Беспилотные летательные аппараты помогают экологам добиваться огромных успехов в картографировании дикой природы
Знаете ли вы, что если пчелы вымрут, то люди смогут выращивать только 28 культур, потому что все остальные виды культур зависят от пчел в плане опыления? Знаете ли вы, что некоторые виды служат буфером между человеком и опасными патогенами, удаление которых привело к росту заболеваемости такими болезнями, как вирус Западного Нила и болезнь Лайма?
Все виды связаны между собой в паутине жизни, говорится в исследовании Европейской комиссии, согласно которому “даже самые устойчивые виды неизбежно станут жертвами синергии между факторами вымирания, поскольку экстремальные стрессы приводят экосистемы к коллапсу”.
Утрата биоразнообразия, вызванная климатическим кризисом, привела к исчезновению стольких видов, что ученым трудно решить, какие из них следует спасти, а какие оставить. Но решать надо, потому что изменение климата повышает риск “эффекта домино” вымирания.
Чтобы избежать этого наихудшего сценария “совместного вымирания” и не стать поколением, погубившим планету, наши усилия по сохранению биоразнообразия и экосистем должны подкрепляться лучшими инструментами, которые могут предложить технологии. Одним из таких инструментов являются беспилотники.
Беспилотники для охраны природы получили широкое распространение во многих областях мониторинга и управления дикой природой. Благодаря технологическому прогрессу, сделавшему беспилотники более портативными, доступными, эффективными и устойчивыми к погодным условиям, эти летательные аппараты стали популярным выбором для природоохранных целей. Давайте рассмотрим некоторые из наиболее инновационных способов использования дронов в охране дикой природы на сегодняшний день…
Мультиспектральная съемка и LiDAR помогают защитить места обитания бабочки-монарха
Ежегодная миграция бабочки-монарха – одно из самых захватывающих природных явлений в мире. Это один из самых длинных и крупных перелетов в мире насекомых, протяженностью более 4 000 км. Однако эта миграция находится под угрозой исчезновения из-за экологических изменений, разрушения среды обитания и вырубки лесов, которые ставят под угрозу места размножения монарха.
В частности , пихта Оямеля- дерево, предпочитаемое монархом для зимней спячки, – находится под угрозой из-за загадочного явления, в результате которого дерево белеет, теряет листву и погибает. Если эти деревья продолжат исчезать, а меры по защите этой жизненно важной среды обитания не будут приняты, феномен миграции бабочек-монархов может быть утрачен навсегда.
Поэтой причине Фонд сохранения неовольванической оси (FOCEN) – организация, занимающаяся сохранением мест обитания и лесов, где зимуют монархи, – ищет все возможные средства для защиты и поддержки этого явления. В сотрудничестве с компаниями Cielito Drone и DJI Enterprise они используют дроны LiDAR и мультиспектральные дроны для сбора важных данных о лесах в попытке сохранить эти важнейшие места обитания.
Работа с беспилотниками гораздо эффективнее и позволяет собирать данные из года в год. Обследование, которое раньше занимало 6 дней пешком, теперь может быть выполнено за один день с помощью беспилотника.
Читайте подробнее о мультиспектральных дронах и бабочках-монархах.
Дроны в океанографии: Snot(bot) и мечение китов
Киты играют важную роль в здоровье и стабилизации мирового океана – как в жизни, так и в смерти. Пока они живут, эти удивительные существа выступают в роли инженеров морских экосистем, регулируя работу самых разных океанических организмов. А когда они умирают, их массивные туши опускаются на морское дно и обеспечивают глубоководную жизнь необходимыми питательными веществами.
Добавьте к этому тот факт, что эти водные гиганты также вносят свой вклад в глобальный круговорот таких экологических ресурсов, как углерод, азот и железо, и станет понятно, почему исследователи окружающей среды во всем мире обеспокоены сохранением и управлением этим исчезающим видом.
Традиционно, чтобы узнать больше о биологии и поведении этих величественных существ, исследователи прибегали к смертоносному научному китобойному промыслу. Но сегодня для сбора биологических данных о китах достаточно дрона, липучки и нескольких чашек Петри.
Некоммерческая организация Ocean Alliance использует модифицированный дрон DJI Inspire 2 для беспилотных исследований китов. Снотбот” собирает образцы дыхания китов, когда они поднимаются на поверхность и выдыхают. Эти липкие, прозрачные образцы содержат ДНК китов, микробиомы, частицы тканей, гормоны стресса и беременности, а также другие вирусы – все это является показателем здоровья огромного млекопитающего.
