Восени 2024 року в журналі “Ecology and evolution” – фаховому рецензованому виданні Британського екологічного товариства – було опубліковано статтю “Seasonal and diel patterns in Black Sea harbour porpoise acoustic activity in 2020–2022” («Сезонні та денні закономірності акустичної активності чорноморської морської свині у 2020–2022 роках»), яка стала одним із важливих підсумків діяльності міжнародної групи науковців за участі вчених Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України. «Ми також дякуємо Збройним Силам України, завдяки хоробрості яких цю роботу вдалося закінчити», – написали автори праці. Чому ці дослідження актуальні та яких висновків дійшли їхні виконавці, пресслужба НАН України розпитала одного з авторів статті – провідного наукового співробітника відділу еволюційної морфології Інституту зоології доктора біологічних наук, професора Павла Гольдіна.
Морська свиня. Фото: AVampireTear / Wikipedia.org
– Пане Павле, чому ви з колегами обрали для дослідження саме чорноморську морську свиню? Що це за тварина? Чим вона цікава?
– У наших водах морська свиня є об’єктом номер один, для якого варто здійснювати пасивний акустичний моніторинг. Це найменше з китоподібних у Чорному морі й чи не найменше з усіх китоподібних Світового океану. Дорослі особини цих тварин дуже й дуже дрібні – в середньому завдовжки від 1,2 м до 1,5 м.
– Менші навіть за дельфіна?
– Менші за будь-якого дельфіна. Довжина тіла у найдрібніших дорослих чорноморських морських свиней може сягати навіть 1,1 м. Це світовий рекорд серед сучасних китоподібних.
Крім того, морські свині демонструють, так би мовити, криптичну поведінку: в нормі (за винятком деяких епізодів у житті – наприклад, статевої поведінки) вони піднімаються на поверхню, тільки щоби вдихнути повітря, тому їх важко помітити. Вдих триває 5 секунд або й менше, а потому вони на хвилину-дві пірнають. Так відбувається зазвичай, під час харчової поведінки, коли ці тварини полюють. Переміщуються вони теж здебільшого під водою. Загалом морські свині перебувають під водою від трьох чвертей до 90% свого життя, тобто більшу частину свого бюджету часу.
Вони можуть бути активні й удень, і вночі. Але в інших регіонах світу морські свині провадять переважно нічний спосіб життя. Нам, зокрема, було важливо проаналізувати їхній денний ритм активності, аби перевірити, чи у Чорному морі вони так само активні вночі, як і деінде. На початку дослідження ми вважали, що радше так. Ми припускали, що зовсім (або майже зовсім) не бачимо їх не лише тому, що вони постійно під водою, а ще й тому, що вдень вони активні мінімально.
І ще одна важлива особливість: морські свині доволі лякливі й уникають як людей, так і дельфінів. Зачувши їх, тварини пірнають і відпливають подалі. Через це їх так важко візуально спостерігати у природі. Тому, наприклад, для обліку чисельності морських свиней використовують легкомоторні літаки, які мають рухатися високо над поверхнею води, щоб не сполохати об’єкт досліджень. На жаль, човни для цього завдання не годяться – морські свині чують радари на тій відстані, на які ми їх іще не бачимо. Отже, потрібні якісь інші інструменти. Найкращим із них наразі є акустичний моніторинг. Він дає змогу спостерігати за тваринами, що провадять здебільшого підводний спосіб життя, у режимі 24/7.
– Як виглядає процес дослідження? Які прилади використовуються?
– Процес може відбуватися по-різному, бо існують різні види гідрофонів [водних мікрофонів, тобто пристроїв для реєстрації звуків під водою], які діють за різними принципами і, відповідно, з різних платформ. Ми обрали спосіб, який допоміг відносно безперервно виконувати дослідження протягом тривалого часу, – пасивний акустичний моніторинг зі стаціонарних станцій, які ми розташували на великій відстані одна від одної, щоб охопити весь периметр чорноморського басейну.
– Ці станції встановлюються на суходолі?
– Ні, у морі. Розміщувати таку станцію на березі немає сенсу, бо у повітряному середовищі гідрофон не вловлюватиме підводних звуків. Щоби чути підводні звуки, потрібно зануритися.
