Table of Contents

Технология Глобальной системы позиционирования (GPS) стала одним из самых преобразующих инструментов в современной науке о сохранении, фундаментально изменяя то, как исследователи, менеджеры по дикой природе и защитники природы защищают исчезающие экосистемы и исчезающие виды по всему миру. Предоставляя точные данные о местоположении в реальном времени, технология GPS позволяет ученым отслеживать перемещения диких животных, составлять карты критических мест обитания, бороться с незаконной деятельностью и принимать решения, основанные на данных, которые повышают эффективность программ сохранения. Поскольку биоразнообразие сталкивается с беспрецедентными угрозами от потери среды обитания, изменения климата и деятельности человека, роль GPS в сохранении никогда не была более важной.

Понимание технологии GPS в контексте сохранения

Технология GPS основана на сети спутников, вращающихся вокруг Земли, которые передают сигналы приемникам на земле - или в этом случае, прикрепленным к дикой природе или развернутым в полевых местах. Эти приемники вычисляют их точное положение, измеряя время, необходимое для того, чтобы сигналы от нескольких спутников достигли их. В приложениях сохранения GPS-устройства обычно интегрированы в отслеживающие ошейники, метки или имплантаты, которые носят животные, позволяя исследователям собирать подробные пространственные данные об их движениях, поведении и шаблонах использования среды обитания.

Современные GPS-трекеры измеряют важные данные, включая местоположение, ускорение, температуру, влажность, давление и высоту, позволяя ученым отслеживать движения, миграции и поведение животных. Этот многомерный сбор данных дает защитникам природы всестороннее понимание того, как виды взаимодействуют с окружающей средой, далеко за пределами простого отслеживания местоположения.

Эволюция технологии GPS была замечательной. С недавней миниатюризацией технологии GPS ученые могут прикреплять устройства слежения, которые весят менее половины унции, к более мелким животным, позволяя исследователям собирать подробные данные о движении, не мешая движению животного. Это продвижение открыло новые возможности для изучения видов, которые ранее были слишком малы или деликатны для эффективного отслеживания, от певчих птиц до мелких млекопитающих.

Важность GPS в современных усилиях по сохранению

Важность технологии GPS в сохранении не может быть переоценена, особенно в эпоху, когда дикие виды сократились на 69% в период с 1970 по 2018 год, и сегодня более 45 300 видов находятся под угрозой исчезновения.Точные данные о местоположении служат основой для понимания экологии дикой природы и реализации эффективных стратегий защиты.

Мониторинг в реальном времени и быстрое реагирование

Одним из наиболее значительных преимуществ технологии GPS является её способность предоставлять данные о местонахождении и передвижениях животных в реальном или почти реальном времени. Это оборудование позволяет мониторам ежедневно отслеживать животных, а значит, если они ранены, больны, оказались в ловушке браконьера или вырвались из заповедника, помощь не за горами. Эта способность быстрого реагирования может означать разницу между жизнью и смертью для находящихся под угрозой исчезновения людей.

Данные GPS могут быть применены к усилиям по отслеживанию исчезающих видов и браконьеров путем программирования платформы, чтобы уведомить исследователей, когда помеченное животное перестало двигаться или его температура тела резко упала. Эти автоматизированные системы оповещения позволяют командам по сохранению быстро реагировать на потенциальные угрозы или чрезвычайные ситуации, значительно улучшая показатели выживаемости для контролируемых животных.

Понимание моделей движения и миграционных маршрутов

Отслеживание дикой природы дает представление о передвижениях и использовании среды обитания, предоставляя ученым ценную информацию о проблемах, с которыми сталкиваются животные на местах размножения и зимовки и вдоль маршрутов миграции. Эти знания необходимы для выявления критических мест обитания, которые требуют защиты и понимания того, как животные реагируют на сезонные изменения, доступность ресурсов и давление окружающей среды.

GPS-отслеживание выявило ранее неизвестные аспекты поведения животных и экологии. Исследования с участием морских черепах использовали данные GPS для выявления ранее неизвестных миграционных маршрутов, что привело к 20%-ному улучшению выживаемости вылупления благодаря целенаправленным защитным мерам. Такие открытия демонстрируют, как данные GPS напрямую приводят к успеху сохранения, позволяя целенаправленные вмешательства в нужных местах в нужное время.

Идентификация и защита среды обитания

Наличие объективных, высококачественных данных об использовании среды обитания, несомненно, улучшило нашу способность идентифицировать важную среду обитания для видов дикой природы и внес реальный вклад в сохранение, особенно в понимании воздействия человека на животных. Данные GPS позволяют исследователям точно отображать, какие области животные используют для кормления, разведения, отдыха и путешествий, обеспечивая научную основу для создания охраняемых районов и коридоров дикой природы.

GPS-слежение бенгальских тигров в Индии выявило жизненно важные коридоры среды обитания, необходимые для их выживания и размножения, что позволяет разрабатывать более информированную политику сохранения. Эти коридоры имеют решающее значение для поддержания генетического разнообразия и позволяют животным перемещаться между фрагментированными средами обитания, что становится все более важным, поскольку развитие человека продолжает посягать на природные районы.

Различные применения технологии GPS в сохранении

Технология GPS нашла применение практически во всех аспектах сохранения дикой природы, от отслеживания отдельных животных до управления целыми экосистемами.Универсальность систем GPS позволяет адаптировать их для различных видов, сред и целей сохранения.

