Проекты

Краткое описание

Современная полевая зоология немыслима без дистанционных методов исследований (фотоловушки, телеметрия и др.) Но в силу технических ограничений существующие методики неприменимы для мелких млекопитающих (Micromammalia) – мышевидных грызунов и землероек. В этой области науки до сих пор господствуют методы, разработанные в первой половине XX века.
Еще один тренд современности – гуманизация научной работы, внедрение нелетальных методик. Однако в заповедниках России ежегодно проводятся учеты мелких млекопитающих методом облова давилками или ловчими канавками, что приводит к гибели масс зверьков (в т.ч. редких охраняемых видов) и потенциально искажает популяционную картину. Отмечается нежелательность таких методов при долгосрочных мониторинговых исследованиях, но альтернативы им не предложено.
Существуют также виды грызунов, плохо поддающиеся изучению обловами. В Арктике это лемминги, которые игнорируют приманку и не идут в ловушки.
Поэтому мы ведем поиск и апробацию перспективных методов дистанционного мониторинга арктических грызунов с использованием цифровых средств автономной фото-видеорегистрации. Убедившись в неэффективности фотоловушек для изучения Micromammalia, мы предлагаем использовать миниатюрные видеокамеры с непрерывной записью. Метод потоковой видеорегистрации позволяет автоматизировать наблюдения и получить принципиально новые данные для оценки колебаний численности, расчетов индексов обилия, плотности и иных экологических показателей.
Цель проекта: разработка и внедрение в зоологическую практику программно-аппаратного комплекса для дистанционного мониторинга арктических грызунов. Его критерии:
- Неинвазивность: минимальное воздействие на особей и популяцию.
- Объективность: не искажены естественные формы активности животных, их фиксация не зависит от личных особенностей наблюдателя и внешних условий.
- Информативность: круглосуточное документирование всех наблюдаемых форм активности и сопутствующих условий, в том числе для видов, плохо поддающихся изучению традиционным методами (лемминги).
- Доказательность: собранный видеоматериал может храниться неограниченно долгое время, повторно обрабатываться и изучаться.
- Гуманность: исключение изъятия, гибели объекта исследования.
Предполагается решить следующие задачи:
- Разработать аппаратную конфигурацию для мониторинга.
- Разработать дизайн исследования, методы оценки результатов.
- Разработать программное обеспечение для обработки материала.
- Осуществить экспериментальную проверку предлагаемой методики.
- Экспертно оценить ее эффективность, достоинства, недостатки и перспективы.
- Подготовить методические рекомендации по применению на ООПТ.
- Представить результаты работы на рассмотрение научно-экспертного сообщества в виде докладов на конференциях и публикациях.
Критерием достижения цели проекта будет положительная оценка работы научно-экспертным сообществом ВУЗов, институтов РАН, сотрудников ООПТ в виде рецензий, отзывов, заключений, а также интерес к ее внедрению со стороны зоологов

Цель

1. Разработать программно-аппаратный комплекс для дистанционного мониторинга арктических популяций мелких млекопитающих, включающий техническое решение и научно-методическое руководство по его применению.

Задачи

1. Разработать дизайн исследования с использованием учетных линий видеокамер как альтернативу традиционным родентологическим средствам облова ("давилкам")
2. Подобрать оптимальное аппаратное решение, отвечающее требованиям дизайна исследования, на основе серийно выпускаемых промышленностью микроэлектронных изделий с учетом их технических характеристик, стоимости и доступности
3. Разработать программное обеспечение для автоматизированного анализа потокового видео
4. Осуществить практическую проверку работоспособности методики в полевых условиях - выполнить предэкспедиционное тестирование оборудования и ПО на исследовательских полигонах Ленинградской области
5. Провести полное полевое тестирование разработанного программно-аппаратного комплекса и методики его применения на Кольском полуострове путем организации экспедиционных исследований в Хибинах
6. Подготовить методическое руководство по применению разработанной методики в практике зоологов-исследователей и сотрудников ООПТ
7. Провести апробацию результатов в виде докладов на научных конференциях и публикации в рецензируемых научных изданиях зоологического профиля
8. Ознакомить с разрабатываемой методикой, подходами и принципами ее применения студентов-биологов, зоологов-исследователей и сотрудников ООПТ