Станція складається з гідрофона і логера, який записує вловлювані гідрофоном сигнали. Запис звуку (лог) компактний за обсягом, його багато вміщується на карту пам’яті, тож прилад може працювати протягом чотирьох місяців поспіль.
Бажано затоплювати станції на певній відстані від берега, там, де глибина щонайменше 5 м. Середня глибина затоплення наших станцій у Чорному морі становила близько 10 м. Вони розташовувалися від України до Грузії, тобто біля узбережь України, Румунії, Болгарії, Туреччини та Грузії. На мілині – в акваторіях України, Румунії та Болгарії – доводилося відпливати подалі від берега, щоб затопити станції на потрібній глибині. Деякі логери стояли за кілька кілометрів від узбережжя. А там, де чорноморські води глибокі одразу, – наприклад, у Туреччині – майже не потрібно було відпливати.
Гідрофон записує тільки підводні звуки, але він налаштований так, щоби записувати не все, бо під водою звуків дуже багато і пам’ять приладу швидко заповнюється. Та й оскільки морські свині видають лиш ультразвуки, то решта нас не цікавила. Тому чутні для людського вуха низькі частоти (а до них належать і звуки, які дельфіни використовують для комунікації) ми виключили одразу.
Сигнали морської свині відносно високочастотні – частотою в середньому понад 100 кілогерц, зазвичай близько 120–130 кілогерц. Це доволі тихі звуки з низькою амплітудою і малою потужністю, які, на відміну від низькокочастотних сигналів, поширюються на дуже коротку відстань. Вважається, що логер здатен гарантовано зафіксувати сигнали морської свині у повному спектрі за 400 метрів, максимум – за 1 кілометр (але це вже можуть бути не всі сигнали, а їхні уривки). Для порівняння: дельфіна афаліну він «чує» за 1,2–1,5 кілометра. Іншими словами, набори даних можуть бути неповними. Оскільки ми працювали зі станціями відносно короткого радіусу дії, то доводилося ретельно вибирати місця їхнього встановлення: робити це там, де, по-перше, напевно траплятимуться морські свині, а по-друге, де невелика активність людей, немає жвавого судноплавства. Хоча це не завжди можливо, бо, наприклад, наші турецькі колеги встановили станцію у Стамбулі, де завжди рух суден завжди активний. З цим доводиться миритися.
Біологи НАН України – Юлія Іванчикова й Олександр Куракін – під час робіт. Фото – з Facebook-сторінки Юлії Іванчикової
– Як ви знали, в яких місцях ставити гідрофони, щоб там точно плавали чорноморські морські свині? Орієнтувалися на попередні дослідження, які фіксували там цих тварин?
– Звісно. Команда науковців з кожної країни багато років виконувала дослідження, здійснювала обліки та спостереження – і з човнів, і з берега. Тобто ми могли прогнозувати, в яких саме акваторіях найчастіше трапляються морські свині.
– Очевидно, в акваторії навколо окупованого Криму, окупованих частин Херсонської, Запорізької та Донецької областей, а також у російській акваторії зараз неможливо поставити станції для фіксування морських свиней. Тож чи дають ваші з колегами дослідження повну картину про ситуацію з цими тваринами у Чорному морі?
– Ми розташували 20 станцій по всьому периметру Чорного моря – вони повністю охопили його і з півночі на південь, і з заходу на схід. Зокрема, в Україні станції стояли біля острова Джарилгач, між Тендрівською та Кінбурнською косами і в Одеській затоці. Станцій не було тільки у водах, окупованих так званою російською федерацією, і у водах самої так званої російської федерації. Проте покриття прибережних вод Чорного моря виявилося достатнім для наших досліджень навіть попри недоступність північно-східного кута, тимчасово зайнятого так званою російською федерацією. Інша річ, що, звісно, було би класно поставити логери ще глибше – у відкриті води. Але встановити станцію, наприклад, у центральну котловину зараз неможливо через суто технічні причини. Ми не змогли б її звідти дістати, тож мусили обмежитися прибережними водами.