Отслеживание дикой природы и мониторинг

Наиболее распространенным применением GPS в сохранении является прямое отслеживание дикой природы через ошейники, метки и другие устройства. GPS-ошейники предоставляют спутниковые данные в режиме реального времени о маршрутах миграции, использовании территории и деятельности, давая защитникам природы беспрецедентное понимание поведения животных и экологии.

Различные виды требуют разных подходов к отслеживанию. При отслеживании более крупных животных ученые часто используют GPS-ошейники, которые весят менее одного процента от массы тела слона, гарантируя, что устройства не мешают нормальному поведению. Для более мелких видов исследователи разработали все более миниатюрные устройства, которые могут быть прикреплены к птицам, мелким млекопитающим и даже рептилиям.

К концу 2024 года более 150 носорогов, как ожидается, будут оснащены отслеживаемыми роговыми стручками, а биологи будут использовать данные для мониторинга и изучения различных популяций носорогов. Эта крупномасштабная работа по мониторингу демонстрирует, как технология GPS может быть развернута по всей популяции для информирования управленческих решений и отслеживания прогресса в области сохранения.

Борьба с браконьерством и предотвращение преступлений против дикой природы

Технология GPS стала мощным оружием в борьбе с браконьерством и преступлениями против дикой природы. Антибраконьерские команды в Африке используют GPS для мониторинга уязвимых видов, таких как носороги и слоны, и, анализируя модели движения, они могут более эффективно прогнозировать и предотвращать попытки браконьерства. Этот проактивный подход представляет собой значительный прогресс по сравнению с реактивными стратегиями правоприменения.

Использование GPS-ошейников на слонах привело к 50%-ному снижению случаев браконьерства в некоторых охраняемых районах Африки. Аналогичным образом, развертывание GPS-трекеров привело к 30%-ному сокращению случаев браконьерства в ключевых резервах за последние пять лет.

Организации по охране дикой природы помогают разрабатывать и развертывать ошейники против браконьерства с усиленными пластинами и специальными заклепками, чтобы животные не задыхались, когда попадают в ловушку браконьера, с ошейниками, которые посылают аварийный сигнал, когда животное неподвижно в течение неестественного количества времени.Эти специализированные ошейники сочетают защиту с мониторингом, обеспечивая несколько уровней безопасности для находящихся под угрозой исчезновения животных.

Смягчение конфликтов между человеком и дикой природой

По мере того, как население расширяется в места обитания диких животных, конфликты между людьми и животными становятся все более распространенными. Технология GPS играет решающую роль в управлении этими конфликтами, предоставляя системы раннего предупреждения и помогая выявлять горячие точки конфликтов.

GPS-ошейники на слонах не только помогают отслеживать их перемещения, но и выявлять и смягчать конфликты между людьми и слонами.Зная, куда слоны могут перемещаться, менеджеры по охране природы могут предупреждать сообщества, осуществлять меры сдерживания или направлять животных из населенных районов до возникновения конфликтов.

Технология GPS-слежения помогает предотвратить инциденты, позволяя медведям сосуществовать с людьми здоровыми и устойчивыми способами. В Йосемитском национальном парке комбинация устройств мониторинга и хранения медвежьих продуктов питания привела к массовому сокращению ежегодных инцидентов, связанных с медведем, в парке — с максимума 1584 в 1998 году до всего 55 в 2021 году. Это резкое снижение демонстрирует, как данные GPS в сочетании с соответствующими действиями управления могут трансформировать сосуществование человека и дикой природы.

Картирование среды обитания и оценка экосистем

Данные, собранные с помощью GPS и спутниковых снимков высокого разрешения, позволяют исследователям идентифицировать и контролировать движение дикой природы, закономерности, численность видов, поведение и предотвращать браконьерство.В сочетании с технологиями географических информационных систем (ГИС) и дистанционного зондирования данные GPS становятся еще более мощными для понимания динамики экосистем.

Географические информационные системы позволяют исследователям визуализировать и анализировать пространственные данные для принятия обоснованных решений, картирования распределения видов, отслеживания изменений среды обитания и выявления экологических коридоров. Эта способность пространственного анализа позволяет защитникам природы понять не только то, где находятся животные, но и то, как они взаимодействуют с ландшафтными особенностями, типами растительности, источниками воды и инфраструктурой человека.

Отслеживание местонахождения животных дает ценную информацию об их характере передвижения, источниках пищи, циклах размножения и местах обитания.Со временем эти накопленные данные создают всеобъемлющую картину состояния и функционирования экосистем, позволяя менеджерам обнаруживать изменения и реагировать на возникающие угрозы, прежде чем они станут критическими.

Исследования и адаптация изменения климата

Технология GPS оказывается неоценимой для понимания того, как изменение климата влияет на дикую природу и экосистемы. Спутниковые GPS и воротники Argos произвели революцию в изучении механизмов воздействия климата на белых медведей, обеспечив круглогодичное наблюдение, раскрывая циркумполярную природу движений белых медведей. Эта способность непрерывного мониторинга имеет важное значение для видов, среда обитания которых быстро меняется из-за потепления температур.

Ученые ведут мониторинг колонии пингвинов Адели на острове Росса в Антарктиде, анализируя стратегии разгона и кормовое поведение пингвинов-юношей, эти данные помогают им узнать больше о различиях в численности популяции и динамике роста, связанных с изменениями морского льда.Такое исследование дает критическое представление о том, как изменение климата влияет на виды на полюсах и помогает прогнозировать будущие тенденции численности населения.

Программы реинтродукции и восстановления видов

Технология GPS стала важной для программ реинтродукции видов, позволяя исследователям отслеживать, как реинтродукционные животные адаптируются к новым условиям и успешны ли усилия по реинтродукции.

