Применение геоинформационных систем в изучении локальной популяции амурского тигра с помощью фотомониторинга в заповеднике «Бастак» и на сопредельных территориях

А.М. Александрова1, 3, В.А. Горелов1, 2 1Государственный природный заповедник «Бастак», ул. Шолом-Алейхема 69А, г. Биробиджан, 679013, email: , ;

Установка фотоловушек позволяет получать данные не только о количестве особей на территории, но и информацию о перемещениях, поведении и образе жизни животных [3, 5].

В настоящее время на территории кластера «Центральный» заповедника «Бастак» установлены и работают круглогодично 50 фотоловушек, но лишь часть из них установлены парно. Согласно методике учета индивидуально распознаваемых видов животных станция отлова представляет собой пару фотоловушек, фиксирующих особь с двух сторон одновременно [2, 8, 13].

Мониторинг амурского тигра проводится на территории заповедника «Бастак» более 10 лет. За время многолетних исследований численность популяции увеличилась с 1 особи в 2008 г. (самец Заветный) до 6 особей в 2022 г. (самец Бастак, самки Золушка с годовалым тигренком и Тала (рожденная во втором помете у тигрицы Золушки) с двумя двухлетними тигрятами Русиком и Леей). Численность копытных животных также претерпевает регулярные изменения.

Результаты анализа маршрутов и точек регистрации следов тигрицы Золушки за 2013–2016 гг. показали, что площадь ее участка обитания на территории кластера «Центральный» охватывает северную часть заповедника, а также граничащую с ним западную часть Хабаровского района Хабаровского края и составляет 76400 га, что превышает площадь участка, охваченного сетью фотомониторинга [2, 11, 12].

Заведующим лабораторией поведения и поведенческой экологии млекопитающих д.б.н., академиком РАН В.В. Рожновым на основе проведенных исследований Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН предложены рекомендации для решения общих задач фотомониторинга. Станции отлова размещают по территории таким образом, чтобы в квадрат (например, 4×4 км) попала одна станция; рекомендуется исключить размещение станций ближе 1,5 км одна от другой, а рекомендованный охват территории должен быть равен площади среднестатистического участка обитания самки [9, 14].

Ввиду того, что на территории заповедника «Бастак» половозрастная структура амурского тигра, состояние его кормовой базы оказывают влияние на местоположение и площадь их индивидуальных участков, а расположение сети фотомониторинга требует корректировки, целью данного исследования является анализ расположения имеющихся станций отлова в 2022 г. и создание модели сети фотомониторинга амурского тигра на участке его обитания в границе кластера «Центральный» заповедника «Бастак» и его охранной зоны с помощью геоинформационных систем (ГИС).

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• 1.    Определить наиболее посещаемые амурскими тиграми станции отлова с помощью интерполяции данных и выявить не охваченные фотомониторингом участки кластера «Центральный» заповедника «Бастак»;

• 2.    Проанализировать и сопоставить результаты зимнего маршрутного учета и данные фотомониторинга фиксаций копытных животных (изюбря, косули и кабана) на территории кластерного участка «Центральный» заповедника «Бастак»;

• 3.    Создать модель сети фотомониторинга амурского тигра на территории кластера «Центральный» заповедника «Бастак» и его охранной зоны согласно научным рекомендациям.

Район работ, материалы и методы

Заповедник «Бастак» расположен в Еврейской автономной области (ЕАО) и состоит из двух кластерных участков – «Забеловский» и «Центральный» – общей площадью 128055 га. Его территория охватывает юго-восточные отроги Буреинского хребта и северную окраину Среднеамурской низменности (рис. 1).

Проведение работ по учету амурского тигра на территории заповедника «Бастак» позволило определить, что тигры обитают только на территории кластерного участка «Центральный» в его горной лесной части, представленной хвойно-широколиственными лесами [11].

В настоящей работе анализируются данные мониторинга амурского тигра и диких копытных животных на территории заповедника «Бастак», осуществляемого сотрудниками отделов охраны и науки заповедника. Фотомониторинг амурских тигров осуществляется с помощью установленных на территории кластерного участка «Центральный» фотоловушек с последующим анализом полученных фото- и видеоматериалов, а также пополнением базы данных в формате MS Excel.

