Tehnologiile de date mari dezvăluie modul în care animalele supraviețuiesc într-o lume în schimbare • Earth.com

Abordările moderne ale urmăririi și monitorizării animalelor sunt posibile datorită dezvoltării tehnologiilor care generează seturi de date mari, de înaltă rezoluție. Aceste tehnologii, împreună cu progresele în metodele analitice, permit biologilor să urmărească mișcările mamiferelor, păsărilor și peștilor în libertate la o scară fără precedent.

Tehnologiile moderne îi ajută, de asemenea, pe oamenii de știință să înțeleagă modul în care comportamentul de mișcare ajută animalele să supraviețuiască și să se adapteze într-o lume în schimbare. Aceste avantaje vin, totuși, cu probleme tipice de date mari, cum ar fi sarcina de calcul, gestionarea și procesarea intensivă a datelor și analize statistice provocatoare.

Într-o publicație recentă în jurnal Ştiinţăprofesorul Ran Nathan de la Universitatea Ebraică din Ierusalim, împreună cu studenți și colegi din 12 țări din întreaga lume, au trecut în revistă o varietate de tehnologii care au fost folosite pentru a culege informații despre mișcările animalelor în mediile lor naturale.

Toate animalele se mișcă, fie activ sau pasiv, în mod regulat sau în anumite etape ale vieții, pentru a satisface cerințele energetice, de supraviețuire, reproductive și sociale. Astăzi, capacitatea speciilor de a se mișca este crucială dacă doresc să facă față efectelor schimbărilor de mediu induse de om.

În revizuirea lor, Nathan și colegii săi au evaluat principalele instrumente, perspective, provocări și oportunități ale revoluției big-data care a transformat domeniul mișcării ecologiei dintr-o disciplină săracă în date la o disciplină bogată în date. Tehnologiile de urmărire a vieții sălbatice variază în ceea ce privește modul în care abordează compromisurile de bază dintre rata de colectare a datelor, acoperirea spațială, durata urmăririi și dimensiunea animalelor urmărite.

Printre cele opt tehnologii majore de urmărire examinate în acest studiu, o tehnologie numită „reverse-GPS” s-a remarcat datorită capacității sale de a produce date mari despre mișcarea animalelor într-un mod rentabil. Alte tehnologii de urmărire, cum ar fi dispozitivele GPS, sistemele de viziune computerizată și radarele, pot produce, de asemenea, date mari, iar cercetătorii au recomandat să vadă toate tehnologiile majore de urmărire ca alternative complementare și nu concurente.

Noul sistem GPS invers, numit ATLAS, a fost dezvoltat de Nathan și profesorul Sivan Toledo de la Universitatea din Tel Aviv și echipele acestora, sub auspiciile Centrului Minerva pentru Ecologia Mișcării. Este neobișnuit prin capacitatea sa de a urmări zeci de animale sălbatice simultan, la câțiva metri de locația lor actuală și la o rezoluție mare (în fiecare secundă), timp de luni de zile. În plus, acest sistem utilizează etichete radio mici, ieftine, care sunt atașate fiecărui animal. Sistemul a fost deja folosit în Israel, Marea Britanie, Țările de Jos și Germania, unde a permis cercetătorilor să răspundă la întrebări despre ecologia mișcării de bază care nu puteau fi investigate anterior.

„Acest sistem de urmărire sofisticat a dus la o serie de descoperiri interesante și perspective noi, inclusiv primele dovezi ale existenței unei hărți cognitive la un animal sălbatic (un liliac de fructe), un studiu de pionierat care leagă variațiile între păsări individuale (fazani) în capacitatea lor cognitivă și modelele de utilizare a spațiului și o descoperire a unei segregări spațiale remarcabile în zonele de hrănire printre liliecii care se odihnesc în două colonii adiacente, datorită memoriei și transferului de informații al unui individ între lilieci, fără nicio dovadă a concurenței ca forță motrice. ”, a împărtășit Nathan.

