Новости

Sep 27, 2023

Ошейник для отслеживания дикой природы работает сам по себе, когда животные бродят

Замена изношенных батарей в устройствах слежения за животными может занять много времени.

Замена изношенных батарей в устройствах слежения за животными может оказаться трудоемкой и дорогостоящей обязанностью для ученых, занимающихся дикой природой. Для животных это тоже стресс. Теперь, вдохновленные технологией самозаряжающихся умных часов, исследователи изобрели трекер, работающий на основе собственных движений животных. Этот подход может помочь исследователям наблюдать за животными на протяжении всей их жизни, облегчая работу как ученым, так и существам, за которыми они следят.

«Батарейки часто являются самым большим препятствием для развития технологий слежения за животными», — говорит Тодд Кацнер, биолог-исследователь Геологической службы США, который отслеживает дикую природу более 20 лет. «Любая система, которая преодолевает текущие ограничения, потенциально может оказаться чрезвычайно ценной».

Многие трекеры дикой природы работают на солнечной энергии. Они не работают для животных, ведущих ночной образ жизни, или для животных, живущих в воде, солнцезащитных лесах или пещерах, таких как панды, тигры и морские львы. Неперезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы, которые, как утверждают производители, служат десятилетиями, являются еще одним вариантом, но опыт эксплуатации показывает, что очень высокие или низкие температуры значительно сокращают срок их службы.

Это всегда расстраивало Расмуса Ворсе Хавмёллера, биолога из Музея естественной истории Дании. Он часто сопровождает биолога Линнею Ворсе Хавмёллер, свою супругу, которая также находится в музее, в полевых исследованиях находящихся под угрозой исчезновения азиатских диких собак или волков (Cuon alpinus). В дикой природе осталось менее 2000 собак с маленькой головой и длинным телом.

Наблюдая за тем, как собаки бегают по сухим саваннам Южной Азии, пара задалась вопросом, можно ли преобразовать эту бегущую энергию в электрическую. Расмус Ворсе Хавмёллер узнал, что исследователи уже разработали прототипы устройств слежения, приводимых в действие вибрациями от движения животного, но они были слишком громоздкими, чтобы их можно было использовать для большинства видов. Однако он также обнаружил швейцарские умные часы, работающие от крошечного генератора, который преобразует движение пользователя в электромагнитный ток, питающий устройство.

Вдохновленные, Ворсе Хавмёллерс и его коллеги объединились с Троэльсом Грегерсеном, инженером из Института поведения животных Макса Планка, чтобы посмотреть, смогут ли они адаптировать эту технологию для работы в системах слежения за животными. Крошечный генератор часов, размером и весом примерно с пару сложенных в стопку фишек для покера, собирает энергию от движения из стороны в сторону. Как качающийся маятник, он генерирует ток, скользя ферромагнитным кольцом по медной катушке. Эта энергия сохраняется в литиевом суперконденсаторе, который может выдержать в 40 раз больше циклов зарядки, чем стандартная литиевая батарея.

«Внезапно у нас появилось устройство для подачи энергии, и внезапно у нас появилось устройство для ее хранения», — говорит Расмус Ворсо Хавмёллер.

Исследователи упаковали свою новую батарею с маломощным GPS-трекером, акселерометром и крошечным компьютером в водонепроницаемый, устойчивый к клыкам корпус. Устройство слежения и ошейник весят всего 5,3 унции — достаточно легкие, чтобы их мог безопасно носить полосатый скунс, говорит Грегерсен.

Ученые сначала протестировали оборудование на своих домашних собаках, прикрепив трекеры к ошейникам или шлейкам Балто, Пекки и Кометы. Всего полутора часов прогулки с собакой хватило, чтобы выработать электроэнергию для ежедневного определения местоположения по GPS, сообщают они в PLOS ONE.

Ученые прикрепили устройства к прочным ошейникам для диких животных, которые они надели на европейского бизона, бродящего по верховому болоту к востоку от Ольборга, Дания, и пони Эксмура, живущего на травянистых водно-болотных угодьях на южной оконечности датского острова Лангеланд. Оба животных используются для поедания разросшейся растительности и удобрения почвы, чтобы «оживить» ландшафты. По словам Расмуса Ворсо Хавмёллера, они также производили достаточно энергии, чтобы обеспечивать регулярные сигналы GPS, а также, по крайней мере, одно показание акселерометра в день. «Для управления и сохранения этого должно быть достаточно».

По его словам, эти трекеры теоретически могут прослужить всю жизнь животного. На момент публикации статьи, спустя 147 дней после того, как исследователи прикрепили его, трекер пони Эксмура все еще работал.