Анализ фото- и видеоматериалов дополняется результатами зимнего маршрутного учета, в рамках которого проведены измерения следов и их фиксация с помощью камеры и GPS навигатора, отмечены направления движения тигров, места лежки и пересечений со следами других особей, что позволяет выявить следы пребывания амурских тигров на участках, не охваченных фотомониторингом.

Особо охраняемые природные территории Еврейской автономной области

Особо охраняемые природные территории

Сосняки на'

Ману

Дичун

Обличье

Кульдур

1джан

заповедник охраняемая зона заповедника заказник курорт дендрологический парк

Памятники природы биологический ботанический геологический зоологический спелео-ботанический ю о 10 20 км Н"1---f 1

БиджанскоеДбнажение

Шухи-По1

Ульдуры*

Смидович

Бастак

Чурки

^уравл ины ।

Ian ив Чу

Заросла Летоса

Границы особо охраняемых природных территорий

— — — государственная --- области

Змеин*

1й утес

Биджанские ос

Залив Bywonp^i

Ленинском ®Л^

хЛебео^ное

Утин1

----- районов

Пути сообщения

• — автомобильные дороги

• —- железнодорожные дороги

Административные районы

• 1    Биробиджанский

• 2    Ленинский

• 3    Смидовичский

• 4    Облученский

• 5    Октябрьский

Рис. 1. Местоположение заповедника «Бастак»

Fig. 1. Location of the Bastak Nature Reserve

Геоинформационная система (ГИС) представляет собой систему сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.

Выявление наиболее посещаемых станций отлова амурскими тиграми и определение не охваченных фотомониторингом участков кластера «Центральный» заповедника «Бастак» проведено на основе анализа исходных данных с помощью программы QGIS, которая содержит в себе набор как уже встроенных основных модулей для анализа пространственно-атрибутивной информации, так и внешние модули, находящиеся в репозитории и подгружаемые с помощью соответствующих функций. Таким образом, применен модуль интерполяции, в основе которого использованы сведения базы данных о фиксациях амурского тигра в 2022 г. с помощью фотоловушек, установленных на территории ООПТ [10].

База данных сформирована в программе MS

Excel, где базовый тип расширения файла заменен с «xsls» на «csv» для удобства ее чтения системой ГИС, и содержит сведения о номере станции отлова (поле «ID») и количестве зафиксированных встреч в течение 2022 г. по каждой особи амурского тигра.

На первом этапе работы в программе QGIS создан ГИС-слой местоположения станций отлова, где ключевым полем является «ID», которое необходимо для последующего создания связи между исходным слоем и базой данных. Данная связь достигается с помощью функции менеджера присоединения к другим слоям ( Manage joins to other layers ) в свойствах слоя ( Layers properties ) на основе идентичных названий полей.

Связанный ГИС-слой местоположения станций отлова и базы данных о количестве фиксаций на ней особей амурского тигра в формате MS Excel формируют атрибутивную таблицу векторного слоя, позволяющую анализировать сведения о количестве фиксаций каждой особи амур- ского тигра на станциях отлова.

В анализе табличных данных применяется метод интерполяции обратного взвешивания расстояния (IDW), позволяющий выявить влияние одной точки относительно другой при ее некотором удалении. Данный метод запускается посредством выбора анализируемого векторного слоя, где в качестве атрибута может служить как столбец базы данных суммарного количества зафиксированных встреч всех особей амурских тигров ( All_tiger ), так и индивидуальные показатели по каждой отдельной особи (Bastak, Zolushka и др.) (рис. 2).

Базовой настройкой типа визуализации является одноканальный серый, который необходимо заменить на одноканальный псевдоцветной. Применен тип интерполяции линейный с цветным спектром, а режим наложения – умножение. Встроенные инструменты программы QGIS позволяют пользователю провести и более тонкие настройки отображения итоговой модели: выбор сочетания цветов в спектре, числовые диапазоны для присвоенных цветов и др.

На представленной модели минимальные значения фиксаций амурского тигра отражены в оттенках синего, а с увеличением количества фиксаций сменяются на оттенки красного (рис. 3).

