Эти высокотехнологичные рюкзаки, которые могут связываться друг с другом и с наземными приемниками, предоставили данные для популярного исследования, опубликованного на Хэллоуин в 2019 году, показывающего, что летучие мыши-вампиры в неволе развивали социальные связи, которые они поддерживали в дикой природе.
Беспроводная сеть, разработанная группой инженеров, компьютерных ученых и биологов, содержит функции, аналогичные тем, что мы находим в наших смартфонах, например, обнаружение движения и подключение в стиле Bluetooth, но при этом меньше веса и потребления энергии.
Автоматизация и облегчение системы имело решающее значение для успеха сети по отслеживанию взрослых летучих мышей-вампиров, которые весят от 1 до 1 кг.5 унций и вырасти до 3½ дюймы в длину. Использование устройств, которые могут отслеживать более крупных животных, например тех, которые прикреплены к шлейкам или ожерельям, не сработает для летучих мышей или других мелких животных.
«Использование рюкзаков на летучих мышах снижает вес, а также обеспечивает легкое падение датчиков», – сказал Саймон Риппергер, ведущий автор статьи и докторант в области эволюции, экологии и биологии организмов в Университете штата Огайо. "Мы действительно не хотим, чтобы у летучих мышей была эта нагрузка дополнительного веса в течение продолжительных периодов времени."
Датчики часто царапаются на насесте летучих мышей в течение примерно двух недель. Исследователи извлекают их, если могут, чтобы переработать рюкзаки, перезарядить и повторно использовать батареи.
Хотя в исследовании описывается сложность построения сети и тестирования ее эффективности на летучих мышах, система будет работать и для других животных, таких как птицы, грызуны, рептилии и земноводные, сказал Риппергер.
Отсюда и название сети: Широко применимая система слежения или BATS.
Когда десять лет назад Риппергер защищал докторскую диссертацию, он использовал гораздо более примитивную систему для изучения летучих мышей. Он полагался на радиотелеметрию, иногда бегая за животными, отслеживая их траекторию полета с антенной в руке.
В лучшем случае он мог бы рассчитывать, где они были каждые две минуты на 30-метровой площади.
"Это был трудоемкий, утомительный и неточный метод", – сказал он.
При финансировании из немецкого эквивалента Национального научного фонда ведущие исследователи гранта из Музея естественной истории в Берлине и ряда немецких университетов собрали междисциплинарную команду и приступили к созданию более совершенной системы. В то время Риппергер был постдоком в музее естествознания и до сих пор является там приглашенным ученым.
Работа заняла около семи лет: компьютерные ученые написали код с нуля, чтобы создать максимально производительную сеть с использованием сверхнизких уровней энергии. Емкость каждой батареи, питающей сеть, составляет около 5 процентов от емкости батареи AAA.
Сеть состоит из крошечных компьютеров – акселерометров, производящих данные о движении летучих мышей, и датчиков приближения, показывающих, когда они находятся рядом друг с другом, – все они заключены в каждый пластиковый рюкзак, напечатанный на 3D-принтере, который весит меньше копейки. Ряд базовых станций на земле принимает сигналы и записывает данные о социальной активности летучих мышей и траекториях полета.
Компоненты большую часть времени спят, просыпаются, когда получают сигнал от другой летучей мыши, а затем транслируют каждые две секунды.
"Одно из ключевых преимуществ нашей системы – эти приемники будильника. Они находятся в энергосберегающем режиме и просыпаются только тогда, когда получают сигнал от другой летучей мыши, а затем кричат: «Я здесь, я здесь»!"и есть еще один приемник, который приходит в полное сознание и обменивается данными", – сказал Риппергер. "Это один из способов экономии энергии."
Несмотря на низкую мощность, сеть дала надежные результаты в различных исследованиях различных видов летучих мышей.
Двухнедельный тест, в ходе которого были помечены 50 летучих мышей-вампиров, дал данные почти о 400000 индивидуальных встреч. Исследователи могут загружать все данные из системы на свои телефоны в полевых условиях.
Риппергер описал BATS и GPS, наиболее часто используемый метод слежения за животными в более крупном масштабе, как в высшей степени взаимодополняющие системы, с BATS, способными собирать сигналы в местах, где GPS не может.
"Если вы хотите изучить социальное поведение, как только летучая мышь входит в пещеру или ствол дерева, GPS-регистратор не дает нам информации, потому что сигнал со спутника прерывается. Но внутри дома происходит все социальное поведение », – сказал он. "Это действительно два разных подхода к изучению поведения животных."
Есть определенная новизна в изучении того, как взаимодействуют летучие мыши-вампиры, но исследование также показало замечательное сходство между их социальным поведением и некоторыми аспектами человеческих взаимоотношений.
По словам Риппергера, использование этой системы для маркировки летучих мышей-вампиров и крупного рогатого скота, которым они питаются, также может помочь ученым лучше понять распространение бешенства. Он и его коллеги в настоящее время разрабатывают исследование по сохранению, чтобы пометить охраняемых песчаных ящериц, живущих рядом с железнодорожными линиями в Германии, чтобы определить, как обслуживание путей влияет на их передвижение.
Эта работа была поддержана Немецким исследовательским фондом, грантом Смитсоновского института на научные исследования и исследовательским грантом Национального географического общества.
Джеральд Картер из штата Огайо выступил соавтором исследования.
Дополнительные соавторы представляли Смитсоновский институт тропических исследований в Панаме и Музей естественной истории, Университет Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге, Бранденбургский технологический университет, Технический университет Брауншвейга, Падерборнский университет и Берлинско-Бранденбургский институт перспективных исследований биоразнообразия в Германия.