Учёные научились читать «предупреждения» от мелких млекопитающих по их следам

Бушвельдский сенги (Elephantulus intufi). Фото: доктор Мария Остхёйзен.

Пока все внимание приковано к исчезновению львов и панд, менее заметный, но потенциально более опасный кризис разворачивается среди мелких млекопитающих. Эти крошечные животные исчезают с угрожающей скоростью, и их потеря может иметь огромные последствия для биоразнообразия. Они являются важными индикаторами здоровья экосистем, но отслеживать их долгое время было сложно, поскольку многие виды, играющие разные экологические роли, выглядят почти одинаково.

Исследователи разработали новый способ идентификации и мониторинга таких животных с помощью анализа их следов. Метод был протестирован на двух практически неотличимых видах сенги и показал точность до 96%, предлагая науке о сохранении природы новый перспективный инструмент.

«У нас было две ключевые мотивации для этого исследования, — сказала соавтор статьи в Frontiers in Ecology and Evolution доктор Зои Джевелл из Университета Дьюка. — Во-первых, найти лучший, более этичный и научно обоснованный способ мониторинга даже самых крошечных видов. Во-вторых, предоставить надежный и широкий показатель целостности экосистемы, который можно применять регулярно — новый «пульс» планеты».

Несмотря на размер, мелкие млекопитающие играют ключевую роль в экосистемах и быстро реагируют на изменения окружающей среды. Из-за этой чувствительности сдвиги в их популяциях могут служить ранними предупреждающими сигналами о нарушениях в экологии. Однако точно отслеживать их сложно, так как многие из них являются криптическими видами, которые визуально почти неразличимы.

Именно эту проблему иллюстрируют два вида, использованные для тестирования новой методики: восточный скальный сенги и бушвельдский сенги. Хотя они выглядят почти одинаково, они живут в разных средах обитания и сталкиваются с разными угрозами.

«Часто отличить криптические виды можно только с помощью ДНК-анализа, который может быть медленным, инвазивным и дорогим, — объяснила Джевелл. — Очень важно знать, кто есть кто, потому что, хотя эти виды могут выглядеть одинаково, они сталкиваются с разными экологическими угрозами и играют разные роли в окружающей среде».

Хотя два вида сенги похожи, их лапы не идентичны. Незначительные различия в форме стопы оставляют уникальные узоры на следах. Исследовательская группа сосредоточилась на захвате и анализе этих различий, обучив компьютерную модель распознавать, какие следы принадлежат какому виду.

Полевые работы проходили в Южной Африке, в заповедниках Телперион и Цвалу Калахари. Животных ловили в специальные ловушки с мягкой подстилкой и приманкой (овсянка, арахисовое масло, мармит), а затем аккуратно пересаживали в бокс для сбора отпечатков лап. После этого сенги выпускали невредимыми на место поимки.

Высококачественные изображения следов анализировались с помощью морфометрического программного обеспечения. Учёные сосредоточились на отпечатках передних лап, которые давали наиболее чёткие и отличительные признаки. Из более чем 100 потенциальных измерений с помощью статистического тестирования были выбраны девять ключевых особенностей следа.

При тестировании на ранее невиданных изображениях система правильно определяла вид в 94–96% случаев. Результаты показывают, что анализ следов может стать простым, доступным и неинвазивным способом подтверждения присутствия вида и отслеживания изменений в численности популяции и географическом ареале.

«Мелкие млекопитающие существуют почти в каждой экосистеме на планете, и наша технология достаточно гибкая, чтобы адаптироваться к каждой из них», — сказала Джевелл.

Исследовательская группа планирует расширить подход на другие виды, обучая новые модели на дополнительных наборах данных.