Обоснование социальной значимости

Современная полевая зоология немыслима без цифровых дистанционных методов. Для изучения млекопитающих успешно применяются фотоловушки и радиоошейники, для наблюдений за миграциями птиц – метод спутниковой телеметрии и т.д. Но в силу технических ограничений эти методы используются для изучения только средних и крупных зверей (крупнее белки) и фактически неприменимы для мелких млекопитающих (Micromammalia) – мышевидных грызунов и землероек (Желтухин, Огурцов, 2018; Огурцов, 2025). В этой области науки до сих пор господствуют методы, разработанные в первой половине XX века (Карасева и др., 2008). Современная альтернатива в исследовательской практике отсутствует.
Между тем, Micromammalia – важнейший компонент наземных экосистем. В силу своего обилия и плодовитости они лежат в основе пищевых цепей, обеспечивая благополучие множества видов животных-миофагов. Ежегодные колебания численности грызунов – существенный фактор эпизоотической и эпидемиологической обстановки, а ее многолетняя динамика позволяет отслеживать влияние климатических изменений и антропогенных факторов на экосистемы. Это особенно актуально в условиях хрупкой арктической природы, быстро реагирующей на любые изменения.
Еще один тренд современной полевой зоологии – гуманизация научной работы, распространение нелетальных методик там, где возможно обойтись без изъятия/гибели объекта изучения. Однако в заповедниках России ежегодно проводятся учеты мелких млекопитающих методом облова давилками или ловчими канавками, что приводит к гибели масс зверьков (в т. ч. редких охраняемых видов) и потенциально искажает популяционную картину (Калинин, 2019). Зоологи давно отмечают нежелательность подобных методов при долгосрочных мониторинговых исследованиях на ограниченных территориях (Бубличенко, 2006), однако альтернативы им не предложено.
Кроме того, хотя методы отлова фиксируют фазу популяционного цикла и дают ценные данные о морфологии, относительной численности, сезонных генерациях и пространственном распределении животного населения, они малоинформативны для изучения особенностей поведения, суточных ритмов, фаз активности. Изучать их приходится в условиях лабораторий, поэтому необходим современный метод полевой проверки лабораторных гипотез.
Существуют также виды грызунов, плохо поддающиеся изучению традиционными методами. В Арктике это лемминги, которые в силу трофических предпочтений (облигатная зеленоядность) игнорируют приманку и не идут в ловушки.
Таким образом, отсутствие современной методики цифрового инструментального мониторинга и изучения диких популяций мышевидных грызунов – это актуальная проблема зоологии, экологии и природоохранной деятельности, в решении которой заинтересованы специалисты соответствующего профиля: родентологи, экологи, работники ООПТ. Подходы к ее решению за рубежом основаны на попытках адаптации обычных фотоловушек к съемке Micromammalia (McCleery et al., 2014; Littlewood et al., 2021; Gracanin et al., 2022). В России, насколько нам известно, работу в данном направлении ведет только наша исследовательская группа.
С 2010 года мы в инициативном порядке осуществляем поиск и апробацию перспективных методов автоматизированного дистанционного мониторинга грызунов в условиях Кольского полуострова (Арктическая зона РФ) с использованием средств автономной регистрации. Убедившись в неэффективности традиционных фотоловушек для столь мелких и быстрых животных, мы предлагаем использовать устройства другого класса: миниатюрные видеокамеры (видеорегистраторы) с непрерывной записью. Наш опыт показал, что метод потоковой видеорегистрации позволяет автоматизировать наблюдения и получить принципиально новые данные для оценки колебаний численности, расчетов индексов обилия, плотности и иных экологических показателей популяций арктических грызунов. В 2015 – 2019 гг. мы исследовали пятилетнюю фазу популяционного цикла норвежского лемминга Lemmus lemmus и симпатрических с ним лесных полевок Myodes rufocanus в Лапландском заповеднике. Для полевок зафиксировано совпадение тренда колебаний численности, полученного по данным видеорегистраторов и традиционных обловов; для леммингов видеорегистрация показала даже лучшую чувствительность: зверьки фиксировались камерами, но отсутствовали в обловах (Стасюк, Миронов, 2021). С 2021 г. аналогичную работу мы ведем в Хибинах.
Главная проблема, решаемая в рамках проекта – заполнение методической лакуны в современной полевой родентологии. Мы хотим превратить наши наработки из экспериментально-поискового «развлечения» зоологов-энтузиастов в готовую исследовательскую методику, т. е. доработать ее до такого состояния, чтобы ее смогли рутинно применять в повседневной практике специалисты-исследователи, работающие как на ООПТ, так и в «обычных» полевых условиях при мониторинговых и фаунистических исследованиях в Арктике. Для этого мы планируем разработать и предложить научному сообществу комплексное научно-техническое решение: аппаратно-программный комплекс и методическое руководство по его применению.

География проекта

Санкт-Петербург - место проживания и постоянной работы команды проекта. Здесь проводится вся "кабинетная" часть работы. Ленинградская область, Гатчинский и Волосовский районы - полевые работы (тестирование оборудования перед Кольскими экспедициями, пробные экспериментально-мониторинговые исследования грызунов) Кольский п-ов, Мурманская область, горный массив Хибины в окрестностях МО г. Кировск - основные полевые исследования. Охватывают территорию Полярно-альпийского ботанического сада-института и прилежащий горный массив Хибин: хребты Тахтарвумчорр и Тахтарпорр, долина оз. Малый Вудъявр.

Целевые группы

1. Объект природы - популяция мелких млекопитающих Хибинских горных тундр и предгорий: мышевидные грызуны (лемминг Lemmus lemmus, полевки Myodes rufocanus, Myodes rutilus, Microtus agrestis, Microtus oeconomus) и симпатрические с ними виды землероек-бурозубок рода Sorex.
2. Целевая группа людей - научные работники: зоологи, специалисты по мелким млекопитающим, сотрудники арктических ООПТ.
3. Целевая группа людей - студенты факультета биологии РГПУ им. А. И. Герцена