По материалам журнала DISCOVER (сентябрь 2003 г.) и сайта проекта IGBST
Гризли, американская разновидность бурого медведя (Ursus arctos horribilis), — самый крупный и свирепый зверь Северной Америки, знакомый нам по рассказам и повестям Джека Лондона, Сетон-Томпсона и Кервуда. Весит он до 500 кг и, встав на задние лапы, достигает 3 м в высоту. Раньше ареал обитания гризли простирался от Великих равнин на запад до Тихого океана, и от Аляски на севере до Мексики. В американских горах и лесах соперников им не было. Однако колонизация Америки и экспансия человека существенно изменили первичные ландшафты и привели к быстрому сокращению численности диких животных, полному или почти полному исчезновение многих видов. Правда, в отличии, например, от странствующего голубя, беззащитной бескрылой гагарки или невезучих бизонов, гризли удалось выжить и, хотя и не без проблем, адаптироваться к новым условиям дробления сытной и прежде казавшейся бескрайней среды его обитания. Как же сейчас живется бывшему хозяину Дикого запада?
На северо-западе США поисками ответов на этот вопрос занимается Межведомственная группа по изучению медведей гризли (IGBST), созданная в 1973 году по инициативе Отдела биологических ресурсов Геологической службы США, Службы национальных парков, Лесной службы, к которым в следующем году присоединились Университет штата Монтана, Служба рыбных ресурсов и дикой природы, представители правительств штатов Айдахо, Монтана и Вайоминг, в приграничном районе которых сейчас обитает одна из наиболее многочисленных популяций гризли. Эта группа ведет многолетнюю скоординированную со многими агентствами программу экологического мониторинга среды обитания, сбор информации о медведях в экосистеме Большого Йеллоустона. По результатам работ создаются подробные ежегодные отчеты. В условиях интенсивного использования ресурсного потенциала этого района количественные данные о гризли необходимы для выработки управленческих решений, гарантирующих выживание их популяции на ближнюю и дальнюю перспективу. Среди выполняемых в рамках этой программы исследований, с нашей точки зрения, особый интерес представляют наблюдения Дуга Оурена за более чем 30 медведями гризли с надетыми на них радиоошейниками и картографическое представление собираемых данных. По его словам, отслеживание и картирование объектов, перемещающихся в природе, является одним из многообещающих направлений применения средств пространственного анализа. Вот как все это происходит в реальных условиях.
Экосистема Большого Йеллоустона. (Файл: Экосистема БЙ)
Лэнс Крейгхид и Дуг Оурен стоят на скале в юго-западной части штата Монтана и наблюдают за медведем №416 — молодой взрослой самкой с радиомаячком. Они не идут по следам ее когтистых лап, не видят ее серебристую гриву, а просто прислушиваются к непрерывному писку радиоприёмника. «Сигнал сильный», – говорит Оурен. Он сперва проверяет частоту, а потом свои записи. Крейгхид рассматривает в бинокль очертания хребтов. На востоке покрытая лесом долина поднимается вверх по направлению к позолоченным пикам хребта Галлатин, за которым находится Йеллоустонский национальный парк. Крутая вертикальная тропинка ведёт на запад к долине реки Мэдисон. Эта территория включена в экосистему Большого Йеллоустона, где зимуют тысячи лосей и несколько медведей с радиоошейниками.
Еще в детстве Крейгхид обошёл эти края со своими отцом и дядей, известными исследователями гризли. Теперь он тоже биолог и изучает медведей. Он возглавляет институт своего отца в городе Бозмен в Монтане и сотрудничает с Оуреном, исследователем дикой природы из Геологической службы США. Они считают эту работу своим призванием и чувствуют себя ответственными за йеллоустонских медведей.
На первый взгляд не похоже, что медведям нужна помощь. Около 500 из них живут в этой экосистеме, а еще 800 – на севере Скалистых гор. Их численность возросла после 1970-х годов, когда гризли был объявлен видом, находящимся под угрозой вымирания. Но всё же размер сегодняшней популяции не идёт ни в какое сравнение с десятками тысяч медведей, бродивших здесь два века назад. Гризли всё ещё находятся под угрозой исчезновения.