Несколько организаций объединились, чтобы попытаться вновь ввести рогатый орекс в его естественную среду обитания, и в 2016 году история успеха сохранения, 21 орикс были вновь введены в большую, защищенную область в центре Чада. Почти каждый взрослый, вновь введенный в заповедник, оснащен GPS / спутниковым воротником для мониторинга их сезонных моделей движения, социальной динамики и использования ресурсов.

Технология GPS особенно ценна при мониторинге реабилитированных животных, таких как медведи и горные львы, чтобы обеспечить их процветание после реинтродукции в дикую природу. Эта возможность мониторинга позволяет командам по сохранению вмешиваться, если реинтродуцированные животные борются за адаптацию, значительно улучшая показатели успеха программ реинтродукции.

Основные преимущества GPS-данных для защиты экосистем

Интеграция технологии GPS в природоохранную деятельность принесла многочисленные ощутимые выгоды, которые повышают эффективность усилий по защите и улучшают результаты для исчезающих видов и экосистем.

Усиление процесса принятия решений и распределения ресурсов

Данные GPS позволяют принимать решения на основе фактических данных, предоставляя объективную, количественную информацию о потребностях в дикой природе и среде обитания. Важные исследования могут проводиться, включая модели движения животных, демографические данные и межвидовые взаимодействия - все это помогает в будущем сохранении этих видов. Этот исследовательский фонд гарантирует, что стратегии сохранения основаны на научном понимании, а не предположениях или неполной информации.

Данные GPS помогают менеджерам определить, где сосредоточить усилия по защите, где установить маршруты патрулирования и какие места обитания требуют немедленного внимания. Это была самая основная информация из GPS-ошейников, например, где перемещаются животные, которые внесли наиболее существенный вклад в сохранение.

Улучшенное понимание экологии видов

Исследование Общества охраны дикой природы показало, что GPS-отслеживание снежных барсов предоставило важную информацию об их домашних ареалах и моделях движения, необходимых для создания эффективных стратегий сохранения. Это подробное экологическое знание позволяет защитникам природы разрабатывать мероприятия, которые учитывают конкретные потребности и поведение целевых видов.

GPS-отслеживание произвело революцию в нашем понимании того, как животные используют свою среду обитания, с исследователями, использующими данные GPS для исследования пространственной экологии дикой природы. Понимание пространственной экологии — как животные перемещаются и используют пространство — имеет основополагающее значение для защиты ресурсов и областей, которые им нужны для выживания и размножения.

Долгосрочный мониторинг и анализ тенденций

Технология GPS позволяет осуществлять долгосрочный мониторинг программ, которые отслеживают изменения в течение месяцев, лет или даже десятилетий. Эти трекеры могут работать в течение всей жизни животного, не требуя извлечения, обеспечивая непрерывные потоки данных, которые раскрывают долгосрочные тенденции и закономерности.

Будь то GPS-ошейники на орексах с рогами шимитаров в Чаде или спутниковые метки на птицах в Мэриленде, движение животного может сказать ученым, здорова ли их популяция, находится ли ее среда обитания под угрозой, и преуспевают ли ученые в создании лучшей среды для этих существ. Этот цикл обратной связи необходим для адаптивного управления, позволяя программам сохранения корректировать стратегии на основе того, что показывают данные.

Целенаправленные и эффективные вмешательства

GPS-данные позволяют осуществлять целенаправленные мероприятия по сохранению, которые направлены на конкретные угрозы или потребности. GPS-отслеживание предоставляет критические, подробные данные об использовании среды обитания и пригодности, и если биологи могут определить, где рыбака-женщина выбрала место для ловли, эта область может быть временно защищена от помех, в то время как пожарные команды выполняют предписанное сжигание в другом месте. Эта точность позволяет эффективно сбалансировать несколько целей управления.

Инструменты GPS дают защитникам природы критические представления о том, как животные взаимодействуют с окружающей средой, помогая формировать стратегии защиты среды обитания, уменьшения конфликтов и долгосрочного выживания видов. Понимая, как именно животные используют свою среду, защитники природы могут разрабатывать вмешательства, которые работают с естественным поведением, а не против них.

Типы систем GPS-слежения, используемых в консервации

В проектах по сохранению используются различные типы систем GPS-слежения, каждая из которых имеет определенные преимущества и приложения в зависимости от вида, за которым ведется мониторинг, окружающей среды и целей исследований.

GPS воротнички

GPS-ошейники являются наиболее распространенными устройствами слежения для средних и крупных млекопитающих. Для отслеживания исчезающих видов, таких как гепард, африканская дикая собака, носороги и леопарды, используются различные формы ошейников слежения, включая радио, GPS и спутниковые ошейники. Эти ошейники обычно включают приемник GPS, возможности хранения данных или передачи и аккумуляторную батарею, все размещены в прочном корпусе, предназначенном для выдерживания суровых условий окружающей среды.

Ошейники для отслеживания дикой природы выбираются в зависимости от вида и состояния целевого животного, причем каждый ошейник предназначен для минимизации воздействия на поведение животных и максимизации их обнаруживаемости, и общее правило заключается в том, что ни один ошейник не должен превышать 4-5 процентов массы тела животного. Это ограничение веса гарантирует, что устройства для отслеживания не ухудшают движение или поведение животных.

Спутниковые трекеры

Спутниковые системы слежения передают данные непосредственно на спутники, которые затем передают информацию исследователям. Эти системы особенно ценны для слежения за животными в отдаленных районах, где сотовые сети недоступны, или для мониторинга высокомобильных видов, которые пересекают международные границы.

