Pssst… uwaga, drapieżnik
Do niedawna ekologowie badający dzikie populacje musieli polegać na globalnych systemach pozycjonowania (GPS), które mają ograniczony potencjał, jeśli chodzi o możliwości rejestrowania zbiorowych zachowań zwierząt w badaniach terenowych. Dzięki wsparciu ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie” w ramach projektu UNGULATE w Kenii przeprowadzono badanie z użyciem dronów wyposażonych w sprzęt wideo oraz systemów rozpoznawania obrazów i uczenia maszynowego, aby lepiej poznać dynamikę zbiorowego zachowania czujności i przekazywania informacji u zwierząt kopytnych w naturalnych stadach.
Efekt synergii
Dzięki zastosowaniu systemu GPS możliwe jest analizowanie zachowań takich jak podnoszenie przez zwierzę głowy lub siadanie na zadzie w kontekście wielkości grupy, płci i statusu reprodukcyjnego. Zagadką pozostaje jednak przepływ informacji w grupie. Autorka projektu Blair Costelloe tłumaczy: „Chcemy określić ilościowo zachowania dotyczące czujności poszczególnych zwierząt kopytnych (grupy, do której zalicza się zebrę, bawoła i impalę) w naturalnych stadach, aby zrozumieć, w jaki sposób te indywidualne strategie generują zbiorowe wzorce zachowania czujności oraz jak przebiega przekazywanie informacji między poszczególnymi osobnikami”. Costelloe sięgnęła po nowoczesne technologie, aby móc dokładniej przeanalizować dynamikę grup. Drony ze skrzydłami obserwowały duże obszary i rejestrowały nakładające się na siebie zdjęcia wykorzystane następnie do rekonstrukcji trójwymiarowej mapy za pomocą fotogrametrii, natomiast drony ze śmigłami unosiły się nieruchomo nad stadami, nagrywając materiał filmowy w wysokiej rozdzielczości. Głębokie konwolucyjne sieci neuronowe (gdzie „głębokość” odnosi się do każdej „warstwy” przetwarzania dla różnych aspektów), były następnie wykorzystywane do trenowania oprogramowania w celu dokładnej identyfikacji zwierząt i odróżniania ich od otoczenia. Zastosowany przez zespół zestaw oprogramowania DeepPoseKit został opisany w niedawnej publikacji eLife.
Naturalny (częściowo) kontrolowany eksperyment
Gdyby Costelloe musiała czekać na reakcję zwierząt na naturalne drapieżniki, dane obserwacyjne byłyby wprawdzie najbardziej optymalne, jednak „wielkość próby” byłaby niewielka, a eksperyment trwałby bardzo długo. Z racji tego, że zwierzęta na terenie objętym badaniem nie są oswojone z ludźmi, badaczka i członkowie jej zespołu postanowili wcielić się w rolę drapieżników. Przed podejściem do zwierząt, Costelloe rejestrowała wyjściowe poziomy aktywności w sytuacji, gdy nie były one niepokojone. Dalszy przebieg eksperymentu był następujący: „obserwowaliśmy przepływ informacji w grupie, gdy członkowie naszego zespołu zbliżali się do niej, zwracając uwagę, kiedy poszczególne zwierzęta podnosiły głowę i spoglądały w naszą stronę. Zebrane dane porównamy z sieciami predykcyjnymi opartymi na kontakcie wzrokowym, dystansie między sąsiadującymi osobnikami lub stanie behawioralnym osobników”. Analiza materiału wideo otwiera zupełnie nowe możliwości przed badaczami ekologii dzikich populacji. Poza zachowaniem zwierząt w czasie rzeczywistym Costelloe udało się uchwycić skomplikowane sieci szlaków tworzonych przez zwierzęta poruszające się po swoim terytorium na przestrzeni czasu. Można by je określić jako rodzaj zbiorowej „pamięci” stada, wyrytej w krajobrazie.
Badania trwają
Zespół współpracuje obecnie z kenijskimi zarządcami i strażnikami ochrony przyrody, a także informatykami i specjalistami od robotyki, nad opracowaniem praktycznych narzędzi do badania i monitorowania dzikiej przyrody. Costelloe planuje zbadać zachowania dotyczące czujności w stadach złożonych z kilku gatunków, aby ocenić, w jaki sposób „reguły” wewnątrzgatunkowe mogą się zmieniać w przypadku obecności wielu osobników, które są w różnym stopniu narażone na ataki drapieżników. Uczona poszukuje również partnerów do badania reakcji ofiar na rzeczywiste drapieżniki. Koordynator projektu Iain Couzin podsumowuje: „Pilnie wymagane jest opracowanie nowych technologii wieloskalowego obrazowania systemów ekologicznych. Musimy koniecznie zrozumieć, w jaki sposób oddziałujemy na przyrodę na naszej planecie, oraz opracować narzędzia ilościowe pomagające w zachowaniu różnorodności biologicznej”. Projekt UNGULATE stanowi doskonały punkt wyjścia dla takich działań.
Słowa kluczowe
UNGULATE, zwierzę, czujność, zachowanie, zbiorowość, stada, drony, wideo, dzika przyroda, przepływ informacji, kopytne, drapieżniki, Kenia, zdobycz, ekologia, ochrona, różnorodność biologiczna