– Даруйте, а чи доцільно встановлювати прилад аж так глибоко? Якщо я правильно пам’ятаю, життя у Чорному морі існує переважно у порівняно вузькій приповерхневій товщі…
– Звісно, на 2000 метрів ми б не спускалися – затопили би прилад на глибині 50 метрів і поставили буї. Але і це для нас наразі не доступно.
– А чи використовують у водоймах фотопастки на кшталт тих, якими фіксують наземних тварин?
– Використовують. Але для китоподібних вони не працюють.
– Чому?
– Вони зручні для спостереження за такими об’єктами, як тюлені і пінгвіни. Наприклад, на українській антарктичній станції дослідники користуються і фотокамерами, і фотопастками. Щоправда, тільки для тих видів, які значну частину бюджету часу проводять на поверхні й у повітрі. Якщо ж тварина переважно підводна, то фіксувати її за допомогою стаціонарної пастки немає сенсу. Крім того, морські свині, як я вже говорив, активні вночі. Отже, так, фотопастки працюють на морі дуже добре, але для нашого об’єкта вони не підходять.
– Пане Павле, головне запитання: які результати ви з колегами одержали? Розкажіть, будь ласка, яка акустична активність у чорноморських морських свиней, про що вона свідчить і взагалі навіщо ці китоподібні випускають звукові сигнали. Бо в одній зі своїх науково-популярних лекцій Ви розповідали, що косатки використовують не просто різні набори звуків, а цілі різні «мови» чи «діалекти».
– В опублікованій статті ми показали те, що проаналізували на цьому етапі: сезонні та добові ритми акустичної активності чорноморської морської свині. Виявилося, що сезонні ритми її акустичної активності відповідають нашим уявленням про сезонні міграції чорноморських морських свиней. Зокрема, ми побачили, що на півдні Чорного моря – в турецьких і грузинських водах – морські свині трапляються переважно взимку, влітку їх там було зареєстровано мінімум. Тоді як, наприклад, в українських водах – навпаки: від весни до осені вони трапляються найбільше, а взимку їх майже немає. Можна було б сказати, що зовсім немає, проте поодинокі сигнали все ж фіксувалися. Зимова перерва в акустичній активності, коли чорноморська морська свиня «зникала з радарів», на різних станціях тривала приблизно від двох до п’яти тижнів. Ці результати узгоджуються з нашим уявленням про те, що влітку морські свині переміщуються на північ, а взимку – на південь. Вони пливуть слідом за скупченнями риби, яка теж сезонно мігрує. Найважливішими видами в цьому сезонному переміщенні морської свині у Чорному морі є хамса і шпрот: на зиму морська свиня відходить за хамсою, а влітку повертається одночасно за хамсою та шпротом. В її переміщеннях можуть відігравати роль міграції й інших видів риби, зокрема ставриди. Це показали станції, розташовані на заході Чорного моря – у болгарських, румунських і, почасти, турецьких водах. Отже, ми побачили зв’язок між акустичною активністю морської свині та сезонними ритмами переміщення скупчень риби. Отак морська свиня живиться.
Шляхи сезонних міграцій чорноморської морської свині. Ілюстрація: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.70182
– Тобто це був прогнозований результат?
– Узагалі ми не висували жодних попередніх гіпотез щодо цього, намагалися не вигадувати заздалегідь. Але цей результат можна було прогнозувати.
– А чи вдалося з’ясувати щось несподіване?
– Вкрай несподіваними виявилися добові ритми. Якщо на півдні Чорного моря спостерігався типовий для цього виду нічний добовий ритм, який теж дуже добре узгоджувався з тим, що відомо про поведінку хамси взимку та її вертикальні міграції з глибини на поверхню і назад, то в українських водах максимуми активності морської свині – особливо влітку – припали на денну пору доби. І це аж геть несподівано. Як нам відомо, це перший у світі такий опис.
– А чому так відбувається?
– Ще не знаємо. Саме розмірковуємо, обговорюємо цей результат. Але можна впевнено стверджувати, що українські морські свині влітку активніше подають сигнали, тобто активніше харчуються і переміщуються, саме у світлу пору доби. І така поведінка абсолютно не притаманна морським свиням у всьому світі. Можливо, вона також пов’язана з особливостями їхнього живлення. Але як саме? І чому вони так харчуються у наших водах? Не дуже зрозуміло.