Новые трекеры GNSS оснащены приемниками слежения, поддерживаемыми спутниковыми технологиями, и это альтернативное решение, более простое в развертывании, поскольку не требуется никакой инфраструктуры, с гораздо лучшим приемом и меньшим потреблением батареи, в настоящее время используется в заповеднике Мунивана и национальном парке Крюгер. Безинфраструктурный характер спутниковых систем делает их идеальными для работ по сохранению в развивающихся регионах или районах дикой природы.

Импланты для роговых и ушных тегов

Для некоторых видов традиционные воротники непрактичны или невозможны в использовании. В этих случаях GPS-устройства могут быть имплантированы в рога, прикреплены к ушным меткам или даже хирургически имплантированы. С 2012 года организации разрабатывают, тестируют и разворачивают воротники лодыжки носорога, которые являются довольно новым изобретением, поскольку в прошлом воротники шеи использовались, но безуспешно, а до воротников лодыжки носорога единственным успешным радиоустройством слежения, которое могло быть развернуто на носороге, был роговой имплантат.

Организации успешно имплантировали первые передатчики, оснащенные GPS LoRaWANTM, в рога двух восточных черных носорогов в национальных парках Ливонде в Малави. Эти инновационные подходы демонстрируют, как технология GPS продолжает развиваться для удовлетворения конкретных потребностей различных видов.

Миниатюрные метки для маленьких животных

Метки Global Location Sensing (GLS) — это легкие, неинвазивные устройства слежения, основанные на технологии GPS, которые определяют уровни окружающего света для расчета восхода, захода солнца и продолжительности дня, записывая широту и долготу птиц.Эти миниатюрные устройства открыли новые возможности для слежения за маленькими птицами, летучими мышами и другими видами, которые ранее были слишком малы для эффективного мониторинга.

Специально разработанные метки невероятно малы и легки, что позволяет исследователям собирать данные о видах, которые ранее были слишком малы для отслеживания.По мере развития технологий развиваются еще более мелкие устройства, расширяя спектр видов, которые можно контролировать с помощью технологии GPS.

Открытые источники и недорогие решения

Контроль за передвижением и поведением диких животных с использованием радиотелеметрии или GPS-устройств имеет решающее значение для экологии и сохранения, но для многих полевых проектов коммерчески доступные устройства могут быть дорогими, что приводит к разработке недорогих решений настраиваемых устройств слежения на основе системы Arduino с открытым исходным кодом.

Делая аппаратное и программное обеспечение ошейников и другую информацию доступными в Интернете, организации стремятся привлечь талантливых студентов, исследователей и технически подкованных защитников природы для разработки систем слежения, которые более настраиваемы и лучше подходят для использования на разных животных, с любым, кто может недорого построить и настроить ошейники. Эта демократизация технологии GPS расширяет доступ к возможностям отслеживания для проектов по сохранению во всем мире.

Проблемы и ограничения технологии GPS в сохранении

Хотя технология GPS произвела революцию в области сохранения, важно признать проблемы и ограничения, с которыми сталкиваются исследователи и защитники природы при реализации программ GPS-отслеживания.

Стоимость и доступность

Ошейники GPS и спутникового слежения (включая ошейники GSM и Iridium) могут варьироваться от 650 до 3200 долларов США. Когда один фактор в стоимости захвата и обездвиживания целевого животного для установки инструментов, операции, если это необходимо, и найма специализированного последующего персонала для регулярного отслеживания животных и замены любых ошейников, которые выходят из строя, общая стоимость установки ошейника GPS льву, включая последующий мониторинг и замену, может варьироваться от около 4000 долларов США до более 10 000 долларов США в год.

Высокие затраты и ограниченная инфраструктура часто препятствуют внедрению передовых природоохранных технологий в развивающихся регионах, при этом многие природоохранные организации работают с ограниченными бюджетами, что затрудняет инвестирование в дорогостоящие инструменты и необходимую техническую подготовку. Этот финансовый барьер означает, что многие природоохранные проекты, особенно в богатых биоразнообразием развивающихся странах, борются за доступ к технологиям GPS.

Технические ограничения и срок службы батареи

GPS-устройства требуют питания, а срок службы батареи остается значительным ограничением. Чтобы ошейники оставались достаточно легкими, чтобы избежать потенциальных последствий для здоровья, они содержат только батареи, которые будут работать 2-3 года. Это ограничение означает, что долгосрочные исследования требуют отлова животных для замены ошейников, что может быть стрессовым для животных и дорогостоящим для исследователей.

Некоторые трекеры выключают батарею через несколько часов или дней, поэтому они дают только небольшой снимок того, куда движется это животное, и хотя этот снимок полезен, он не рассказывает всей истории. Исследователи должны тщательно сбалансировать частоту фиксации GPS с временем автономной работы, часто делая компромиссы между разрешением данных и продолжительностью мониторинга.

Сигналы GPS также могут быть заблокированы или деградировать из-за густой растительности, крутой местности или когда животные находятся в норах или пещерах.Это помехи сигнала могут привести к пробелам в данных отслеживания или снижению точности, особенно в сложных условиях, таких как густые леса или горные районы.

Соображения в области благосостояния животных

Ошейники GPS могут вызывать неблагоприятные последствия, начиная от легкого раздражения до серьезного повреждения тканей, снижения физической формы и смерти, а воздействие ошейников GPS на поведение, стресс или активность редко тестировалось на исследуемых видах до выпуска.В то время как большинство исследований показывают минимальные воздействия, этические последствия прикрепления устройств слежения к диким животным должны быть тщательно рассмотрены.