„Telemetria acustică”, un alt exemplu de sistem GPS invers, utilizează etichete acustice pentru a urmări peștii și alte animale acvatice sub apă. Sisteme de acest fel au fost folosite în râuri, lacuri și mări din întreaga lume, pentru a obține informații despre gestionarea riscurilor pentru fauna sălbatică care derivă din interacțiunile lor cu oamenii.

De exemplu, prin utilizarea unui sistem de urmărire acustică în râurile europene, cercetătorii au descoperit că anghilele care migrează în aval (o specie pe cale critică de dispariție) și somonul de Atlantic își schimbă comportamentul de mișcare atunci când întâlnesc baraje, ceea ce este probabil să aibă ca rezultat creșterea cheltuielilor cu energie și a riscului de mortalitate. .

GPS-ul este o altă tehnologie importantă de urmărire care a fost folosită pentru a urmări animale relativ mari la rezoluție înaltă. De exemplu, urmărirea prin GPS i-a permis lui Nathan și studenților săi să dezvăluie că vulturii tineri din populația în scădere din Israel urcă termic (coloanele de aer cald în creștere) mult mai puțin eficient decât vulturii adulți cu experiență atunci când acele termice sunt conduse de vânt.

În altă parte, urmărirea prin GPS a condorilor din California în pericol critic poate oferi alerte timpurii pentru a evita coliziunile cu turbinele eoliene din zonă, în timp ce urmărirea prin GPS a albatroșilor poate ajuta la localizarea navelor care pescuiesc ilegal în zonele oceanice îndepărtate. Toate aceste aplicații ajută la descoperirea motivelor pentru care comportamentul animalului variază și ajută la conservarea biodiversității și la gestionarea ecosistemelor.

Într-o altă aplicație fascinantă, urmărirea prin GPS a oferit informații unice despre epidemia de gripă aviară care a dus la moartea a mii de macarale în Israel la începutul acestei ierni. Aceasta este o cercetare atât de recentă încât nu a fost inclusă în articolul de recenzie în Ştiinţă.

„La primul semn de moarte printre câteva zeci de macarale, o proporție mult mai mare dintre macaralele noastre etichetate GPS au murit sau au fost suspectate a fi infectate, având în vedere reducerea bruscă a mișcării și activității lor. Am informat autoritățile că urmează un eveniment drastic de mortalitate, așa cum s-a întâmplat, din păcate, și că trebuie luate măsuri urgente”, a explicat Nathan.

Mai târziu, echipa a reușit să urmărească soarta păsărilor infectate și a descoperit că unele și-au revenit în cele din urmă. „Acum urmărim îndeaproape datele de la macarale în acea iarnă în Africa pentru a monitoriza posibilul al doilea val al focarului, când vor sosi în curând milioane de păsări migratoare”, a subliniat Nathan.

Domeniul mișcării ecologiste își extinde rapid frontierele științifice, nu numai prin utilizarea tehnologiilor de date mari discutate de Nathan și colegii, ci și prin oportunități sporite pentru proiecte de cercetare interdisciplinare și colaborative.

„Aceasta este și povestea cercetării noastre”, a explicat Nathan, referindu-se la un atelier de telemetrie pește din Republica Cehă, organizat de profesorul Ivan Jarić în 2018, la care a fost invitat să participe. „Am întâlnit un grup de cercetători excelenți cu medii, expertiză și subiecte de cercetare destul de diferite de ale mele. Îmi amintesc exact momentul care a dat naștere proiectului nostru comun, când mi-am împărtășit viziunea pentru o revoluție a datelor mari în ecologia mișcării. Pregătirea recenziei noastre împreună a fost o experiență minunată; lucrul împreună în diferite discipline este cu siguranță calea de urmat.”

De Alison Bosmann, earth.com Scriitor de personal

Leave a Comment