Учёные используют морских роботов для обнаружения исчезающих китов
Два робота, оснащённых инструментами для "прослушивания" звуков усатых китов, обнаружили девять исчезающих северных гладких китов в заливе Мэн в прошлом месяце. Роботы сообщили об обнаружении исследователям на берегу в течение нескольких часов после "услышанных" звуков (т.е. в реальном времени), продемонстрировав новый мощный инструмент для управления взаимодействием между китами и деятельностью человека.
Исследовательская группа под руководством учёных из Института океанографии Вудс-Хоул (WHOI) Марка Баумгартнера и Дэйва Фратантони сообщила о своих наблюдениях в NOAA — федеральное агентство, ответственное за соблюдение Закона о защите морских млекопитающих. Служба рыболовства NOAA, в свою очередь, установила 5 декабря "зону динамического управления", попросив моряков добровольно снизить скорость судов, чтобы избежать столкновения с животными.
В проекте использовались океанские роботы-планеры (gliders), оснащённые цифровым акустическим мониторинговым инструментом (DMON) и специальным программным обеспечением, позволяющим обнаруживать и классифицировать звуки четырёх видов усатых китов — сейвала, финвала, горбатого и гладкого кита. Возможность связи планеров в реальном времени позволила учёным оперативно узнавать о присутствии китов в районе исследований. Это первый успешный случай использования технологии для сообщения об обнаружении нескольких видов усатых китов с автономных аппаратов.
Океанографический исследовательский проект проходил с 12 ноября по 5 декабря в районе под названием Аутер-Фолл, примерно в 60 милях к югу от Бар-Харбора (штат Мэн) и в 90 милях к северо-востоку от Портсмута (штат Нью-Гэмпшир). Считается, что гладкие киты используют этот район каждый год с ноября по январь в качестве места спаривания.
Два планера были развёрнуты 12 ноября с исследовательского судна Gulf Challenger Университета Нью-Гэмпшира. Аппараты обследовали район в течение двух недель, отправляя данные исследователям каждые два часа через спутник. 28 ноября к работе присоединилось научное судно Endeavor Университета Род-Айленда. Планеры продолжили обследование ещё неделю, прежде чем были подняты на борт Endeavor 4 декабря.
Используя разведывательные данные с планеров и обновления в реальном времени, научная группа смогла обнаружить китов всего за несколько часов поиска.
Эта инновационная система обнаружения китов предоставляет специалистам по охране природы экономичную альтернативу методам, основанным на наблюдении с кораблей или самолётов, и даёт экологам новые инструменты для изучения крупных животных, которые проводят большую часть жизни вне поля зрения человека под поверхностью моря.
Исследователи хотят понять, что привлекает китов в эту часть океана поздней осенью и зимой. Однако сильные ветры и бурное море, типичные для этого времени года, сильно затрудняют изучение животных.
Трудоёмкая работа по наблюдению за китами, курируемая NOAA, обычно выполняется наблюдателями на кораблях или самолётах и ограничена погодными условиями в море. Планеры стали отличным дополнением к этой системе.
Успех проекта стал результатом многолетнего сотрудничества инженеров, биологов и физических океанографов WHOI, учёных из NEFSC, а также федеральных спонсоров, таких как Управление военно-морских исследований и NOAA.
Как работает система:
- Планеры — автономные аппараты длиной около 6 футов, двигающиеся в воде по пилообразной траектории за счёт изменения плавучести. Они оснащены подводным микрофоном и спутниковой антенной.
- Инструмент DMON — плата и аккумулятор размером с iPhone, установленные внутри планера. Он записывает звук и создаёт спектрограммы.
- Программное обеспечение анализирует спектрограммы, создавая "тональные треки" — визуальное представление звуков кита, и определяет вид кита на основе характеристик трека. Данные о количестве обнаруженных звуков каждого вида и небольшая часть тональных треков передаются на берег. Это делает систему эффективной и экономичной.
Помимо демонстрации полезности роботов для управления и сохранения усатых китов, у проекта есть и научные цели. Команда на судне, помимо обнаружения китов, проводила замеры и собирала биологические образцы зоопланктона, которым питаются киты, чтобы охарактеризовать океанические условия и понять, как эти условия влияют на пищу китов и в конечном итоге привлекают их в район исследований. Анализ этих данных продолжается.