Скрытая стоимость, обычно не сообщаемая в научных публикациях мониторинга сохранения и в то же время чрезвычайно ценная для науки, — это влияние этих инвазивных процедур мониторинга на исследуемых животных.Стресс захвата, обработки и ношения устройств отслеживания может повлиять на поведение животных, размножение и выживание, хотя эти эффекты часто кратковременны и перевешиваются преимуществами сохранения.

Безопасность данных и конфиденциальность

По мере того, как технологии дикой природы становятся все более продвинутыми, растут опасения по поводу конфиденциальности данных и неправильного использования, а обмен точными данными GPS потенциально непреднамеренно помогает браконьерам, нацеленным на исчезающие виды.

Для обеспечения ответственного использования технологии сохранения эксперты рекомендуют анонимизировать конфиденциальные данные, установить четкие этические руководящие принципы и тесно сотрудничать с местными сообществами в целях укрепления доверия и подотчетности. Для обеспечения сбалансированного обмена данными в целях научного сотрудничества с проблемами безопасности требуются тщательные протоколы и этические рамки.

Проблемы управления данными и анализа

GPS-отслеживание генерирует огромные объемы данных, которые необходимо хранить, управлять и анализировать. Одно место регистрации GPS-ошейника каждый час генерирует более 8700 точек данных в год. Умножьте это на десятки или сотни ошейников животных, и задача управления данными станет существенной. Организации по сохранению нуждаются в соответствующей инфраструктуре, программном обеспечении и экспертизе для эффективного управления этими большими наборами данных.

Кроме того, сбор данных является лишь первым шагом — данные должны быть проанализированы и переведены в действенные стратегии сохранения. Это требует статистической экспертизы, экологических знаний и часто специализированного программного обеспечения, создавая дополнительные барьеры для некоторых природоохранных организаций.

Интеграция с другими технологиями сохранения

Технология GPS становится еще более мощной, когда она интегрирована с другими инструментами и технологиями сохранения, создавая комплексные системы мониторинга и защиты.

Ловушки для камер и дистанционное зондирование

Удаленная активация ловушек камеры, по сути, дистанционно активируются портативные камеры, которые запускаются движением через инфракрасный или датчик движения, и снимки предоставляют мониторам и исследователям фантастическую информацию, что позволяет им оценивать статус исчезающих видов в заповеднике и помогать разрабатывать и контролировать вмешательства управления.

Когда данные GPS-слежения объединяются с изображениями ловушек для камер, исследователи могут проверять личность животных, наблюдать за поведением и понимать социальные структуры. В национальном парке Цаво в Кении камеры-ловушки и ИИ были объединены для отслеживания моделей миграции слонов, причем более миллиона изображений обрабатывались с использованием моделей распознавания объектов. Эта интеграция технологий обеспечивает более полную картину экологии дикой природы, чем любая из технологий в одиночку.

Дроны и воздушное наблюдение

Дроны или беспилотные летательные аппараты (БПЛА) в настоящее время имеют решающее значение для сохранения дикой природы, и с помощью камер высокого разрешения и тепловизоров исследователи могут исследовать места обитания, отслеживать животных и отслеживать изменения, не нарушая при этом дикую природу. В сочетании с данными GPS от ошейниковых животных, беспилотные летательные аппараты могут обеспечивать визуальное подтверждение местонахождения животных и наблюдать за поведением в их естественном контексте.

Дроны поддерживают патрулирование в режиме реального времени с помощью воздушного наблюдения, а их скорость, охват и точность данных делают беспилотные летательные аппараты мощным активом в защите исчезающих видов и сохранении биоразнообразия. Данные GPS могут направлять операторов беспилотных летательных аппаратов в конкретные места, где, как известно, находятся животные, что делает наблюдение более эффективным и целенаправленным.

Искусственный интеллект и машинное обучение

Искусственный интеллект преобразует то, как анализируются и применяются данные GPS. Алгоритмы машинного обучения могут идентифицировать закономерности в данных о движении, которые могут быть не очевидны для аналитиков, прогнозировать будущие движения и автоматически обнаруживать аномалии, которые могут указывать на угрозы или проблемы.

Спутниковое дистанционное зондирование, машинное обучение, географические информационные системы и системы глобального позиционирования значительно расширили возможности для сбора, интеграции, анализа, моделирования и производства спутниковых карт для мониторинга и оценки дикой природы, при этом спутниковые снимки с высоким разрешением дают ученым все более современные геопространственные данные. Эта интеграция технологий создает мощные аналитические возможности, которые повышают эффективность сохранения.

Экологические датчики и устройства IoT

Современные GPS-устройства часто включают в себя дополнительные датчики, которые измеряют условия окружающей среды. Метки включают акселерометр, магнитометр, гироскоп и датчик температуры, что означает, что системы могут контролировать не только географическое положение, но и физиологию, такую как температура кожи и положение тела, а также погоду в окружающей среде. Этот мультисенсорный подход обеспечивает целостное представление как о животном, так и об окружающей среде.

Эти интегрированные сенсорные системы могут обнаруживать изменения в поведении животных, определять, когда животные подвергаются стрессу или травмам, и соотносить движения животных с условиями окружающей среды, такими как температура, влажность и плотность растительности. Этот богатый набор данных позволяет более сложно анализировать, как животные реагируют на свою окружающую среду и как изменения окружающей среды влияют на популяции диких животных.