– Яке ще продовження можуть мати ці дослідження?
– В Україні за вивчення акустичної екології чорноморської морської свині відповідає моя учениця Юлія Іванчикова. Вона зараз оброблює деякі результати і планує нові дослідження. Дані, з якими вона працює, стосуються впливу різних екологічних чинників (температури, місячних ритмів тощо) на акустичну активність морської свині. Сподіваюся, незабаром вийде праця пані Юлії з цієї теми.
Можна припустити, що більшість екологічних чинників впливають на акустичну активність опосередковано, адже у морських свиней вона все-таки пов’язана передусім із полюванням. Цілком зрозуміло й очікувано, що екологічні чинники справлятимуть вплив на наявність і поведінку риби, якою живиться морська свиня. Активність риби, своєю чергою, позначатиметься й на активності морської свині.
Звісно, крім сигналів, які морська свиня видає під час полювання, є й інші сигнали. Їх можна по-різному інтерпретувати. Серед них можуть бути і комунікаційні сигнали, про які Ви згадали. Вони не виконують утилітарної функції ехолокації. Але це тема для майбутніх досліджень і майбутніх поколінь науковців. Це дійсно цікаво і заслуговує на подальший розгляд.
– Чи вистачає морській свині кормових ресурсів у Чорному морі? Чи це теж іще потрібно вивчати докладніше?
– Це треба вивчати докладніше. І вивчати прямо, тобто робити розтини, брати зразки тканин, аналізувати раціон морської свині, склад стабільних ізотопів. Така робота теж триває, бо це важлива тема. Її досліджуємо і ми, українські науковці, і наші іноземні колеги. Сподіваюся, невдовзі зможемо докладно розповісти про результати. Що зараз показує розподіл – як просторовий (те, що ми бачили під час обліку), так і сезонний (те, що ми дізналися завдяки акустичному моніторингу)? Морська свиня, як і інші види чорноморських китоподібних, харчується наймасовішими видами риб. Їх, цих видів риб, небагато, але вони набирають достатньо біомаси, щоби прогодувати китоподібних, птахів і людей. Ідеться передусім про такі види, як шпрот (в останні 10–15 років він за чисельністю посідає перше місце в Чорному морі серед риб), хамса, ставрида і мерланг. Ставриди зараз поменшало, мерланга, ймовірно, більше, хоч і менше, ніж було раніше. Оці чотири види – шпрот, хамса, мерланг, ставрида – становлять найбільшу частку в раціоні, ймовірно, всіх трьох видів чорноморських китоподібних, включно з чорноморською морською свинею. Тобто це найбільші акціонери в іхтіофауні Чорного моря і, відповідно, в бюджеті живлення чорноморської морської свині. Згідно з дослідженнями 1940-х років, морська свиня харчувалася дуже різноманітно – 30-ма (чи й більше) видами риб. Зараз її раціон, вочевидь, збіднів. Крім того, більшість видів чорноморських риб мають відносно низьку біомасу (значно нижчу, ніж 80 років тому), деякі з них – дуже низьку, деякі – взагалі зникли (наприклад, сардина й кілька інших видів). Але деякі види лишились, і станом на зараз морській свині цього, напевно, вистачає.
– Чи запливають чорноморські морські свині за межі Чорного моря?
– Крім Чорного моря, чорноморська морська свиня трапляється також у Мармуровому морі. Є навіть думка, що це окрема її субпопуляція, тобто окреме угруповання.
А з Чорного моря наша морська свиня виходить через протоку Дарданелли в Егейське море і трапляється там майже всюди – на південь аж до Кемера. Проте уже в Середземному морі її немає, і найближча точка, де цю тварину можна побачити знову, – Гібралтарська протока і води навколо неї. Тобто чорноморська морська свиня цілковито ізольована від атлантичних угруповань морських свиней. І ця ізоляція триває багато тисяч років. Тому морська свиня у Чорному морі є вразливою і навіть загроженою – через, наприклад, випадкову загибель у рибальських сітях, а також з інших причин, через катастрофічні чинники, що можуть впливати як природна чи техногенна катастрофа.
