Ученые из Красноярска впервые использовали беспилотные летательные аппараты для определения объема кормовых ресурсов для рыб в Енисее, одной из самых крупных рек России. Разработанная методика позволяет оценить количество беспозвоночных, населяющих водный мох, произрастающий на участках реки с быстрым течением. Количество промысловой рыбы напрямую связано с численностью беспозвоночных, составляющих ее пищу. Материалы исследования были опубликованы в журнале Environmental Monitoring and Assessment.
На водном мхе обитают и питаются разнообразные беспозвоночные, такие как ракообразные, личинки наземных насекомых, водные черви и другие организмы, служащие пищей промысловым рыбам. Значительную долю рациона многих речных рыб, в частности хариуса, составляют гаммарусы, известные также как «мормыш». Ранее красноярские исследователи указывали, что хариус, обитающий в Енисее, отличается высоким содержанием незаменимых полиненасыщенных жирных кислот , недостаток определенных питательных веществ часто наблюдается в рационе человека, поэтому данный вид рыб имеет важное промысловое значение. Количество беспозвоночных, обитающих в реке, определяет, сколько рыбы сможет там вырасти. Таким образом, для прогнозирования состояния рыбных запасов и надлежащего регулирования рыболовства требуется оценка численности беспозвоночных на единицу площади дна.
Сотрудники Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук применили комплексный подход, сочетающий традиционный сбор и изучение образцов водных беспозвоночных, аэрофотосъёмку и машинное обучение, для определения кормовой базы реки. Задача исследователей состояла в том, чтобы выяснить, какую долю в количестве и общей массе ракообразных составляют организмы, живущие на водных мхах. Эффективность разработанной методики была проверена на примере реки Енисей, расположенной в Красноярском крае.
Метод основан на следующем принципе. Дрон, оснащенный камерой высокого разрешения, которая может делать снимки в различных спектральных диапазонах, проводит съемку участков реки. Камера обеспечивает возможность обзора на глубину до 2 метров и позволяет детально изучить речное дно. На основе сотен полученных снимков формируется точная модель дна. После этого алгоритмы машинного обучения идентифицируют и классифицируют скопления водного мха, создавая карту его распределения. Затем вычисляется площадь, занимаемая кустиками мха, определяется процентное соотношение площади дна, покрытого водным мхом, и рассчитывается объем биомассы водного мха на квадратном метре дна. Традиционными полевыми методами специалисты определяют количество беспозвоночных, обитающих на единице биомассы мха и на каменистой поверхности. Имея данные о площади мха, количестве животных в его биомассе и количестве беспозвоночных на дне, возможно оценить общую биомассу корма для рыб на данном участке реки.
Согласно исследованиям, в период с июня по ноябрь от 28% до 96% рачков-бокоплавов находят убежище в зарослях водного мха, в то время как остальные особи живут на каменистом дне. В течение четырех из шести месяцев наблюдений плотность рачков на мхе превышала их количество на обычном донном грунте в 2–27 раз. Эти данные свидетельствуют о том, что водные мхи, произрастающие на дне реки, выполняют важную функцию, обеспечивая основу для питания рыб.
«Разработанный метод дает возможность определить, насколько существенен вклад беспозвоночных, населяющих водный мох, в общую численность беспозвоночных, живущих в прибрежной зоне крупной реки, например Енисея. Для Енисея впервые установлено, что этот вклад может быть весьма значительным. Это позволяет пересмотреть способы оценки продуктивности кормовой базы для промысловых рыб в реке. Результаты свидетельствуют о том, что сообщество беспозвоночных, обитающих на водном мхе, нельзя игнорировать при оценке продуктивности Енисея и подобных ему рек. Предложенный алгоритм расширяет возможности исследователей крупных водотоков, где присутствуют донные макрофиты. Зная количество беспозвоночных, можно более точно оценивать состояние экосистемы, в том числе кормовую базу для промысловых рыб, и принимать более взвешенные и обоснованные решения по регулированию хозяйственной деятельности на реке», — отмечает руководитель исследования Татьяна Зотина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН.
Работа была поддержана Российским научным фондом и фондом науки Красноярского края (проект No. 25-27-20051).
Материалы и фотографии предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»