Орнитологи Карельского научного центра РАН научились остроумно решать проблемы, возникающие во время полевых наблюдений за птицами. Их разработки могут не только обогатить арсенал орнитологов по всему миру, но и внести вклад в создание новых материалов.
Птичье царство
Карелия — что-то вроде птичьего рая. Здешняя орнитофауна, как говорят ученые, представлена примерно 300 видами. Из них 217 здесь же и гнездятся. Для большинства видов Карелия — не центр, а периферия гнездового ареала. Причем для некоторых птиц это северная граница распространения, а для некоторых южная. Понятно, что именно здесь интересней всего наблюдать, как эти границы меняются со временем. Кстати, в последние десятилетия этот процесс идет очень быстро и активно.
Птиц, так полюбивших эти места, можно понять. Общая площадь Карелии составляет 180 тысяч км2. Причем 85% этой территории покрыто лесами. Здесь насчитывается 27 000 рек и около 60 000 озер. Ландшафты и природные комплексы Карелии настолько разнообразны, что местная экосистема может предложить птицам огромный выбор практически на любой вкус. Многие из этих орнитокомплексов, избранных для гнездования теми или иными видами, по-настоящему уникальны.
Однако всего десять человек изучает птичье царство в Карелии. Большая часть ученых — сотрудники Карельского научного центра, который базируется в Петрозаводске. Понятно, что важнейшие данные по гнездованию и миграции птиц орнитологи получают не в столице республики, а во время многочисленных экспедиционных выездов.
— У нас на каждого орнитолога приходится около 18 000 км2 территории. По большей части это непроходимые леса, — говорит старший научный сотрудник Лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН Сергей Симонов. — Поэтому приходится сосредотачиваться на локальных модельных площадях и в пунктах многолетних наблюдений. Это позволяет получать сопоставимые данные, которые характеризуют динамику численности и видового состава здешних птиц.
Модельными площадками орнитологи называют условно выделяемые территории обследования. На всех площадках тщательно описываются растительность, особенности рельефа и так далее. Обычно на таких территориях ученые работают много лет.
Пункт орнитологических наблюдений — это стационар, приспособленный для жизни и работы в течение нескольких недель. Там ученые организуют нехитрый полевой быт, устраивают кухню, баню, хранят оборудование.
Эти самые пункты наблюдений есть в разных точках Карелии, но самые интересные сосредоточены в Олонецком и Прионежском районах.
Созданный в шестидесятые годы орнитологический стационар Маячино на южной окраине Карельской республики давно уже служит платформой для научных наблюдений и разработки новых подходов к изучению птиц.Здесь расположены большие и редкие для Карелии сельскохозяйственные угодья, так называемые Олонецкие поля.
Именно здесь, над Южной Карелией, проходит ветвь Беломоро-Балтийского миграционного пролетного пути. Двигаясь дальше на север по миграционным трассам, птицы встречают только леса и скалы. Это делает Олонецкие поля идеальным местом для остановки птиц во время тяжелого перелета. В конце апреля — начале мая многотысячные стаи гусей, казарок и других видов птиц останавливаются здесь, чтобы отдохнуть, перекусить и подготовиться к началу размножения в заполярье. Для орнитологов этот период настоящий научный праздник. Вот уже почти три десятилетия ученые КарНЦ ведут мониторинговые исследования на Олонецких полях.
Ученые гуси-лебеди
Основной интерес орнитологов связан с миграцией и гнездовой биологией птиц. Но это слишком общее определение. Жизнь птиц настолько сложна и разнообразна, а наблюдения за ними так захватывающе интересны и непредсказуемы, что каждый полевой день экспедиции может привести к открытию, а открытия могут привести к техническим находкам.
— Работа в поле зачастую требует постановки нестандартных задач, что в свою очередь требует оригинальных технических решений, — рассказывает Симонов, — Например, часто нам надо как можно ближе подойти к сидящим на полях птицам, но при этом их не вспугнуть. Рельеф тут неровный. И мы просто физически не всегда можем это сделать так, чтобы вся стая не взлетела.
Орнитологи КарНЦ нашли неожиданное решение. Они разработали и построили две радиоуправляемых платформы, которые внешне имеют вид малого лебедя и белолобого гуся. Платформы могут удаляться от наблюдателя на расстояние 500 метров, снабжены системой теленаблюдения, несут на борту фотоаппаратуру и 700 грамм полезного груза.
— Мы предполагали использовать радиоуправляемых птиц для наблюдения, отлова и нанесения временных меток, — говорит Симонов, — Но скоро нам стали доступны летающие управляемые аппараты, и вроде бы наши птицы оказались не нужны. Однако очень быстро выяснилось, что квадрокоптеры шумят и пугают птиц, зато наши радиоуправляемые гуси и лебеди спокойно приближаются к птицам почти вплотную.
