Відстеження окремих ніш

Тварини одного виду не завжди використовують навколишнє середовище однаково. Деякі можуть надавати перевагу певним місцям годівлі, сильніше уникати діяльності людини або неодноразово вибирати дуже специфічні умови навколишнього середовища.

Донедавна ці відмінності часто розглядалися як фонові варіації, а не як важлива екологічна закономірність. Новий відтворюваний робочий процес тепер надає дослідникам стандартизований спосіб вимірювання цих відмінностей за допомогою даних GPS-трекінгу.

Цей підхід був розроблений, щоб допомогти екологам вивчати спеціалізацію середовищ існування на рівні окремих тварин, а не покладатися лише на середні показники для цілих популяцій.

Погляд за межі середнього показника виду

Екологічна ніша описує діапазон умов навколишнього середовища, необхідних виду для виживання та розмноження. Традиційно дослідники застосовували цю концепцію до цілих видів або популяцій. Однак особини одного виду можуть суттєво відрізнятися за поведінкою, раціоном, рухом та вибором середовища існування.

Ці відмінності можуть мати значення для довгострокового виживання. Якщо деякі тварини здатні використовувати ширший спектр середовищ існування або по-різному реагувати на тиск навколишнього середовища, вони можуть сприяти загальній стійкості популяції.

Новий робочий процес розроблений таким чином, щоб зробити цю індивідуальну варіацію вимірюваною, а не розглядати її просто як статистичний шум.

Кожна тварина має свою власну нішу

В центрі методу лежить ідея індивідуалізованої ніші. Для кожної відстежуваної тварини дослідники розрізняють два типи простору навколишнього середовища. Потенційна ніша представляє умови, доступні тварині в межах області, до якої вона має доступ. Реалізована ніша представляє умови, які тварина фактично використовує.

Це розмежування дозволяє дослідникам вийти за рамки простого картографування місць, де рухалася тварина. Натомість вони можуть запитати, які доступні середовища існування вона активно вибирала та наскільки сильно цей вибір відрізняється від поведінки інших особин.

Перетворення GPS-треків на вимірювання

Робочий процес повністю реалізовано на R та поєднує методи моделювання екологічної ніші, поведінкової екології та просторової екології. Він поділений на три широкі етапи: підготовка даних, проведення аналізу та генерування кінцевих результатів.

Одна важлива частина методу використовує функції вибору ресурсів зі змішаними ефектами. Ці статистичні моделі оцінюють середні переваги групи щодо середовища існування, а також вимірюють, наскільки сильно кожна особина відрізняється від цього середнього значення.

Робчий процес також використовує методи дослідження гіпероб'єму. Вони представляють умови навколишнього середовища, доступні тварині, як багатовимірний простір, що дозволяє дослідникам порівнювати те, що було доступно, з тим, що фактично використовувалося.

Що можуть виміряти дослідники

Метод надає кілька практичних показників використання окремих видів середовища існування. Один з них – це широта ніші, яка показує, чи використовує тварина широкий чи вузький діапазон умов навколишнього середовища. Інший – це перекриття ніш, яке вимірює, наскільки перекривається використання середовища існування різними особинами.

Дослідники також можуть розрахувати повторюваність, або наскільки послідовно тварина робить подібний вибір середовища існування з часом.

Разом ці показники дозволяють порівнювати особин більш систематично та досліджувати, чи є спеціалізація тимчасовою, постійною чи спільною для всієї популяції.

Чайбіси є тестовим прикладом

Робочий процес був продемонстрований з використанням загальнодоступних даних GPS від 13 північних чайбісів.

Дослідники поєднали записи про переміщення з кількома рівнями навколишнього середовища, включаючи чисельність дощових черв'яків, присутність людини, вплив пестицидів, управління земельними ресурсами, характеристики ґрунту та рослинність.

Це дозволило визначити діапазон умов, доступних для кожного птаха, а потім порівняти їх з умовами, які птах фактично обрав. Приклад показує, як індивідуальні уподобання щодо середовища існування можуть зникнути, коли дослідники покладаються лише на середні показники по всій популяції.

Чому індивідуальна варіативність має значення

Тварини можуть відрізнятися генотипом, формою тіла, життєвою стратегією, раціоном та поведінкою. Індивідуальні підходи полегшують розуміння того, як ці відмінності впливають на реакцію на стрес навколишнього середовища та місцеві умови.

Це має важливі наслідки для збереження природи.

Моделі, що включають індивідуальні витрати енергії, демографічні моделі, вибір середовища існування та особливості життєвого циклу, можуть дати детальніше уявлення про те, як функціонують дикі популяції.

Вони також можуть покращити прогнози того, як популяції реагуватимуть на зміну середовищ існування, скорочення ресурсів або збільшення інших факторів тиску на навколишнє середовище.

Метод, який можна використовувати для різних видів

Хоча робочий процес був продемонстрований на північних чайках, він був розроблений для перенесення.

Його потенційно можна застосовувати до інших мобільних видів, коли доступні відповідні дані GPS-відстеження. Це може включати багатьох птахів і ссавців, а також інших тварин, яких відстежують за допомогою сучасних технологій відстеження.

Головною перевагою нового підходу є те, що він виводить екологічні дослідження за межі середніх показників популяцій. Замість того, щоб запитувати лише, які середовища існування використовує вид, дослідники можуть вивчити, як різні особини роблять свій власний вибір, наскільки послідовним є цей вибір і що ці відмінності можуть означати для майбутнього популяції.