02.10.2016
