Новости
Пеночка-весничка Phylloscopus trochilus. Фото: М. Матанцева / ИБ КарНЦ РАН
18 октября 2023
Орнитологи впервые использовали 3D-технологии для изучения поведения и гнездования птиц в Арктике

Карельские ученые применили новую трехмерную методику изучения территорий гнездования певчих птиц. При помощи 3D-анализа исследователи составляют модели пространств, в которых обитают пары пеночек-весничек. Работа может помочь узнать больше о поведении пернатых и их приспособлении к среде обитания. Это особенно важно в меняющихся условиях среды, когда привычные местообитания птиц сокращаются из-за хозяйственной деятельности человека.
Закономерности распределения птиц в пространстве и территориальные отношения между особями одного вида давно занимают ученых по всему миру. Однако в этих вопросах до сих пор остается много неясного. Представления о певчих птицах как строго территориальных видах, самцы которых охраняют места гнездования, то и дело нарушаются: то птицы летают друг к другу «в гости», то занимают перекрывающиеся территории, когда «по определению» должны защищать их друг от друга, то проявляют другие формы необычного поведения.

Традиционно территории птиц оценивают не по всему объему воздушного пространства, а только в виде плоскостных 2D-проекций на поверхность земли. Карельские ученые применили новую трехмерную методику, которая ранее была апробирована зарубежными специалистами на островах Карибского бассейна.

– Рассматривать птиц с позиции двухмерных существ неправильно. Но до недавнего времени не существовало математических методов анализа пространства в объеме. Американские ученые предложили новую 3D-методику, которую использовали в тропиках для анализа объема территорий зимующих птиц. Мы же стали первыми, кто опробовал этот метод для анализа гнездования птиц в условиях Палеарктики. Методика позволяет строить виртуальные территории в пространстве и объеме, измерять их, изучать территориальное взаимодействие между самцами и особенности расположения гнезда, – рассказала Мария Матанцева, руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН.

Мария Матанцева, руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН
Мария Матанцева, руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН.
Фото: С. Симонов / ИБ КарНЦ РАН


Работа ведется в рамках проекта по гранту Российского научного фонда № 23-24-00092. Объектом исследования орнитологов стала пеночка-весничка Phylloscopus trochilus. Этот вид гнездится в Северной Европе и Азии, зимует в Африке к югу от Сахары. На Кольском полуострове веснички предпочитают маленькие островки леса среди тундры. В период размножения самцы ярко демонстрируют территориальное поведение: поют и охраняют места гнездования от соперников. Именно по точкам пения можно очертить границы территорий каждой пары.

– Мы решили проверить, насколько на самом деле могут перекрываться территории и как птицы используют общие части пространств, если они пересекаются. Важно также сравнить, насколько результаты исследования территорий птиц как объемных структур согласуются с результатами их традиционной оценки как плоских фигур. Есть ли смысл в использовании 3D-методов, которые являются более трудоемкими, – рассказал Сергей Симонов, соавтор проекта, старший научный сотрудник лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН.

Чтобы наблюдать за самцами и регистрировать их положение в пространстве, исследователи отлавливали и кольцевали птиц. Затем их отслеживали и отмечали положение на карте с указанием занимаемой высоты. Для каждого из 37 самцов было отмечено по 80–100 точек. Затем ученые визуализировали и очертили территории птиц в виртуальной среде в виде облаков этих точек. Исследователи также собрали образцы биоматериала у всех наблюдаемых самцов, их птенцов и самок. С помощью молекулярно-генетического анализа можно будет выяснить родственные связи внутри семей.

Результаты работы ученых опубликованы в международном журнале Polar Biology Установлено, что веснички активно используют распределение по высоте и стремятся по возможности разделить ограниченное пространство пригодных местообитаний между разными самцами. Самцы-соседи стараются занять территории друг над другом по принципу «черепицы». Их проекции на поверхность земли оказались перекрывающимися, тогда как реальные объемные территории были полностью разделены или перекрывались в гораздо меньшей степени.