Помимо того, что беспилотные дроны, такие как SnotBot, являются нелетальным и неинвазивным методом исследования моря, они еще и демократизируют доступ к морским исследованиям. Поскольку для аренды дорогостоящих морских судов и оборудования требуются серьезные финансовые средства, исследования китов долгое время были доступны лишь немногим привилегированным слоям населения. Но теперь беспилотники в океанографии делают сбор данных доступным, воспроизводимым и масштабируемым для исследователей во всем мире.
И речь идет не только о сборе соплей – Ocean Alliance стал пионером в разработке нового способа крепления водонепроницаемых датчиков к спинам китов с помощью беспилотников. На протяжении десятилетий морские ученые использовали метки для отслеживания китов под водой. Один из распространенных типов меток крепится с помощью присосок и может содержать целый ряд датчиков, включая гидрофон, акселерометр и камеру. Данные, которые собирают эти метки, позволяют исследователям получить представление об особенностях охоты кита, его кинетике, акустике и даже социальных взаимодействиях.
Как и сбор биологических образцов, мечение традиционно было опасным и дорогостоящим процессом. Команда опытных ученых на нескольких судах тратит бесчисленные часы на преследование китов. В лучшем случае это неэффективно.
С помощью беспилотников все может измениться. Во время экспедиции в Калифорнийском заливе в феврале 2022 года компания Ocean Alliance стала первой в мире командой, успешно использовавшей летающих роботов для революционного изменения процесса мечения. Эта инновация может иметь огромное значение для науки о китах и охраны морской среды в целом.
Узнайте больше о SnotBot и мечении китов непосредственно от доктора Иэна Керра, генерального директора Ocean Alliance.
Защита уникального биоразнообразия Огненной Земли вместе с Всемирным обществом охраны природы Чили
Огненная Земля, расположенная в южной части Патагонии, является уникальным и биологически разнообразным регионом. Здесь обитает множество видов растений и животных, которые приспособились к суровому субантарктическому климату.
Парк Карукинка, частная заповедная зона площадью 300 000 гектаров, расположенная в Огненной Земле, имеет огромное значение с точки зрения экологии – субантарктические леса и торфяники этого региона являются важнейшими экосистемами, способными поглощать большое количество атмосферного углерода, что делает их важным союзником в борьбе с глобальным потеплением.
Заботясь об этих землях, Всемирное общество охраны природы Чили (WCSC) уже более 17 лет находится на переднем крае природоохранной деятельности, работая над защитой ключевых видов и экосистем в стране.
Использование беспилотников сыграло важную роль в расширении масштабов и повышении эффективности природоохранной деятельности WCSC в регионе. M30T позволил команде WCSC напрямую наблюдать за такими видами, как гуанако, лисы, слоновые тюлени и чернобровые альбатросы.
Защита олененка от промышленных косилок
В конце апреля – начале лета самка оленя рожает одного или двух детенышей, которых она защищает от хищников, устраивая гнезда в высокой траве на лугах и даже на домашних газонах. К сожалению, эти способы размножения вступают в противоречие с необходимостью фермеров косить луга на сено. Оператору косилки практически невозможно распознать крошечную фигурку олененка, спрятавшегося в высокой траве. Еще хуже то, что при столкновении с опасностью олененок проявляет естественный инстинкт – сохраняет полную неподвижность, что значительно усложняет задачу косильщика – избежать убийства или серьезных увечий.
И это подтверждают некоторые тревожные цифры – только в Германии, по оценкам, около 90 000 оленят ежегодно погибают от косилок, и такие же цифры наблюдаются по всей Европе, от Норвегии до Нидерландов.
До сих пор единственным решением этой проблемы было то, что команды фермеров с собаками вручную проверяли каждое поле на наличие гнезд – трудоемкий метод, не говоря уже о том, что он не дает результатов из-за сложности обнаружения оленей.
Умное решение проблемы оленей заключается в облете полей с помощью дрона-тепловизора, например Matrice 30T или Mavic 3T, до того, как они будут скошены. Дрон легко и эффективно улавливает тепловые сигнатуры оленей, и специалисты по охране природы могут переместить их в безопасное место до того, как там проедут косилки.
Дроны в природоохранной фотографии: подсчет львиных усов
Будучи главным хищником в своей среде обитания – будь то луга, кустарники или открытые леса – львы играют важную роль в регулировании пищевой цепи и контроле популяции травоядных. Но сейчас, когда в дикой природе осталось всего около 20 000 африканских львов, царь зверей официально объявлен Международным союзом охраны природы (МСОП) “уязвимым видом”. Учитывая нынешние темпы браконьерства и потери среды обитания, исследователи опасаются, что эти удивительные кошки могут полностью вымереть к 2050 году.
Поэтому можно представить, насколько важно для биологов вести точный учет популяций африканских львов. Однако эта задача не менее сложна.