В 2001 г. в окрестностях Йеллоустона 20 медведей погибли от рук охотников и егерей или были сбиты автомобилями. А решение губернатора Айдахо о прекращении реинтродукции этих медведей, которых губернатор назвал огромными плотоядными хищниками, обернулось против гризли. В то же время, когда гризли стали серьезно изучать, выяснилось, что почти все они — вегетарианцы. Девяносто девять гризли из ста питаются растительной пищей и весьма умеренно потребляют мелкую дичь. Бывают, однако, и исключения. Гризли-мясоед, как правило, крупнее, сильнее и злее «вегетарианца» и даже для охотника — противник серьезный. Крупным животным необходимы большие пространства, а территория Йеллоустона ограничена. После вековой изоляции и гибели большей части популяции, гризли национального парка стали генетически неустойчивыми. Для сохранения генетического разнообразия популяции им необходимо скрещиваться с гризли из других районов. Со строительством каждой новой дороги и возведением преград вдоль них первый американский национальный парк превращается в генетическую тюрьму.
Данные визуальных наблюдений самок с медвежатами. (Файл: Наблюдения самок с)
Чтобы уберечь гризли №416 от печальной судьбы, Крейгхиду и Оурену нужно нечто большее, чем неясная идея об её индивидуальном участке. Нужна точная информация об её перемещениях, о наиболее значимых для неё элементах ландшафта – местах, которые она предпочитает и которых избегает, её ощущение места. Радиослежение – один из путей решения этих вопросов. Однако Крейгхид использует и более современный инструментарий – ГИС- технологию, позволяющую превратить данные с радиоошейника в большой массив ценнейшей информации.
ГИС объединяет базу данных и картографическую программу, при помощи которой послойно строятся цифровые карты, а также широкие возможности анализа пространственных данных. В комплексе с данными дистанционного зондирования и мониторингом на основе GPS, ГИС позволяет свести воедино, структурировать, проанализировать и отобразить любые данные о нашей планете.
Например, создание карты Йеллоустона может начинаться с построения очертаний штата, границ парка и прочих административных границ. Затем к ним добавляются высотные отметки, строятся изолинии равных высот и модель рельефа местности. Добавляем тропы, дороги и леса – и содержание карты усложняется. Возможность создавать такие карты в соответствии с определёнными запросами становится чрезвычайным благом для биологов. Но это всего лишь начало.
Чтобы оценить, сколько медведей может существовать на данной территории, биологи используют ГИС для картографирования всех потенциальных источников пищи животных – от семян сосны до красногорлого лосося, а также их доступность в разное время года. Можно учесть высоту солнца над горизонтом осенью, когда медведи устраиваются в берлоги, и построить карту освещенности, показать на карте места произрастания осоки и глубину снежного покрова. При этом плоская карта превращается в трехмерный и даже четырехмерный мир, так как показывает динамику изменения ландшафта во времени.
Картографирование мира гризли. Изображения созданы средствами ArcGIS. (Файл: Мир)
С появлением ГИС и системы глобального позиционирования GPS, а также космических снимков достаточного разрешения в экологии произошла настоящая революция. Вместо того, чтобы на протяжении тысяч часов отслеживать животных, следуя за ними пешком или на небольших самолётах, исследователи теперь используют радиоошейники, помогающие вести слежение. Через несколько месяцев срабатывает таймер на замочке, ошейник расстегивается и сваливается. Исследователь подбирает ошейник и сгружает накопленную информацию прямо в ГИС- программу. В результате получается непрерывная запись перемещений зверя, отслеженных со спутниковой точностью. Чак Шварц, руководитель межведомственной группы изучения гризли при Геологической службе США, вспоминает, как он отмечал на бумажной карте перемещения медведей из популяции с помощью разноцветных меток. Теперь он использует намного более точные цифровые карты. «Мы фиксируем перемещения медведей, весьма различающиеся в дневные или ночные часы, в присутствии людей или без них», – говорит он – «Таким образом, начали проясняться многие основополагающие вещи».
Некоторые исследователи, получив достаточно данных, говорят, что ГИС позволяет охарактеризовать всё, происходящее в экосистеме. «Я не знаю, что произойдёт дальше», – говорит Чарлз Конвис, возглавляющий природоохранную программу в ESRI, – «но до чего увлекательна мысль, что ГИС сыграет в экологии столь же важную роль, как генетика в биологии организмов или вычисления в классической механике».
Однажды Крейгхид вывел на свой монитор трехмерную карту долины реки Мэдисон, а затем «перевернул» на ней пространственные объекты таким образом, чтобы отразить «точку зрения медведя». Горизонтали и цвета отображали степень проходимости территории для гризли. Фиолетовые плоские участки на модели — безопасные легкопроходимые, а крутые оранжевые и красные обозначают опасность. В результате ландшафт «вывернулся наизнанку»: хребты в основном плоские и фиолетовые, а города и автострады в долинах отвесные, окрашенные в оранжево-красные цвета.
