Чтобы защитить только что вылупившихся детенышей морских черепах, мы разработали инструмент для определения активности внутри их гнезд.

Играю с детьми на пляже Остров Хаттерас, барьерном острове у побережья Северной Каролины, я завязал разговор с мужчиной, выгуливающим свою собаку.Мы стояли рядом с черепашьим гнездом, которое Служба национальных парков оградила табличкой, гласящей, что это место находится под федеральной охраной.

«Разве не было бы здорово узнать, когда именно вылупятся детеныши морских черепах?» Я задумался.Он улыбнулся и сказал: «Ну, мы работаем над этим».

Этот разговор привел к партнерству по разработке TurtleSense, нового недорогого способа удаленного мониторинга активности черепашьего гнезда.В недавно опубликованное исследование, мы опишем, как это работает.

Среди участников был Эрик Каплан, человек, которого я встретил на пляже, и основатель Океанический центр острова Хаттерас;Дэвид Хермейер и Сэмюэл Вантман, инженеры на пенсии некоммерческой организации в Сан-Франциско. Ботаники без границ;Главный изобретатель IBM Томас Циммерман;и студент ветеринарного факультета Джошуа Чемберлин.Как нейробиолог, занимающийся развитием, Я работал над тем, чтобы понять, как черепахи-детеныши могут использовать движение или вибрацию для координации деятельности гнезда.

Люди могут лучше всего защитить детенышей морских черепах на пути от пляжа к морю, если они точно знают, когда появятся детеныши черепах.Но предсказать появление было сложно.Мы обнаружили, что, поместив в гнездо простой датчик, замаскированный под черепашье яйцо, мы можем обнаружить активность в гнезде, которая укажет, когда черепахи выйдут из песка и пойдут к воде.

Опасное путешествие

Морские черепахи проводят свою жизнь в океане, за исключением случаев, когда самки выходят на берег. несколько раз каждое лето откладывать яйца.Когда они откладывают яйца и закапывают их в песок, они возвращаются в воду.

Яйца инкубируются под песком в течение нескольких недель.Затем птенцы вылезают из песка, обычно большой группой братьев и сестер, и карабкаются к прибою.Это путешествие очень уязвимый момент в жизни морской черепахи.

Птенцам следует избегать пляжного мусора, а также птицы и крабы ждут, чтобы на них охотиться.Они также могут стать дезориентирован из-за светового загрязнения из пляжных домиков и отелей и не доходят до воды, умирая от обезвоживания на песке.

Все шесть видов морских черепах обитают в США.являются защищены Законом об исчезающих видах, Поэтому пляжные сообщества обязаны обеспечить детенышам черепах должную защиту, в том числе на пути к воде.

Ученые обычно догадываются о дате вылупления, основываясь на количестве времени, прошедшем с момента закладки гнезда.Если гнездо находится в населенном пункте, волонтеры могут наблюдать за ним с сумерек до полуночи, пока могут появиться птенцы.Но это может занять до двух недель, что потребует много волонтерских часов.

Что заставляет птенцов появиться на свет?

Мы тестировали монитор TurtleSense в период гнездования с 2013 по 2018 год на территории Северной Каролины. Национальный морской берег мыса Хаттерас, который находится недалеко от самой северной точки на территории США, где морские черепахи-логгерхед откладывают яйца.Восточное побережье.Наша работа координировалась с государственными и федеральными агентствами.

Пляжи Хаттераса активно используются для отдыха, в некоторых местах используются внедорожники, а пляжи также используются рыбаками.Закрытие пляжей для защиты черепашьих гнезд привело к конфликт из-за баланса конкурирующих интересов.Нашей целью было найти способ защитить черепах, сохраняя при этом возможность использования пляжа в других целях.

Для наблюдения за яйцами мы использовали акселерометр – устройство, измеряющее вибрации в системе и скорость их изменения.Акселерометр был подключен к микропроцессору на очень маленькой плате, которая, в свою очередь, была встроена в пластиковый шарик размером с черепашье яйцо — примерно с мячик для пинг-понга.

Мы закопали варана в 74 черепашьих гнездах утром после того, как гнезда были отложены, под 10 верхними яйцами.Кабель соединил датчик с небольшой вышкой связи в десяти футах (четырех метрах) от гнезд.Башня передавала данные о движении на вышки сотовой связи, что позволяло исследователям удаленно отслеживать активность в гнездах.

Поскольку детеныши черепах вылупляются под песком, ученые полагают, что они могут использовать температурные сигналы, чтобы время их появления ночью, когда им безопаснее бежать к морю.Тем не менее, наши исследования показывают, что вибрации или движение могут играть важную роль в общении морских черепах с братьями и сестрами и в выборе времени вылета, даже если мы не до конца понимаем, как это происходит.

Морские черепахи могут синхронизировать активность гнезда способом, сравнимым с тем, как кукурузу лопают в кипящем масле.Когда зерна попкорна нагреваются равномерно, они все начинают лопаться примерно в одно и то же время, но не полностью одновременно.Точно так же в гнезде морской черепахи, когда температура становится подходящей и двигательная активность прекращается, мы полагаем, что это окончательное затишье может сигнализировать черепахам, что все их братья и сестры вылупились и пора покинуть гнездо.

Ученые задокументировали, что другие виды используют вибрационные сигналы братьев и сестер для координации процесса вылупления, в том числе древесные лягушки и сухопутные черепахи.Но обнаружить такого рода потенциальную связь в захороненных яйцах морских черепах труднее.

Мы использовали данные TurtleSense для разработки метода прогнозирования того, когда гнездо детенышей черепах попытается отправиться в океан.Данные монитора позволили нам обнаружить активность вылупления в гнездах и наблюдать, как черепахи вылупляются волнами, успокаиваясь, а затем двигаясь вместе, по-видимому, синхронно.

По нашим оценкам, после начала вылупления птенцы выйдут из гнезда в среднем через 3,7 дня.Как только штриховка закончится, мы сможем пересмотреть эту прогнозируемую дату, сузив окно.Черепахи в глубоких гнездах обычно выходят наружу через две ночи после вылупления.Птенцы в более мелких гнездах могут появиться через одну ночь после окончания вылупления.

Система также может обнаружить неплодородные гнезда, что укажет на отсутствие высиживания.Знание того, что гнездо бесплодно, позволяет наблюдателям сосредоточиться на другом месте.

Улучшение защиты черепах

Видеть, как появляются только что вылупившиеся морские черепахи и направляются к волнам, вдохновляет.Благодаря возможности точно определять даты появления детенышей черепах, я и мои коллеги надеемся, что TurtleSense позволит большему количеству людей участвовать в наблюдении за ними.Датчики также могут помочь облегчить защитные меры, такие как наблюдение за гнездами и выключение света возле воды.

Это исследование позволило нам увидеть ранее невиданные события развития в ранней жизни морских черепах и подняло интересные вопросы о том, как животные могут обрабатывать вибрации и потенциально использовать их для общения.Планы строительства датчиков и вышек связи находятся в открытом исходном коде и доступны в Интернете по адресу Ботаники без границ веб-сайт.