Исторически сложилось так, что методы учета львов были очень неточными. Оценки популяции основаны на подсчете следов, исследованиях с помощью аудиоприманок или опросе львов экспертами – методы, которые просто недостаточно надежны, чтобы понять, как прайды живут с течением времени.
Более перспективный подход к исследованию, который был опробован недавно, заключается в том, чтобы делать фотографии львов с высоким разрешением и фиксировать их уникальный отпечаток усов. Да, точно так же, как у двух людей нет одинакового набора гребней и линий на пальцах, количество и расположение усов на морде льва также отличаются. А беспилотники позволили с легкостью запечатлеть и записать эти уникальные узоры на усах.
Источник: Жизнь со львами
Как именно беспилотники эффективны в природоохранной фотографии? Небольшой дрон, например DJI Mavic 2 Zoom, может пролететь в нескольких метрах от льва, не потревожив его, и сделать 48-мегапиксельную фотографию с суперразрешением и 2-кратным оптическим зумом. А как насчет шума? Оказывается, как только лев привыкает к пролетающему на расстоянии дрону, он думает, что этот аппарат – всего лишь маленькая, шумная птичка!
Беспилотники защищают дикую природу: поиск и спасение коалы
WWF-Австралия называет австралийские кустарниковые пожары 2019-20 годов “одной из самых страшных катастроф для дикой природы в современной истории”, и не без оснований. Беспрецедентный сезон пожаров уничтожил более 12,6 миллиона гектаров земли по всему континенту, убив или переселив почти 3 миллиарда животных. Из них более 61 000 – коалы, культовые сумчатые животные, обитающие в Австралии.
К сожалению, еще до кризиса, вызванного пожарами, любимые коалы считались уязвимыми к вымиранию из-за угроз, связанных с охотой, освоением земель, ухудшением качества пищи, засухами и болезнями. Поэтому, когда начались пожары, сотрудники лесных и противопожарных служб быстро прибегли к помощи беспилотников для поиска выживших коал как на обгоревших, так и на не обгоревших территориях.
В штате Виктория спасатели отправили в полет дроны DJI Mavic 2 Enterprise Series с тепловизионными камерами высокого разрешения, чтобы обнаружить тепловые сигнатуры коал. Как только медведи были обнаружены, визуальная камера с ультразумом на том же дроне помогла спасателям определить, нужна ли животным медицинская помощь. Для спуска тех, кто нуждался в помощи, использовались вишневые пикапы.
Ученые-исследователи из соседнего штата Новый Южный Уэльс также согласились с тем, что тепловизионное картирование дикой природы с помощью дронов гораздо дешевле и эффективнее, чем традиционные методы исследования, такие как сбор экскрементов или прожекторная съемка с помощью налобных фонариков. Это объясняется тем, что коалы, как бы ни были мгновенно узнаваемы, очень хорошо маскируются, и их, как известно, трудно обнаружить.
Интересно, что тепловизионные дроны стали грозным инструментом и в других областях пожаротушения. От обнаружения невидимых очагов возгорания и предотвращения вторичных пожаров до сбора данных о лесных пожарах в ночное время – ни одна другая новая технология не повысила безопасность пожарных и гражданских лиц так, как тепловизионные дроны.
Дроны для исследования дикой природы: изучение размножающихся пингвинов
Пингвины – удивительные существа. Семейство пингвинов насчитывает около 18 видов птиц, обитающих в Южном полушарии, которые делят свое время между сушей и морем, играя незаменимую роль в пищевой цепи как наземных, так и океанических экосистем. Исследования доказали, что здоровье пингвинов равнозначно здоровью океана.
Однако изменение климата вызывает все большую озабоченность у популяции пингвинов. Поэтому каждое антарктическое лето (примерно с октября по февраль) ученые отправляются в ледяную заснеженную пустыню Антарктиды, чтобы изучить пингвинов и определить, есть ли связь между колебаниями численности популяции и сезонным сокращением уровня замерзшего морского льда.
В прошлом стандартной практикой было ручное мечение отдельных пингвинов. Вертолеты оказались слишком шумными и навязчивыми, даже если отбросить их непомерную стоимость. А по-настоящему ценные данные невозможно было получить, не летая на высоте ниже разрешенной законом. Поэтому биологам оставалось только спуститься в колонии пингвинов, вручную пометить кучу птиц и возвращаться каждый последующий год, чтобы найти как можно больше из них.
Все изменилось в 2017 году, когда в дело вступили беспилотники DJI. Одиночные беспилотники, управляемые человеком, стали фиксировать колонии площадью 2 квадратных километра, в которых гнездилось до 300 000 пар, всего за 2 дня. К 2020 году это время сократилось до 3 часов благодаря новому алгоритму траектории полета, который позволил автономно управлять несколькими дронами.