– Тобто докладніше вивчення цього виду допоможе природоохоронцям зберегти його?
– Неодмінно. І це вкрай необхідно. Сьогодні на рівні Міжнародного союзу охорони природи у Чорному й Азовському морях виокремлено й затверджено вже 12 акваторій, важливих для морських ссавців. До них, зокрема, повністю належать тимчасово окуповані так званою російською федерацією Азовське море і Керченська протока (до речі, в Азовському морі мешкає ще одна окрема субпопуляція морської свині, яка відрізняється і за розмірами тіла, і за пропорціями черепа, і за поведінкою). Такі ж важливі акваторії виокремлено вздовж Чорного моря – і у прибережних, і у відкритих водах. Але акустичний моніторинг дає змогу уточнити межі цих акваторій і виявити нові акваторії, не зафіксовані, скажімо, під час обліку. Наприклад, ми припускаємо, що однією з цих акваторій є тимчасово окупований так званою російською федерацією Чорноморський біосферний заповідник НАН України.
– Чи має чорноморська морська свиня охоронний статус саме в Україні?
– Так, має. І в Україні, і на міжнародному рівні. Принаймні на папері.
– Тепер, вочевидь, лишилося вжити реальних заходів?
– Саме так. Задеклароване потрібно втілити у життя. І це принципове питання.
– Насамкінець, пане Павле, розкажіть, будь ласка, про своїх співавторів. Зокрема, цікаво, як були залучені британські науковці (бо інтерес учених із причорноморських країн зрозумілий і логічний). І ще одне: чи залишається пані Юлія Іванчикова в Інституті зоології?
– Спершу скажу про пані Юлію, бо вона стала рушієм аналізу. Це людина, завдяки якій наша робота відбулася. Саме Юлія Іванчикова здійснила всі необхідні екологічні моделювання, щоби здобути кількісні докази для подальших інтерпретацій і висновків. Адже те, про що я розповів, – це не спекуляції, не фантазія, а результат ретельних кількісних аналізів і статичного моделювання, на яке пішли роки. Пані Юлія робила все це власноруч. Цієї весни вона закінчила аспірантуру Інституту зоології та успішно захистила дисертацію. Як мені відомо, це чи не перша біологічна дисертація в Україні, підготовлена і захищена англійською мовою. На додачу, офіційними опонентами були двоє наших іноземних колег. Зараз пані Юлія перебуває в Університеті Сент-Ендрюса [Шотландія, Велика Британія] як запрошена дослідниця. Та, сподіваюся, вже найближчим часом повернеться до нашого Інституту. У кожному разі ми продовжуємо плідно з нею співпрацювати.
Доктор філософії Юлія Іванчикова (фото з Facebook-сторінки науковиці)
А тепер про залучених науковців із Великої Британії. Власне, ідея встановлення логерів пасивного акустичного моніторингу належить нашому британському колезі, з яким я знайомий понад 20 років, – Нікові Треґензі [Nick Tregenza]. Він є другим співавтором цієї роботи. Нік не лише науковець, а й винахідник. Саме він винайшов логер, який ми застосовували: сам спроєктував і сконструював його. І запропонував ідею цього дослідження ще 20 років тому, коли тільки-но з’явилося найперше покоління приладів для нього. До війни [тобто ще до 2014 року] ми навіть виконали одну роботу з єдиним логером у Керченській протоці, але вона досі не опублікована, бо остаточно не оброблено результати. А зараз ми відновили дослідження. Ініціатива знову належала Нікові, до неї доєдналися колеги з п’яти країн чорноморського басейну. Разом ми утворили дослідницький консорціум.
Величезних зусиль доклав іще один британський колега – пан Філіп Хаммонд [Philip S. Hammond], дослідник з Університету Сент-Ендрюса і передостанній автор нашої публікації. До речі, він був співкерівником дисертаційного дослідження пані Юлії Іванчикової. Філ допоміг нам опанувати екологічне моделювання, розробити методику цього моделювання, дібрати чинники і проінтерпретувати результати. Саме завдяки Нікові та Філу наше дослідження було правильно сплановано, виконано й оброблено.
Спілкувалася Сніжана Мазуренко