Животные одного и того же вида далеко не всегда используют окружающую среду одинаково. Одни предпочитают определённые места кормления, другие сильнее избегают людей или постоянно выбирают очень специфические условия.

Раньше такие различия нередко воспринимались как фоновая изменчивость. Теперь исследователи предложили воспроизводимый подход, который позволяет измерять их с помощью данных GPS-наблюдений.

Метод создан для того, чтобы экологи могли изучать специализацию отдельных животных, а не опираться только на средние показатели по всей популяции.

За пределами среднего значения

Экологическая ниша описывает совокупность условий, необходимых виду для выживания и размножения. Традиционно это понятие применяли ко всему виду или популяции. Но отдельные особи могут заметно различаться по поведению, рациону, перемещениям и выбору местообитаний.

Такие различия способны влиять на устойчивость популяции. Если часть животных умеет использовать более широкий набор условий или иначе реагирует на внешние изменения, это может помогать всему виду лучше справляться с нагрузкой.

Новый подход позволяет рассматривать такую индивидуальность как важный экологический показатель, а не как случайный статистический шум.

У каждого животного своя ниша

В основе метода лежит понятие индивидуальной ниши. Для каждого животного исследователи разделяют два типа среды. Потенциальная ниша включает условия, которые доступны особи в пределах территории её перемещений. Реализованная ниша показывает условия, которыми животное действительно пользуется.

Благодаря этому можно анализировать не только маршрут передвижения. Исследователи получают возможность понять, какие из доступных местообитаний животное выбирает намеренно и насколько его предпочтения отличаются от поведения других особей.

От GPS-треков к точным данным

Рабочий процесс полностью реализован в языке программирования R и объединяет методы моделирования экологических ниш, поведенческой и пространственной экологии. Он состоит из трёх основных этапов: подготовки данных, анализа и формирования итоговых результатов.

Одна из ключевых частей метода — модели выбора ресурсов со смешанными эффектами. Они позволяют определить средние предпочтения группы и одновременно оценить, насколько сильно каждая отдельная особь отклоняется от этого среднего поведения.

Дополнительно используются методы анализа многомерного экологического пространства. Они помогают представить доступные животному условия сразу по нескольким параметрам и сравнить их с теми, которые оно действительно выбирало.

Что можно измерить

Метод позволяет получить несколько важных показателей.

Один из них — ширина ниши. Он показывает, использует ли животное широкий набор условий или предпочитает сравнительно узкую среду.

Другой показатель — перекрытие ниш, то есть степень сходства между местообитаниями, которые выбирают разные особи.

Также можно оценить повторяемость поведения — насколько последовательно одно и то же животное делает похожий выбор со временем.

Вместе эти показатели помогают понять, является ли специализация временной, устойчивой или характерной сразу для нескольких представителей популяции.

Первые испытания на чибисах

Новый подход протестировали на общедоступных GPS-данных 13 чибисов. Исследователи объединили информацию о перемещениях птиц с несколькими характеристиками среды, включая количество дождевых червей, присутствие людей, воздействие пестицидов, способы использования земель, свойства почвы и растительность.

Так удалось определить, какие условия были доступны каждой птице, а затем сравнить их с теми, которые она действительно выбирала. Пример показал, что индивидуальные предпочтения могут полностью теряться, если анализировать только средние показатели всей группы.

Почему индивидуальные различия важны

Животные могут отличаться генетически, по строению тела, жизненной стратегии, рациону и поведению. Индивидуальный подход помогает лучше понять, как эти различия влияют на реакцию особей на изменения среды и локальные стрессовые факторы.

Для охраны природы это особенно важно. Модели, учитывающие энергетические затраты, демографию, выбор местообитаний и особенности жизненного цикла отдельных животных, способны давать более точное представление о том, как функционируют дикие популяции.

Они также могут улучшить прогнозы того, что произойдёт при изменении среды обитания, сокращении ресурсов или усилении других внешних нагрузок.

Подходит для разных видов

Хотя метод протестировали на чибисах, он задуман как универсальный. Его можно применять и к другим подвижным видам, если доступны достаточно подробные GPS-данные. Это касается многих птиц, млекопитающих и других животных, за которыми сегодня наблюдают с помощью современных систем слежения.