Хотя слоны более известны своим фирменным звуком трубы, они также делают громкие низкочастотные звуки, известные как «урчание», которые распространяются ниже диапазона слуха человека. В новом исследовании группа геологов отследила акустические и сейсмические сигналы урчания среди семьи слонов в заповеднике в Южной Африке. Они сделали это, используя сравнительно недорогой сенсорный комплект, который показал себя как доступный инструмент для исследований дикой природы и проектов по ее сохранению.
В экологии растет понимание того, что мониторинг звуков животных может многое рассказать о поведении животных. В то же время растущая доступность экономичных и масштабируемых акустических датчиков приводит к увеличению числа исследований, в которых используется эта технология. Отслеживание животных таким способом также устраняет необходимость в их физической маркировке, что может быть сложным с точки зрения логистики и стрессом для животных.
Учитывая огромный размер голосовых путей, слоны могут издавать громкие низкие звуки с частотами ниже предела 20 Гц человеческого слуха. Помимо прохождения через воздух, этот инфразвук может также соединяться с землей и распространяться в виде сейсмических волн. В более ранних исследованиях отмечалось, что сейсмическая составляющая грохота может играть важную роль в дальнем общении между стадами слонов.
«Из предыдущих исследований есть доказательства того, что урчание используется для координации движения и расположения социальных групп, помогает им находить друг друга, а также вызывает защитное или исследовательское поведение», - сказал Оливер Лэмб из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл в США, который руководил последним исследованием.
Группа Лэмба решила выяснить, смогут ли они получить значимые результаты, используя готовое устройство, известное как Raspberry Shake and Boom (RS&B). В результате кампании Kickstarter в 2016 году RS&B - на базе компьютера Raspberry Pi - пользуется популярностью среди любителей сейсмологии благодаря своей доступности и стоимости. В то время как обычные геофизические сенсорные системы, как правило, стоят от нескольких тысяч долларов, сейсмоакустика RS&B в настоящее время обходится на порядок дешевле.
Лэмб и его команда взяли пять комплектов RS&B, чтобы изучить семью из семи африканских слонов в «Adventures with Elephants» - заповеднике площадью 300 гектаров на северо-востоке Южной Африки. В течение четырехдневного периода в октябре 2019 года группа сосредоточилась на регистрации активности слонов. Для калибровки показаний они также развернули набор более чувствительных, но более дорогих мониторов.
К удивлению исследователей, акустическая составляющая урчания ниже 50 Гц была записана более четко с использованием недорогого устройства, чем с более чувствительным микрофоном. Эта дополнительная информация будет полезна в экологических исследованиях для различения отдельных животных по возрасту и размеру. С другой стороны, акустический диапазон был ограничен примерно 400 м, что будет иметь практическое применение только в известных местах сбора слонов, таких как водяные лунки и источники пищи.
К сожалению, сейсмический диапазон устройства был еще меньше. Отдельные сигналы урчания были обнаружены в диапазоне до 100 м, в то время как шаги слона были ограничены всего 50 м. Описывая свои результаты, исследователи предполагают, что они могут расширить диапазон до 1 км, прикрепив датчики к камням, а не закапывая их в землю.
На самом деле, на чистоту и диапазон сейсмических сигналов, вероятно, влияет ряд факторов, говорит Тарье Ниссен-Мейер, геофизик из Оксфордского университета в Великобритании, который участвовал в предыдущем сейсмическом исследовании слонов в Кении. «Мы показали, что расстояния, до которых могут быть обнаружены сейсмические сигналы, сильно зависят от многих факторов, включая местную почву и геоморфологию, геологические структуры, шумовую среду и тип движения слона или вокализации», - сказал он.
Ниссен-Мейер описывает новое исследование как многообещающее и считает, что диапазон может быть расширен с помощью нескольких изменений в эксперименте. «Я лично утверждаю, что сейсмический мониторинг дикой природы в саванне действительно может быть жизнеспособным путем вперед, поскольку сейсмические сигналы, как видно из исследования Лэмба, обнаруживаются с небольшими усилиями по сравнению с такими подходами, как установка меток-датчиков на слонах после транквилизации».
Но даже с ограничениями по дальности, исследование является важным шагом к разработке практической системы мониторинга слонов. Одной из целей отслеживания колебаний диких животных в Африке является разработка систем раннего предупреждения, которые могли бы предупредить охранников парка о проблемных животных или даже о наличии браконьеров.
«Помимо шумов, создаваемых слонами, Raspberry Shake и Boom также могут улавливать шумы, создаваемые людьми, либо от транспортных средств, которые они используют, либо, если условия являются правильными, от шагов людей», - сказал Лэмб. «Мы изучаем потенциал интеграции датчика Raspberry Shake and Boom в какой-то пакет, который можно развернуть на игровых фермах, в заповедниках и национальных парках, особенно в тех, которые не могут позволить себе дорогие технологии, имеющиеся в национальном парке Крюгера и некоторых частных заповедниках».