Теперь исследователи обучили алгоритмы машинного обучения, чтобы автоматически обнаруживать и классифицировать пингвинов в массивных данных, полученных с помощью беспилотников с высоким разрешением. Подобная техника может применяться везде, где требуется быстрый и эффективный сбор точных данных с воздуха, даже в экстремальных зимних погодных условиях.
Беспилотники для мониторинга дикой природы: обнаружение полярных медведей в берлогах
Белые медведи – это плакат об изменении климата. Изображения испуганных, голодных белых медведей, цепляющихся за жизнь на небольшом клочке морского льда, используются экологами по всему миру для иллюстрации влияния глобального потепления на Арктику. Но значение белых медведей не ограничивается их способностью вызывать сильную эмоциональную реакцию на чрезвычайную ситуацию с климатом. Белые медведи находятся на вершине пищевой цепи и имеют решающее значение для общего здоровья морской среды.
Поскольку на Земле осталось всего 22 000-31 000 белых медведей, ученые, естественно, заинтересованы в тщательном мониторинге их популяции, особенно в сезон берлог, чтобы оценить влияние климатического кризиса на этот вид.
Воздушные наблюдения за дикими животными обычно осуществляются с помощью дорогостоящих вертолетных полетов. Но в районе, где из открытых дверей вертолета все выглядит как море белого цвета, обнаружить нору шириной в один метр часто оказывается непросто. Еще больше усложняет ситуацию то, что беременные медведицы предпочитают верхние склоны арктических гор, которые превращаются в ослепительное зеркало, когда на них падает полуденное солнце.
Поэтому сейчас исследователи используют дроны-тепловизоры, чтобы обнаружить берлоги, которые обычно на 10-15° C теплее, чем температура окружающей среды. Беспилотники DJI Mavic 2 Enterprise Series могут спокойно переносить холод и порывы ветра, летая на расстоянии, которое не потревожит медведей, как недавно выяснила группа исследователей. Наличие тепловизионной камеры и камеры с 30-кратным зумом на одном легко летающем дроне не только сделало наблюдение за белыми медведями быстрым и безопасным, но и значительно облегчило поиск и изучение как берлог, так и самих животных.
Беспилотники для борьбы с браконьерством: спасение слона
Слоны являются важными инженерами экосистем и помогают поддерживать биоразнообразие лесов и саванн. И все же каждый год 20 000-40 000 слонов погибают от браконьерства, несмотря на международный запрет на торговлю слоновой костью.
Ситуация настолько плоха, что африканский слон, который ранее классифицировался МСОП как “уязвимый”, в прошлом месяце был включен в список “вымирающих”, когда исследование показало, что за последние три десятилетия численность африканских лесных слонов сократилась более чем на 86 %.
Для борьбы с эпидемией браконьерства организации по защите слонов в Кении начали использовать дроны для борьбы с браконьерством, такие как DJI Mavic 2 Enterprise Dual или Mavic 2 Enterprise Zoom. Благодаря камерам беспилотников с 30-кратным увеличением и тепловидению, браконьеров можно обнаружить как днем, так и ночью. Беспилотники передают видео в режиме реального времени наземным группам охраны природы, которые зачастую находятся на безопасном расстоянии, и даже могут записывать видеоматериалы для последующего анализа. Все результаты наблюдения за дикими животными передаются лесным рейнджерам и полиции.
Результаты пока весьма обнадеживающие. Например, кенийская организация Mara Elephant Project начала использовать беспилотники для борьбы с браконьерством в 2014 году. За 5 лет организации удалось снизить количество незаконно убитых слонов с 83 до 44 процентов, арестовать более 300 браконьеров и изъять более 1 000 кг слоновой кости.
Беспилотники и дикая природа – хорошее сочетание: с безопасного расстояния
Здесь вы увидели лишь небольшую часть проектов по охране природы и борьбе с браконьерством, в которых ответственное использование беспилотных технологий находится на переднем крае. Многие другие страны и организации используют беспилотники, чтобы получить беспрецедентную возможность наблюдать за дикой природой в труднодоступных местах. Беспилотники летают на безопасном расстоянии, защищая исчезающую дикую природу и давая возможность экологам работать более безопасно, точно и экономично: от наблюдения за журавлями в Колорадо и подсчета водоплавающих птиц во Флориде до исследования гнезд орангутангов в Индонезии и тюленей в арктических водах.
Чтобы узнать больше о том, как беспилотники помогают спасти окружающую среду, читайте статью “Как беспилотники спасают планету”.