Гнездо пеночки-веснички
Гнездо пеночки-веснички. Фото: М. Матанцева / ИБ КарНЦ РАН

Орнитологам также удалось доказать, что даже в случаях действительного пересечения соседних территорий птицы используют перекрывающиеся части значимо реже, чем неперекрывающиеся. По мнению специалистов, это говорит о том, что использование исключительно 2D-методов может привести к серьезным ошибкам и ложным заключениям. Таким образом, работа карельских ученых имеет методическую ценность для других исследователей. Важно знать, какие подходы можно или нельзя применять в определенных условиях и какова величина ошибки одной методики по сравнению с другой.

Применение 3D-методов исследования территорий птиц в Арктике также поможет лучше понимать механизмы приспособления птиц к высоким широтам и получить новые данные по экологии видов.

Наконец, сегодня особенно актуален вопрос: смогут ли животные адаптироваться к фрагментарным местообитаниям ограниченной площади? Города и сельхозугодья растут, а естественные местообитания из сплошных массивов превращаются в маленькие разрозненные фрагменты. Важно своевременно изучить, какие виды и при каких условиях смогут занять эти новые формы местообитаний, чтобы не допустить критического снижения их численности или полного исчезновения.
Авторы проекта Мария Матанцева и Сергей Симонов за работой по кольцеванию птиц. Фото: Н. Лапшин / ИБ КарНЦ РАН Птенцы пеночки-веснички. Фото: М. Матанцева / ИБ КарНЦ РАН

Смотрите также:

Фото сотрудников лаборатории агротехнологий «Вилга» Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН
15 апреля 2024
Сотрудники лаборатории агротехнологий «Вилга» изучают запасы и потоки углерода в агроландшафтах

Карельские ученые занимаются оценкой цикла углерода на осушенных торфяных почвах. Исследование таких агроландшафтов является важной задачей для понимания углеродного баланса и других экологических процессов на территориях с разным типом землепользования. Работа ведется в рамках ВИП ГЗ «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ»*
Сергей Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН
12 апреля 2024
Вечерний синий свет вредит здоровью человека

Ученые установили, что воздействие синего спектра света перед сном приводит к увеличению уровня гормона стресса кортизола и риску ожирения из-за нарушения циркадных ритмов. Статья российского коллектива исследователей опубликована в престижном международном журнале Biology. Среди авторов — Сергей Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН. Вместе со специалистами Тюменского государственного медицинского университета он участвует в проекте «Свет Арктики». Ученые разрабатывают и внедряют научно-обоснованные технологии автоматически настраиваемого освещения в жилых помещениях и на рабочих местах в районе Крайнего Севера.
Лишайник Лобария легочная. Фото: Виктория Швецова, Служба научных коммуникаций КарНЦ РАН
10 апреля 2024
В День экологических знаний в КарНЦ РАН расскажут о Красной книге

15 апреля в 16.00 в Карельском научном центре РАН пройдет тематический лекторий, посвященный Красной книге Карелии и презентация уникальной коллекции одежды и аксессуаров, посвященных редким растениям, животным и грибам. Дизайнеры Маарит Рожина и Алена Савичева представят свои изделия и прочтут лекцию про апсайкл — способ создания новых вещей из уже существующих, не использующихся по назначению.
XXIII Международный форум «Экология большого города».Фото: ООО "Экспофорум-Интернейшнл"
9 апреля 2024
Генеральный директор КарНЦ РАН выступила на форуме «Экология большого города» в Санкт-Петербурге

В Санкт-Петербурге прошел XXIII Международный форум «Экология большого города». Главной темой этого года стала защита особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Генеральный директор КарНЦ РАН Ольга Бахмет приняла участие в обсуждении развития системы экологического мониторинга и реализации крупных климатических проектов в России. Руководитель Центра представила два доклада: о мониторинге природных экосистем на территории нашего региона и работе карельских ученых в рамках создания «Российской системы климатического мониторинга» (важнейший инновационный проект государственного значения, ВИП ГЗ*).
8 апреля 2024
«Каменные тайны» Карелии представлены в Национальной библиотеке

7 апреля в День геолога в Национальной библиотеке Карелии открылась выставка «7 камней Карелии, которые должен знать каждый». Экспозицию, посвященную природным «брендам» региона, подготовили ученые Института геологии КарНЦ РАН. Кроме того, научные сотрудники провели лекторий и серию мастер-классов для детей и взрослых. Научно-популярные мероприятия в библиотеке запланированы на весь апрель.