Autor: Monika Kukalová, Ivana Friedrichová
Radio-telemetrie
Radio-telemetrie (radio-telemetry, radio-tcracking) představuje technologie pro dálkový přenos dat pomocí radiového signálu. Tato technologie má široké uplatnění v kosmonautice, při přenosu signálů z družic, v meteorologii, kdy se sledují veličiny popisující stav ovzduší, ve vojenství na raketových systémech a stále častěji také v biologii. Radio-telemetrii jako biologickou metodu můžeme definovat jako bezdrátový přenos informace z vysílačky (transmitter) umístěné na divoce žijících zvířatech k přijímači (receiver with antenna). Přenos informace k přijímači může probíhat ve vzdálenosti v řádech metrů až kilometrů. Tato metoda je vhodná k získávání detailních údajů o životě zvířat divokých, tak i odchycených. Telemetrie je jedinečnou metodou, jak se o životních strategiích zvířat dozvědět více, jelikož spoustu volně žijících zvířat lze jen těžko přímo sledovat. Telemetrie nám podává informace o pohybech zvířat po areálu jejich výskytu, velikosti home range, migraci, preferenci habitatů, umístění úkrytů, sociálním chování, získávání potravy, reprodukci, přežívání a dokonce někdy i o fyziologických parametrech (tělesná teplota, srdeční tep, …). První telemetrické sledování bylo provedeno na začátku 60. let 20. století pomocí obojků s vysílačkami. Prvním zkoumaným zvířetem byl svišť Marmota monax. U tohoto hlodavce byl pomocí telemetrických vysílaček sledován srdeční tep. Dnes se využívají tři druhy telemetrie – radio-telemetrie využívající 1) VHF (very high frequency) signály, 2) ARGOS nebo jiný satelitní systém a 2) GPS (global positioning systems).
Hlavními součástmi radio-telemetrického vybavení jsou vysílačky (transmitter, tag) a přijímače (receiver).
Vysílačka (transmitter, tag) Klasická vysílačka se obvykle skládá z antény, vysílací jednotky a napájecího zdroje (solární články a stříbrné baterie). Dále může být včleněn také např. teplotní senzor. Komponenty vysílačky jsou obvykle uzavřeny v acrylovém nebo epoxidovém obalu, aby byly chráněny před nepříznivými vlivy počasí a také například hrozbou okusu zvířetem. Vysílací jednotky lze rozdělit na VHS/UHF nebo GPS. Častějším typem jsou vysílače pracující na principu vysokého kmitočtu (Very High Frequency – VHF, Ultra High Frequency – UHF). K získání dat u tohoto typu vysílače je třeba, aby výzkumník sám určil lokalizaci pomocí triangulační sítě. Při použití vysílače pracujícího na principu GPS (Global Positing Systém) se lokalizace děje automaticky pomocí signálů přijatých z minimálně tří satelitů. Používání vysílačů GPS je limitováno jejich vysokou hmotností – 1,5 – 2kg. Není tedy vhodné pro pozorování menších druhů. GPS vysílače se používají spíše při sledování daleko migrujících zvířat (sob, los…). Vysílačky se vypínají přiložením magnetu k vysílací jednotce (takto jsou doručovány) a spínají se odpojením magnetu. Opětovným přiložením magnetu lze vysílací jednotku deaktivovat a může tedy být prodloužena životnost vysílačky. Životnost vysílačky je závislá na její velikosti baterie – pro malé živočichy tedy s ohledem na jejich váhu musí bát použity vysílačky s menší baterií a kratší životností. Dle životnosti vysílačky se také velmi liší cena vysílaček, což také může ovlivnit rozhodování výzkumníka při jejich výběru. Tyto vysílačky vysílají pravidelný signál, který je na telemetrickém přijímači přenášen do pípavého zvuku. Podle síly, intenzity a pravidelnosti signálů lze určit, kde se zvíře nachází a také zda se pohybuje, nebo je inaktivní. Než umístíme vysílačku na zvíře, je nezbytné zvážit velikost a typ vysílačky s ohledem na velikost, kondici a způsob života zvířete. Vysílačka nesmí zvířeti překážet v pohybu nebo mu jakkoliv ovlivňovat kvalitu života. V opačném případě by docházelo ke zkreslování zkoumaných výsledků. Maximální hmotnost vysílačky by se měla pohybovat do 5 % hmotnosti zvířete. Dalšími nezbytnými parametry vysílačky jsou elektrická a fyzická stabilita a také síla vysílaného signálu. Tvar a vzhled vysílačky se může lišit – forma obojku, „batůžku“ (backpack), drobná „knoflíková“ (button) či přímo vysílačkové implantáty. Vysílačku lze připojit tedy na zkoumané zvíře několika způsoby, přičemž záleží na velikosti zvířete, způsobu jeho života