Современные птицеловы
Наблюдение — не единственная работа орнитологов. Для нанесения меток и совершения прочих манипуляций часто надо поймать птицу. Для этого уже давно существуют специальные ловушки. Но беда в том, что все известные ловушки очень велики и довольно сложны в использовании. Кроме того, чтобы такая ловушка захлопнулась, нужен небольшой взрыв пороха или углекислого газа. Для птицы это опасно.
Так вот: орнитологи КарНЦ разработали портативное устройство для бесшумного и совершенно безопасного отлова. Их ловушка представляет из себя сеть из растяжимых эластичных элементов, которая выстреливается из специального ружья. Перед выстрелом оператор задает расстояние, на котором сеть раскроется.
Разработку КарНЦ уже оценили организации, отлавливающие бродячих животных. Сейчас устройство усовершенствуется для безопасного лова не только птиц, но и других зверей.
Этот вид ловушек отлично работает на полях. Но многие птицы гнездятся на ветвях деревьев, кустов или на стеблях растений. Для их отлова орнитологи традиционно пользовались легкими паутинными сетями. Но и тут все было непросто.
Чтобы установить и потом снять такую сеть, надо проложить к гнезду целый коридор, свободный от ветвей и травы. Это значит, что место гнездования неизбежно будет нарушено. Да и сам процесс установки сети довольно долог и может привлечь потенциальных разорителей гнезд.
— В 2012 году мы разработали малогабаритное легкое устройство для отлова, — говорит Симонов, — Устройство снабжено надежной системой электронного спуска-курка и дистанционной сигнализацией. Установить его можно за несколько секунд. Как только птица поймана, ловушка сообщает об этом оператору по радио. Мы уже протестировали эту сеть на гнездах славковых птиц. Эти маленькие птички строят свои дома в очень труднодоступных местах. Но наша сеть отлично себя показала, и мы уже пользуемся этой ловушкой в поле. На устройство получен патент. Мы надеемся, что скоро наша ловушка станет обычным инструментом для орнитологов.
Гнездовые технологии
Кстати о гнездах. Пожалуй, только одни пингвины не строят их вообще. Но подавляющее большинство птиц в момент кладки яиц обязательно строит гнезда. Свойства и виды гнезд могут быть совершенно разными, но каждый птичий вид строит гнезда строго одного типа, широко варьируя их размеры и строительный материал.
— В 2016 году мы исследовали гнездовые постройки птиц при поддержке гранта Президента РФ, — рассказывает Симонов, — Тогда мы попробовали взять методику количественной оценки теплоизоляционных свойств гнезд. Мы применили технологии, которые инженеры применяют для энергоаудита зданий. Оказалось, что этот принцип отлично работает и в случае с гнездами.
Все было бы хорошо, если бы для оценки теплоизоляционных свойств гнезда орнитологам не требовались точные данные о его плотности. Как известно из школьной физики, эту величину нельзя вычислить, не зная массу и объем постройки. Но как узнать массу и объем гнезда на ветке, не разрушив его? Ученые КарНЦ нашли выход. Они впервые применили методику трехмерного сканирования гнезд с использованием лазерного оборудования. Эта идея после публикации в рецензируемом издании крайне заинтересовала российских и зарубежных коллег.
— Методика в ближайшем будущем может войти в арсенал мировой орнитологии, — говорит Симонов, — Сейчас мы апробируем трехмерные сканеры для получения изображения.
Работая в поле, орнитологи часто вынуждены решать задачи совершенно нестандартными способами, что называется, на коленке. И тут в головы ученым нередко приходят остроумные технические решения, которые могут быть использованы и в других сферах. Так, например, наблюдая за тем, как птицы строят гнезда, ученые КарНЦ обратили внимание на то, что, казалось бы, давно известно. Птицы, не использующие клейкие связующие вещества, скрепляют постройку посредством очень плотного переплетения веток или травы. Такое плетеное гнездо кажется хрупким, но на деле может противостоять самым суровым ветрам, ливням и часто переживает зиму.
— Мы подумали: а почему бы не использовать этот принцип для создания нового листового материала? — рассказывает Симонов. — Можно было бы перерабатывать, к примеру, пластиковый мусор в тонкие ленты, затем прессовать и прошивать его тонкими раскаленными иглами. Примерно так и поступают птицы. В итоге мы это устройство разработали и уже получили патент.
Свойства полученных образцов весьма впечатляют. Новый материал можно применять при строительстве парников, крыш или грязезащитных щитов вдоль дорог. В будущем орнитологи надеются, что их технология поможет совместить процесс создания нового материала и утилизацию трудноразлагаемых отходов.