Для создания модели сети фотомониторинга кластера «Центральный» создан точечный ГИС-слой, на котором станции отлова расположены на расстоянии 3,5 км и охватывают участок обитания тигрицы Золушки, выявленный по результатам наблюдения в 2013–2016 гг. в границах территории кластера «Центральный» заповедника «Бастак» и его охранной зоны.

Результаты и обсуждение

Максимальный показатель численности популяции амурского тигра на территории заповедника «Бастак» зафиксирован в 2017 году (7 особей). В 2022 г. отмечены шесть особей амурского тигра: самец Бастак, самки Золушка с годовалым тигренком и Тала с двумя двухлетними тигрятами Русиком и Леей (табл. 1).

Состояние и состав кормовой базы амурского тигра (изюбрь, косуля, кабан) на территории заповедника «Бастак» претерпевает регулярные изменения, связанные с динамикой их численности. По результатам проведенного в марте 2023 г. зимнего маршрутного учета численность приоритетных для питания амурского тигра копытных животных составляет 466 особей, преобладает численность косули – 235 особей (табл. 2).

Анализ учета следов копытных животных показал, что наибольшее количество следов изюбря обнаружено на южном и восточном склонах хребта г. Скалистая Сопка, западном склоне хребта г. Тяжелый (Чернуха) вдоль поймы реки Бастак на маршруте, пролегающем от восточного склона сопки высотой 210 м (квартал №100) на север к р. Средний Сореннак и кордону «39 км»; вдоль подножья хребтов г. Быдыр и г. Тяжелый (Чернуха) чаще отмечены следы косули. На маршруте, расположенном в урочище Красные Сопки, в западном направлении через р. Икура до кордона «Дубовый» отмечены следы кабана.

/ Модуль интерполяции                                                                                                                          ? X

Отмена

Рис. 2. Окно модуля интерполяции (версия QGIS 2.18)

Fig. 2. Interpolation module window (QGIS version 2.18)

Рис. 3. Настройка модели интерполяции

Fig. 3. Setting up the interpolation model

Полученная в ходе интерполяции модель наглядно отражает наиболее посещаемые в 2022 г. амурскими тиграми станции отлова, которые расположены в верховьях рр. Икура (г. Скалистая сопка) и Бастак, где зафиксированы 39 и 33 встречи соответственно (рис. 4).

На станции отлова, расположенной в верховье р. Икура (г. Скалистая сопка), регулярно фиксируются взрослые половозрелые особи: самец Бастак (20 встреч), тигрицы Золушка (10 встреч) и Тала (8 встреч), что является наиболее посещаемым участком среди всех особей по сравнению с верховьем р. Бастак, где в большей степени зафиксирован самец Бастак.

Ввиду того, что имеющиеся фотоловушки установлены в часто посещаемых хищником районах – вдоль старых дорог и звериных троп и охватывают участок площадью 7883 га (8,5% от общей площади кластера «Центральный» и 12% от территории, пригодной для обитания амурских тигров), то использовать данные этого участка для полной оценки суточной активности и особенностей перемещения амурских тигров на всей территории заповедника и его охранной зоны не представляется возможным.

Созданная модель представляет собой ГИС-слой точечных объектов, схематично отражающих сеть фотомониторинга, где станции отлова размещены на расстоянии 3,5 км друг от друга и охватывают площадь 62000 га. Для формирования сети фотомониторинга из 65 станций отлова на указанном расстоянии необходимы 130 фотоловушек. При уменьшении расстояния между станциями отлова пропорционально увеличивается их требуемое количество (рис. 5).

Ввиду того, что участок обитания тигрицы Золушки выходит за границы охранной зоны заповедника «Бастак» на север Хабаровского края до населенных пунктов Кукан и Догордон, необходимо усилить работу с местным населением и

Таблица 1

Половозрастной состав группировки тигров в заповеднике «Бастак» в 2008–2020 гг.

