Модули для отслеживания слонов по урчанию стали более доступными

Хотя слоны более известны своим фирменным звуком трубы, они также делают громкие низкочастотные звуки, известные как «урчание», которые распространяются ниже диапазона слуха человека. В новом исследовании группа геологов отследила акустические и сейсмические сигналы урчания среди семьи слонов в заповеднике в Южной Африке. Они сделали это, используя сравнительно недорогой сенсорный комплект, который показал себя как доступный инструмент для исследований дикой природы и проектов по ее сохранению.

В экологии растет понимание того, что мониторинг звуков животных может многое рассказать о поведении животных. В то же время растущая доступность экономичных и масштабируемых акустических датчиков приводит к увеличению числа исследований, в которых используется эта технология. Отслеживание животных таким способом также устраняет необходимость в их физической маркировке, что может быть сложным с точки зрения логистики и стрессом для животных.

Учитывая огромный размер голосовых путей, слоны могут издавать громкие низкие звуки с частотами ниже предела 20 Гц человеческого слуха. Помимо прохождения через воздух, этот инфразвук может также соединяться с землей и распространяться в виде сейсмических волн. В более ранних исследованиях отмечалось, что сейсмическая составляющая грохота может играть важную роль в дальнем общении между стадами слонов.

«Из предыдущих исследований есть доказательства того, что урчание используется для координации движения и расположения социальных групп, помогает им находить друг друга, а также вызывает защитное или исследовательское поведение», - сказал Оливер Лэмб из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл в США, который руководил последним исследованием.

Группа Лэмба решила выяснить, смогут ли они получить значимые результаты, используя готовое устройство, известное как Raspberry Shake and Boom (RS&B). В результате кампании Kickstarter в 2016 году RS&B - на базе компьютера Raspberry Pi - пользуется популярностью среди любителей сейсмологии благодаря своей доступности и стоимости. В то время как обычные геофизические сенсорные системы, как правило, стоят от нескольких тысяч долларов, сейсмоакустика RS&B в настоящее время обходится на порядок дешевле.

Лэмб и его команда взяли пять комплектов RS&B, чтобы изучить семью из семи африканских слонов в «Adventures with Elephants» - заповеднике площадью 300 гектаров на северо-востоке Южной Африки. В течение четырехдневного периода в октябре 2019 года группа сосредоточилась на регистрации активности слонов. Для калибровки показаний они также развернули набор более чувствительных, но более дорогих мониторов.

К удивлению исследователей, акустическая составляющая урчания ниже 50 Гц была записана более четко с использованием недорогого устройства, чем с более чувствительным микрофоном. Эта дополнительная информация будет полезна в экологических исследованиях для различения отдельных животных по возрасту и размеру. С другой стороны, акустический диапазон был ограничен примерно 400 м, что будет иметь практическое применение только в известных местах сбора слонов, таких как водяные лунки и источники пищи.

К сожалению, сейсмический диапазон устройства был еще меньше. Отдельные сигналы урчания были обнаружены в диапазоне до 100 м, в то время как шаги слона были ограничены всего 50 м. Описывая свои результаты, исследователи предполагают, что они могут расширить диапазон до 1 км, прикрепив датчики к камням, а не закапывая их в землю.

На самом деле, на чистоту и диапазон сейсмических сигналов, вероятно, влияет ряд факторов, говорит Тарье Ниссен-Мейер, геофизик из Оксфордского университета в Великобритании, который участвовал в предыдущем сейсмическом исследовании слонов в Кении. «Мы показали, что расстояния, до которых могут быть обнаружены сейсмические сигналы, сильно зависят от многих факторов, включая местную почву и геоморфологию, геологические структуры, шумовую среду и тип движения слона или вокализации», - сказал он.

Ниссен-Мейер описывает новое исследование как многообещающее и считает, что диапазон может быть расширен с помощью нескольких изменений в эксперименте. «Я лично утверждаю, что сейсмический мониторинг дикой природы в саванне действительно может быть жизнеспособным путем вперед, поскольку сейсмические сигналы, как видно из исследования Лэмба, обнаруживаются с небольшими усилиями по сравнению с такими подходами, как установка меток-датчиков на слонах после транквилизации».

Но даже с ограничениями по дальности, исследование является важным шагом к разработке практической системы мониторинга слонов. Одной из целей отслеживания колебаний диких животных в Африке является разработка систем раннего предупреждения, которые могли бы предупредить охранников парка о проблемных животных или даже о наличии браконьеров.

«Помимо шумов, создаваемых слонами, Raspberry Shake и Boom также могут улавливать шумы, создаваемые людьми, либо от транспортных средств, которые они используют, либо, если условия являются правильными, от шагов людей», - сказал Лэмб. «Мы изучаем потенциал интеграции датчика Raspberry Shake and Boom в какой-то пакет, который можно развернуть на игровых фермах, в заповедниках и национальных парках, особенно в тех, которые не могут позволить себе дорогие технологии, имеющиеся в национальном парке Крюгера и некоторых частных заповедниках».