Тематические исследования: GPS-технология в действии

Примеры из реального мира демонстрируют преобразующее влияние технологии GPS на результаты сохранения различных видов и экосистем.

Африканская охрана слонов

Африканские слоны сталкиваются с многочисленными угрозами, включая потерю среды обитания, конфликт между человеком и дикой природой и браконьерство. GPS-отслеживание сыграло важную роль в решении этих проблем. Данные отслеживания слонов выявили маршруты миграции на большие расстояния и трансграничные перемещения, которые ранее были неизвестны, что привело к созданию трансграничных природоохранных зон и коридоров дикой природы.

Данные GPS также имеют решающее значение для уменьшения конфликта между человеком и слоном, предоставляя системы раннего предупреждения, которые предупреждают общины, когда слоны приближаются к сельскохозяйственным районам. Это позволяет фермерам принимать превентивные меры и сокращать ответные убийства слонов.

Программы защиты носорогов

Черные носороги, находящиеся под угрозой исчезновения, сократили свою популяцию до нескольких тысяч. GPS-отслеживание стало необходимым для мониторинга оставшихся популяций и защиты их от браконьерства. Ошейники на лодыжках носорогов позволяют использовать более крупные батареи и устройства, позволяя организациям устанавливать GSM и спутниковые устройства для носорогов, и хотя все еще есть возможности для улучшения, эти ошейники работают хорошо, предоставляя бесценные данные о движении, которые помогают в обеспечении безопасности этих носорогов, а некоторые ошейники сообщают в прямом эфире в диспетчерские, которые значительно улучшают усилия по обеспечению безопасности.

Возможность мониторинга в режиме реального времени позволила оперативно реагировать на потенциальные инциденты браконьерства и помогла группам безопасности более эффективно распределять ресурсы патруля. Данные о движении также выявили важную информацию о предпочтениях среды обитания носорогов и социальном поведении, информируя о более широких стратегиях сохранения.

Сьерра-Невада Бигхорн Восстановление овец

Овцы бигхорна Сьерра-Невада являются уникальными генетически отличными подвидами, которые живут только в их одноименном горном массиве, и после десятилетий на грани исчезновения они медленно восстанавливают плацдарм в своей среде обитания в Йосемити, причем доноры Консервации играют неоценимую роль в этом восстановлении с момента первоначального реинтродукции вида в 1986 и 1988 годах, как и GPS-отслеживание.

Когда в 2007 году бигхорн-овцы Сьерра-Невада были перечислены как находящиеся под угрозой исчезновения, в плане восстановления было определено GPS-отслеживание как важный инструмент мониторинга населения, а с помощью доноров в 2011 году 30 особей были оснащены воротниками. Данные GPS имели решающее значение для понимания того, как овцы используют свою среду обитания с высоким уровнем возвышения, выявления критических районов ягнят и мониторинга прогресса восстановления популяции.

Тихоокеанский рыболовный центр

Тихоокеанский рыбак является средним по размеру, обитает в лесах, и изолированная популяция рыбаков в южной Сьерра-Неваде, которая, по оценкам ученых, составляет менее 300 взрослых, сталкивается с быстрой потерей среды обитания, вызванной лесными пожарами, гибелью деревьев и изменением климата, причем виды, обозначенные как находящиеся под угрозой исчезновения в мае 2020 года.

Используя комбинацию передовых GPS-ошейников и обычных методов телеметрии, исследователи поймали и ошейнили 10 мужчин и пять женщин-рыболовов, с их целью определить пути передвижения рыбаков в и вокруг недавних следов лесных пожаров, но их усилия по отслеживанию уже выявили рыбаков в неожиданных местах, включая долину Йосемити. Эта информация помогает менеджерам сбалансировать потребности управления пожарами с защитой среды обитания рыбаков.

Будущее технологий GPS в сохранении

Технология GPS продолжает быстро развиваться, и новые инновации обещают еще больше расширить возможности по сохранению в ближайшие годы.

Миниатюризация и продление срока службы батареи

Продолжающаяся миниатюризация GPS-устройств позволит отслеживать все более мелкие виды. В течение следующих нескольких десятилетий мы можем ожидать, что технология GPS раскроет мигрирующую экологию североамериканских певчих птиц. Это расширение до более мелких видов восполнит критические пробелы в знаниях и позволит осуществлять комплексный мониторинг экосистем.

Ученые работают с производителями GPS-слежения, чтобы разработать GPS-метку на солнечных батареях, которая может быть установлена на ориксе в возрасте одного года и функционировать в течение 4-5 лет. Солнечные и другие технологии сбора энергии обещают значительно продлить продолжительность отслеживания при одновременном снижении веса устройства.

Облачные и системы реального времени

Облачные решения для позиционирования могут количественно определять время автономной работы, поскольку каждый снимок занимает одинаковое количество времени.Облачные системы предлагают преимущества в управлении данными, доступности и анализе, позволяя нескольким исследователям и менеджерам по сохранению одновременно получать доступ к данным отслеживания из любой точки мира.

Улучшаются возможности передачи данных в режиме реального времени, что позволяет мгновенно предупреждать и реагировать на угрозы сохранения. Эта немедленная помощь особенно ценна для усилий по борьбе с браконьерством и смягчению конфликтов между человеком и дикой природой, где быстрое реагирование может сделать разницу между успехом и неудачей.

Глобальные платформы сотрудничества

Что выделяет ICARUS, так это возможность объединить отслеживание множества видов со всего мира в рамках одного проекта. Глобальные платформы отслеживания, которые объединяют данные из нескольких проектов и видов, позволяют исследователям изучать взаимодействия на уровне экосистем, модели миграции на континентах и влияние глобальных явлений, таких как изменение климата, на дикую природу во всем мире.