Sex and age composition of the tiger group at the Bastak Nature Reserve in 2008–2022

Table 1

Год	Взрослые самцы	Взрослые самки	Тигрята			Всего
			самцы	самки	не определен
2008	1	0	0	0	-	1
2009	1	0	0	0	-	1
2010	1	0	0	0	-	1
2011	1	0	0	0	-	1
2012	1	0	0	0	-	1
2013	1	1	0	0	-	2
2014	1	1	0	0	-	2
2015	1	1	2	0	-	4
2016	2	1	2	0	-	5
2017	4	1	1	1	-	7
2018	1	1	1	1	-	4
2019	1	1	1	1	-	4
2020	1	2	-	-	1	4
2021	1	2	1	1	1	6
2022	1	2	1	1	1	6

Таблица 2

Численность диких копытных в заповеднике «Бастак» по данным зимних маршрутных учетов в 2013–2023 гг.

The number of wild ungulates in the Bastak Nature Reserve according to winter route records in 2013–2023

Table 2

Наименование вида Численность животных по годам, в особях (по данным ЗМУ) 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 Изюбрь 296 120 217 89 125 149 130 196 98 301 222 Косуля 796 326 367 233 300 131 101 145 283 213 235 Кабан 243 228 525 174 214 381 174 137 10 10 9 охотхозяйствами путем проведения анкетирования по выявлению следов пребывания амурского тигра на данных участках.

Положительный опыт работы по обмену информационными материалами об амурском тигре и его кормовой базе налажен в работе между заповедником «Бастак» и обществом с ограничен- ной ответственностью «Охотничье-промысловая, производственно-коммерческая фирма «Ирбис», благодаря которому удалось получить сведения о регистрации амурских тигров на сопредельной территории, расположенной на западной границе охранной зоны заповедника.

Рис. 4. Модель интерполяции данных, полученных со станций отлова в 2022 г.

Fig. 4. Interpolation model of the data obtained from trapping stations in 2022

Выводы

В результате проведенного исследования выявлено:

• 1.    Наиболее посещаемая взрослыми особями амурского тигра станция отлова расположена в верховьях р. Икура (хребет Скалистая сопка) и р. Бастак, что связано с высокими показателями плотности копытных животных на них.

• 2.    Анализ следовой активности копытных животных показал, что наибольшее количество следов изюбря обнаружено на южном и восточном склонах хребта Скалистая Сопка, западном склоне хребта г. Тяжелый (Чернуха) вдоль поймы реки Бастак; косули на маршруте, пролегающем от восточного склона сопки высотой 210 м (квартал №100) на север к р. Средний Сореннак и кордону «39 км» вдоль подножья хребтов г. Быдыр и г. Тяжелый (Чернуха); кабаны зафиксированы на маршруте, расположенном в урочище «Красные Сопки» в западном направлении через р. Икура до кордона «Дубовый».

• 3.    По результатам сопоставления наиболее посещаемых станций отлова амурскими тиграми и показателей зимнего маршрутного учета выявлена зависимость посещаемости участков от плотности населения копытных животных на них.

• 4.    Увеличение количества станций отлова согласно созданной модели и регулярное получение фото- и видеоматериалов с установленных фотоловушек существенно дополнит информацию о пространственном, суточном и сезонном перемещении животных, а также позволит выявить актуальные данные об участках обитания амурского тигра и других особенностях, не отраженных в более ранних исследованиях.

Исследование выполнено в рамках проекта «Амурский тигр в Еврейской автономной области: современное состояние популяции, проблемы и пути ее сохранения» (на базе заповедника «Бастак») за счет средств Всероссийской общественной организации «Русское географическое общество».

Административные границы

Субъектов федерации: Хабаровски край и

Еврейская автономная область

Населенные пункты

• 8 г. Биробиджан

Автомобильные дороги

• ----¹ Федерального значения "Чита-Хабаровск"

Районного значения "Биробиджан-Кукан"

Гидрологическая сеть

Реки

I™| Граница кластерного участка "Центральный" заповедника "Бастак"

--Граница охранной зоны кластерного участка "Центральный" заповедника "Бастак"

О Местоположение станций отлова

Рис. 5. Модель расположения станций отлова на территории кластера «Центральный» заповедника «Бастак»

Fig. 5. Trapping stations location model for the reserve Bastak cluster “Central”