Новости
Пеночка-весничка Phylloscopus trochilus. Фото: М. Матанцева / ИБ КарНЦ РАН
18 октября 2023
Орнитологи впервые использовали 3D-технологии для изучения поведения и гнездования птиц в Арктике

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.
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.

Мария Матанцева, руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН
Мария Матанцева, руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН.
Фото: С. Симонов / ИБ 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.

Гнездо пеночки-веснички
Гнездо пеночки-веснички. Фото: М. Матанцева / ИБ 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.
Авторы проекта Мария Матанцева и Сергей Симонов за работой по кольцеванию птиц. Фото: Н. Лапшин / ИБ КарНЦ РАН Птенцы пеночки-веснички. Фото: М. Матанцева / ИБ КарНЦ РАН

Смотрите также:

НИС "Посейдон", фото из архива. Автор фото – Игорь Георгиевский
11 июня 2025
Научно-исследовательское судно "Посейдон" вернулось из первой в этом сезоне комплексной экспедиции

Сотрудники Института водных проблем Севера КарНЦ РАН совершили экспедицию по Онежскому озеру на научно-исследовательском судне "Посейдон". Комплексная экспедиция охватила 19 станций в заливах, Центральном Онего и Кижских шхерах. Ученые отобрали пробы воды для химических и биологических анализов.
Награждение состоялось в преддверии Дня России
11 июня 2025
Карельские ученые удостоены государственных наград

В преддверии Дня России в зале Благородного собрания Национального музея Карелии состоялась церемония вручения государственных наград. Директор Института биологии КарНЦ РАН Николай Ильмаст удостоен медали "За заслуги перед Республикой Карелия". Ведущему научному сотруднику Института водных проблем Севера КарНЦ РАН Сергею Богданову присвоено звание "Заслуженный работник науки Республики Карелия". Поздравляем коллег с высоким признанием!
Подведены итоги Грантового конкурса РГО
10 июня 2025
Ученые КарНЦ РАН стали победителями Грантового конкурса Русского географического общества 2025 года

Подведены итоги Грантового конкурса Русского географического общества 2025 года. В числе победителей – главный научный сотрудник Института водных проблем Севера КарНЦ РАН чл.-корр. РАН Николай Филатов и старший научный сотрудник Института языка, литературы и истории КарНЦ РАН Анастасия Лызлова. Их проекты направлены на популяризацию наследия выдающегося географа и статистика Константина Арсеньева, а также выявление сказок Русского Севера в Научном архиве РГО.
Магистрант ВГУ Дмитрий Лысов (справа) и руководитель лаборатории геофизики ИГ КарНЦ РАН Павел Рязанцев за работой
6 июня 2025
Стажировка в КарНЦ РАН помогла специалисту из Витебска освоить новые методы электротомографии, применимые в строительстве

Карельский научный центр РАН продолжает сотрудничество с Витебским государственным университетом имени П.М. Машерова. 5 июня завершилась практическая подготовка магистранта вуза Дмитрия Лысова. Специалист строительной отрасли познакомился с геофизическими методами, применяемыми исследователями КарНЦ РАН.
С лекцией выступает доктор Райна Радж (Индийский институт технологий г. Нью-Дели)
5 июня 2025
Ученые из Индии и России проводят в ИПМИ КарНЦ РАН лекции по математическому моделированию коммуникационных систем

На базе Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН проходит цикл лекций по стохастическому моделированию телекоммуникационных систем. В качестве приглашенных профессоров перед молодыми исследователями из России и Индии выступают ученые из Индийского института технологий г. Нью-Дели (IIT Delhi).