Эти платформы сотрудничества также способствуют обмену данными и знаниями между природоохранными организациями, уменьшая дублирование усилий и ускоряя прогресс в области сохранения благодаря совместному обучению и ресурсам.

Интеграция с предиктивным моделированием

По мере того, как наборы данных GPS становятся все больше и более всеобъемлющими, они позволяют все более сложное предиктивное моделирование. Алгоритмы машинного обучения, обученные на исторических данных GPS, могут прогнозировать будущие движения, определять потенциальные зоны конфликтов до их возникновения и прогнозировать, как виды будут реагировать на изменения окружающей среды.

Эти возможности прогнозирования позволят осуществлять активную, а не реактивную консервацию, позволяя руководителям предотвращать проблемы до их возникновения, а не реагировать после их возникновения. Этот переход от реактивной к активной консервации представляет собой фундаментальное продвижение в том, как мы защищаем исчезающие виды и экосистемы.

Лучшие практики для реализации программ GPS-слежения

Успешные программы GPS-отслеживания требуют тщательного планирования, надлежащего выбора технологий и соблюдения этических принципов. Организации по охране окружающей среды, рассматривающие GPS-отслеживание, должны следовать установленным передовым методам, чтобы максимизировать выгоды при минимизации рисков и затрат.

Четкие цели и дизайн исследования

Перед развертыванием GPS-устройств слежения проекты по сохранению должны четко определить свои цели и проектные исследования, которые эффективно решат их вопросы. Какая конкретная информация необходима? Как данные будут использоваться для информирования о действиях по сохранению? Какой уровень пространственного и временного разрешения требуется? Ответы на эти вопросы заранее гарантируют, что программы отслеживания собирают правильные данные для поддержки принятия решений.

Консалтинг со статистами и опытными биологами дикой природы на этапе планирования может помочь избежать распространенных ошибок и обеспечить, чтобы программы отслеживания генерировали научно обоснованные результаты.

Правильный выбор технологии

Различные технологии отслеживания подходят для различных видов, сред и вопросов исследований. Организации должны тщательно оценивать варианты на основе их конкретных потребностей, учитывая такие факторы, как вес устройства, срок службы батареи, методы передачи данных, стоимость и долговечность. Консультирование с производителями оборудования и другими природоохранными организациями с аналогичными потребностями отслеживания может помочь определить наиболее подходящую технологию.

Для организаций с ограниченным бюджетом решения с открытым исходным кодом и с низкой стоимостью отслеживания могут стать жизнеспособной альтернативой дорогостоящим коммерческим системам, однако для их внедрения и обслуживания может потребоваться больше технических знаний.

Благосостояние животных и этические соображения

Благополучие животных должно быть основным фактором в любой программе GPS-слежения.Устройства должны быть надлежащим образом рассчитаны для целевых видов, процедуры захвата и обработки должны минимизировать стресс, а животные должны контролироваться после развертывания устройства, чтобы гарантировать, что они не испытывают неблагоприятных последствий.

Большинство учреждений требуют, чтобы исследования по отслеживанию проходили проверку комитетами по уходу за животными и использованию перед началом. Эти обзоры гарантируют, что программы отслеживания соответствуют этическим стандартам и что преимущества сохранения оправдывают любое потенциальное воздействие на отдельных животных.

Управление данными и безопасность

Организации должны создать надежные системы управления данными до развертывания устройств отслеживания. Это включает в себя безопасное хранение данных, процедуры резервного копирования, протоколы контроля качества и четкие политики в отношении доступа к данным и обмена ими. Учитывая чувствительность данных о местоположении диких животных, меры безопасности должны предотвращать несанкционированный доступ, в то же время обеспечивая надлежащее научное сотрудничество.

Данные должны быть архивированы в форматах, которые останутся доступными в долгосрочной перспективе, а метаданные должны быть тщательно документированы, чтобы гарантировать, что будущие исследователи могут понять и эффективно использовать данные.

Вовлечение и наращивание потенциала общин

Для успешного сохранения требуется поддержка и участие сообщества. Программы GPS-слежения должны привлекать местные сообщества, объяснять цели сохранения и демонстрировать, как данные отслеживания приносят пользу как дикой природе, так и людям. Во многих случаях члены местных сообществ могут быть обучены участвовать в программах отслеживания, наращивая местный потенциал и обеспечивая устойчивость программы.

Укрепление потенциала должно также включать обучение сотрудников по охране в развертывании устройств, управлении данными и анализе. Инвестирование в местные экспертные знания гарантирует, что программы отслеживания могут продолжаться в долгосрочной перспективе и что природоохранные организации могут в полной мере использовать собранные ими данные.

Последствия политики и управления

Данные GPS-отслеживания имеют глубокие последствия для политики сохранения и управления, обеспечивая научную основу для принятия решений на местном, национальном и международном уровнях.

Защищенная зона проектирования и управления

Данные GPS точно показывают, какие районы используют животные и от каких зависят, обеспечивая объективные критерии для обозначения и проектирования охраняемых районов. Данные отслеживания могут идентифицировать критические места обитания, которые требуют защиты, продемонстрировать необходимость в коридорах дикой природы, соединяющих фрагментированные места обитания, и показать, где границы охраняемых районов должны быть скорректированы для охвата важных ресурсов.

В пределах охраняемых районов данные GPS информируют управленческие решения о том, где сосредоточить усилия по патрулированию, как управлять доступом человека и где осуществлять восстановление среды обитания или другие мероприятия. Такой подход, основанный на данных, к управлению охраняемыми районами повышает эффективность при оптимизации использования ресурсов.

