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.
Пеночка-весничка Phylloscopus trochilus. Фото: Мария Матанцева / Институт биологии КарНЦ РАН
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.
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.
Авторы проекта Мария Матанцева и Сергей Симонов за работой по кольцеванию птиц. Фото: Николай Лапшин / Институт биологии 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.
Источник информации и фото: Служба научных коммуникаций КарНЦ РАН