(např. život ve vodě, pod zemí, ve vzduchu) nebo také na tom, zda je živočich kořist nebo predátor. Způsoby připevnění vysílačky na živočicha: Obojky Jsou nejběžnějším typem připojení vysílače na zvíře. Obojek bývá připojen na krk zvířete. Musí být tedy zabráněno, aby límec zvíře škrtil, bránil mu v dýchání či polykání. Avšak současně se musí zajistit, aby zvířeti z krku nepadal. Při sledování mláďat nebo zvířat s měnící se šířkou krku během roku, jsou nutné roztažitelné obojky. Materiál, ze kterého jsou obojky vyrobeny, musí být odolný extrémním podmínkám a zároveň bezpečný a pohodlný pro zkoumané zvíře. “Náhrdelníková” vysílačka Nejrychlejší a nejjednodušší připojení, které se nejčastěji používá u hrabavých ptáků. Vysílačka se skládá z ohebného kabelu a vysílač visí volně dolů až na hruď ptáka. Ušní známky Používají se k označování hlavně velkých druhů s měnícím se obvodem krku. Důležité je vyvarovat se dlouhým anténám, aby si zvíře neporanilo ušní boltec. Původně byla tato metoda určena ke sledování ledních medvědů. “Batůžkové” připojení vysílaček Tento typ připojení se využívá zejména u mláďat savců, kdy lze očekávat postupné zvětšování těla nebo také u ptáků. Batůžek s vysílačkou je na záda jedince připojen pomocí roztažitelných postrojů. Vysílačky připojené lepidlem Připojení vysílačky pomocí lepidla se používá u drobných savců – netopýrů, hlodavců… Vysílač bývá připojen na dorsální straně těla, kdy anténa probíhá dorsálně a kaudálně s podélnou osou těla. Vysílací systém se lepí přímo do srsti, pomocí chirurgického nebo kyanoakrylátového lepidla.
Vysílačky připevňované k ocasu Tento typ se používá hlavně u ptáků, jelikož uchycení vysílače pomocí lepidla by na ptačím peří nedrželo. Ke ztrátě vysílače dochází během pelichání. Avšak ocasní připojení nelze použít u všech druhů ptáků – např. u datla hrozí zachycení antény v kůře stromů. Dále byl tento typ připojení použit i u bobra. Implantabilní vysílačky Implantabilní vysílačky, jsou umístěny do tělních dutin savců či pod jejich kůži. Slouží nejen k lokalizaci označovaného zvířete, ale také jsou dobrým ukazatelem fyziologické aktivity zvířete – frekvence dýchání, krevní tlak, srdeční tep. Vysílač je zabezpečen v biologicky inertním obalu – epoxidová pryskyřice, vosky… Nevýhodou u této metody je nutnost uvést sledovaného jedince do celkové anestezie a ponechat mu delší čas na zotavení.
Přijímač (receiver + antenna) Radio-telemetrovaný živočich nese vysílačku, která vysílá pulzní signál dané frekvence. Výzkumník nosí přijímací jednotku, která přijímá signál z vysílačky přes anténu. Anténa přijímaný signál zesiluje, aby jej výzkumník dobře slyšel. Anténa přijímače je většinou krátká a přijímá signály pouze z malé vzdálenosti. Proto bývá připojena kabelem velká externí anténa, která snímá signál z větší plochy a signál více zesiluje. Nejběžnější anténa je „Yagi“ nebo „H“ anténa. Výhodné je i použití připojených sluchátek (další zesílení slyšitelnosti signálu a eliminace šumů). Přijímač je nutné naladit na požadovaný frekvenční rozsah dle frekvence signálu hledané vysílačky. Některé přijímače dokážou hledat zároveň i více signálů různých frekvencí. Přijímače se liší dle váhy, velikosti a ceny a jsou napájeny bateriemi nebo adaptérem.