Трансграничное сохранение

Многие виды перемещаются через международные границы, что требует скоординированных усилий по сохранению между несколькими странами. Данные GPS-слежения предоставляют доказательства, необходимые для создания трансграничных охраняемых районов и координации управления трансграничными перевозками. Документируя трансграничные перемещения, данные GPS демонстрируют необходимость международного сотрудничества и обеспечивают основу для соглашений о трансграничном сохранении.

Оценка воздействия на окружающую среду

Данные GPS-отслеживания все чаще используются в оценках воздействия на окружающую среду для проектов в области развития. Документируя, как дикая природа использует ландшафты, данные GPS могут идентифицировать районы, где развитие будет иметь особенно серьезные последствия, и предлагать меры по смягчению последствий для уменьшения конфликтов между развитием и сохранением.

Такое применение данных GPS помогает сбалансировать экономическое развитие с потребностями сохранения, обеспечивая развитие таким образом, чтобы минимизировать вред для исчезающих видов и экосистем.

Адаптация к изменению климата

Поскольку изменение климата изменяет среду обитания и доступность ресурсов, виды должны адаптироваться, меняя свои ареалы или изменяя свое поведение. Данные GPS-отслеживания документируют эти ответы в режиме реального времени, обеспечивая раннее предупреждение о воздействии климата и информируя стратегии адаптации.

Эта информация имеет решающее значение для планирования охраны окружающей среды с учетом климатических факторов, помогая руководителям выявлять климатические рефугии, создавать коридоры, которые облегчают сдвиги в диапазоне, и определять приоритеты районов для защиты на основе их важности в будущих климатических сценариях.

Незаменимая роль GPS в сохранении

Технология GPS коренным образом изменила охрану дикой природы, обеспечив беспрецедентное понимание экологии животных, поведения и потребностей среды обитания. От отслеживания отдельных животных до управления целыми экосистемами данные GPS позволяют осуществлять более эффективное, эффективное и целенаправленное сохранение на основе фактических данных, чем когда-либо прежде.

Преимущества технологии GPS в сохранении очевидны и существенны. Она позволяет в режиме реального времени отслеживать и быстро реагировать на угрозы, выявлять критически важные места обитания и пути миграции, поддерживает усилия по борьбе с браконьерством, смягчает конфликты между человеком и дикой природой и обеспечивает научную основу для политики сохранения и управленческих решений. Истории успеха со всего мира демонстрируют, как GPS-отслеживание способствовало восстановлению видов, сокращению браконьерства и улучшению нашего понимания динамики экосистем.

Однако технология GPS не лишена проблем. Необходимо тщательно решать проблемы, связанные с ценовыми барьерами, техническими ограничениями, соображениями благополучия животных и безопасностью данных. Организации по охране природы должны тщательно внедрять программы GPS-отслеживания, следуя передовым практикам и этическим рекомендациям, чтобы максимизировать выгоды и минимизировать риски.

Заглядывая вперед, продолжающееся технологическое развитие обещает еще большие возможности сохранения. Меньшие устройства позволят отслеживать больше видов, более длительное время автономной работы увеличит продолжительность мониторинга, системы реального времени позволят быстрее реагировать, а глобальные платформы для совместной работы облегчат понимание на уровне экосистем. Интеграция с искусственным интеллектом, машинным обучением и прогнозным моделированием перенесет сохранение от реактивного к проактивному, предотвращая проблемы до их возникновения.

Поскольку мы сталкиваемся с ускоряющейся потерей биоразнообразия и изменением окружающей среды, технология GPS предоставляет важные инструменты для понимания и защиты природного мира. Раскрывая, где находятся дикие вещи, как они перемещаются и что им нужно для выживания, данные GPS дают возможность защитникам природы принимать обоснованные решения, которые защищают находящиеся под угрозой исчезновения экосистемы и виды, которые от них зависят. Дальнейшее развитие и применение технологии GPS останется центральным для успеха в сохранении в ближайшие десятилетия.

Для природоохранных организаций, исследователей и менеджеров дикой природы внедрение технологии GPS и интеграция ее в комплексные программы мониторинга и защиты больше не является обязательным — это важно. Точные данные о местоположении, которые предоставляет GPS, формируют основу для эффективного сохранения в 21 веке, что позволяет нам защищать оставшееся биоразнообразие планеты для будущих поколений.

Дополнительные ресурсы

Для тех, кто заинтересован в получении дополнительной информации о технологии GPS в области сохранения, доступны многочисленные ресурсы. Платформа MovebankMovebank предоставляет глобальное хранилище данных отслеживания животных и облегчает сотрудничество между исследователями по всему миру.ICARUS Initiative представляет собой передовой подход к глобальному отслеживанию дикой природы с использованием спутниковых технологий. Такие организации, как Wildlife ACT, предоставляют практические примеры отслеживания GPS в действии в рамках нескольких африканских природоохранных проектов.Smithsonian Institution предлагает обширную информацию о своей программе «Движение жизни» и исследованиях отслеживания. Ресурсы технологии сохранения обеспечивают техническое руководство для реализации программ отслеживания и выбора соответствующего оборудования.

Эти ресурсы в сочетании с растущей научной литературой по приложениям GPS-слежения предоставляют специалистам по сохранению знания и инструменты, необходимые для реализации эффективных программ отслеживания, которые способствуют защите находящихся под угрозой исчезновения экосистем и видов во всем мире.