Для построения этой карты Крейгхид разбил изучаемый район на грид-сеть с ячейками по 100 м2 каждая. Первым слоем был характер землепользования. Сельскохозяйственные и урбанизированные территории были заштрихованы как опасные, а сосновые леса и субальпийские луга как пригодные для обитания гризли. Так как медведи предпочитают в качестве местообитаний экотоны (переходные зоны в ландшафтах), ячейки в ГИС ранжировались по критерию близости к этим границам и привлекательности. Далее следовали слои, обозначающие плотность застройки, дороги и тропы.
Карта показывает обширную пригодную для медведей территорию, но фиолетовый фон перерезают оранжевые опасные линии: дороги, поселки и т.д. Крейгхид уверен, что гризли Йеллоустона могут выжить, только если парк будет каким-либо образом соединён с окружающими естественными ненарушенными ландшафтами. Район Салмон–Селуэй–Биттеррут находится всего в 300 км к западу от национального парка на территории штатов Монтана и Айдахо, а северная часть главного водораздела Северной Америки – всего в 250 км к северу, и обе эти территории пригодны для обитания медведей.
Крейгхид считает, что если обеспечить связь этих территорий и прекратить движение по дороге Лесного Департамента, будет создана сеть охраняемых природных территорий, обеспечивающая генетический обмен между местными популяциями медведей. «Нам нужно всего несколько небольших земельных участков», – говорит он – «Местообитания уже есть. Мы только пытаемся сделать так, чтобы они не были заблокированы». По его оценкам, для этого требуется всего 2% частных землевладений. Но чтобы найти эти 2% требуется использовать ГИС.
Гризли наиболее уязвимы в зимний период, когда находятся в спячке. Их берлоги обычно расположены в уединённых местностях – высокогорных лесах или удалённых каньонах, но по мере того, как туристы и снегоходы забираются в глубь естественных ландшафтов, а гризли вновь заселяют окрестности парка, последним становится всё труднее найти укромные места. Три года назад Чак Шварц и его сотрудники загрузили в ГИС данные о выявленных за четверть века берлогах и проанализировали их взаимозависимости от высоты, экспозиции склонов, освещённости и древесной растительности. В результате были вычислены места, наиболее благоприятные для зимовки, и выявлены лесные участки, в которые не следует пускать снегоходы.
Снегоходы и инбридинг (родственное спаривание) – не единственные причины, угрожающие популяции гризли. На западе США сосна белоствольная, чьи семена являются важной составляющей рациона медведей, поражена опасным ржавчинным грибом родом из Евразии. На западе Монтаны за последние двадцать лет погибло 42% сосновых лесов, а 89% выживших деревьев заражены. Красногорлый лосось вытесняется из Йеллоустона озёрной форелью, которая не мечет икру в ручьях, и поэтому не может попасть в пищевой рацион медведей. Инспекторы по охране природы могут с помощью ГИС картировать изменения пищевых ресурсов и таким образом прогнозировать перемещения медведей: если год выдастся урожайным на сосновые шишки, медведи остаются высоко в горах, вдали от людей; в неурожайный год им приходится предпринимать дальние вылазки за пищей. Как отмечает Крейгхид, все департаменты на территории Большого Йеллоустона – от лесного до транспортного и землеустроителей Галлатина – теперь все шире используют ГИС. Это позволяет им говорить на одном и том же пространственном языке и с помощью него координировать действия.
Как людям сосуществовать с «Крупными плотоядными хищниками»? Одна ГИС не может дать ответ на этот вопрос. Она просто позволяет совместно хранить, анализировать и отображать детальную информацию о поведении медведей и подробные данные о территории. Хотя в ГИС можно создать лишь упрощённую модель комплекса биологических объектов, но, по мнению Крейгхида, эта технология помогает решить биологические вопросы так же, как открытие ДНК помогло решить загадку унаследования признаков. Но разгадка и сохранение генофонда – не одно и то же. Ещё Джон Крейгхид, дядя Лэнса, 25 лет назад сказал: «Нам требуется мудрость, чтобы обратиться к науке о пространственной информации, отвага, чтобы действовать в интересах вымирающих видов, и дальновидность, чтобы правильно управлять изменяющимися ландшафтами страны». В противном случае нам только и останется виртуальный медведь в смоделированной дикой природе.
Сайт с дополнительной информацией об этом проекте находится по адресу www.nrmsc.usgs.gov/research/igbst-home.htm.