Lokace živočichů Výzkumník prochází terénem, natáčí přijímač s anténou a snaží se zachytit signál z vysílačky. Jakmile je signál zachycen, výzkumník hledá směr, z něhož se signál ozývá
nejsilněji (otáčením se) a následuje tento směr, přičemž neustále směr přicházejícího signálu upřesňuje. Když výzkumník určí prostor, z něhož signál přichází, může využít dohledání v blízkosti pomocí krátké citlivější antény přijímače. Příjem signálu může být však rušen nerovnostmi v terénu či příliš bujnou vegetací. Ideálně by měla být pozice vysílačky ověřena z více různých směrů. Nejčastěji používanou metodou je metoda triangulační.
Problémy využití metody radio-telemetrie -
Technika není možná použít u všech druhů zvířat (vzhledem k jejich životní strategii či tělesné velikosti).
-
Někteří vědci se domnívají, že obojky nebo i ušní známky mohou ovlivnit přirozené chování zvířete a proto výsledky zjišťované touto metodou neuznávají.
-
Metoda časově náročná.
-
Drahá technika.
Telemetrie u různých skupin obratlovců Obojživelníci Telemetrie obojživelníků je složitá, jelikož žijí zpravidla ve vodním prostředí, jsou malé velikosti, kůže slouží k dýchání a je poměrně vlhká a většina žije nočním životem. Z těchto důvodů byly vysílačky implantovány chirurgicky, řezem přímo do horního patra. Vysílač je většinou z hliníku, kvůli své menší hmotnosti a odolnosti oproti mědi. V roce 1981 Van Nuland a Claus prováděli sledování ropuchy obecné, kdy vysílačku umístili na popruh z latexu a připevnili žábě na záda. Nebyly pozorovány žádné změny v chování a tak byla tato metoda považována za úspěšnou.
Plazi Při zkoumání hadů jsou použité různé implantátové metody. Záleží na způsobu trávení a hmotnosti hada. (Je doporučováno implantovat vysílač o hmotnosti pouze do 3% celkové hmotnosti hada.) Je důležité si dobře načasovat vkládání implantátů, jelikož je had poikilotermní živočich a jeho zotavení po implantaci bude trvat déle.
Hlodavci Při telemetrii hlodavců jsou nejčastěji používány obojky. Obojek by měl být z odolného materiálu proti ohryzu. Měl by být dobře připevněn na krku hlodavce, aby eliminoval zaseknutí hlodavce o vegetaci a následné uškrcení. Například Smith a Whitney uvadí, že 25% hlodavců v jejich studii zemřelo, kvůli zaseknutí hlodavce do vegetace. Dalšími problémy při monitorování hlodavců pomocí obojků jsou např. podráždění kůže, ztráta ochlupení a následné napadení ektoparazity a také změny v chování. Od 1964 byla zavedena metoda používání také podkožních implantátů.
Netopýři U netopýrů je nejčastěji používáno k připevnění vysílače lepidlo. Vysílačka je přilepena na dorsální stranu těla. Pouze u kaloňů bývá vysílač připojován radioobojkem. Hmotnost vysílače by u netopýrů neměla přesáhnout 10% celkové hmotnosti zvířete.
Zdroje: -
Campbell, T., Wyckoff, Ch., Henke, S., Hewitt, D., Vercauteren, K. 2007. GPS telemetry collars: considerations efore you open your wallet. Proceedings of the 12th Wildlife Damage. Management Conference.
-
Clark, P. E., Johnson, D. E., Kniep, M. A., Jermann, P., Huttash, B., Wood, A., Johnson, M., McGillivan, C., Titus, K. 2006. An Advanced, Low-Cost, GPS-Based Animal Tracking System. Rangeland Ecology a Management, Vol. 59, No. 3: 334-340.
-
White, G. C., Garrott, R. A. 1990. Analysis of wildlife radio-tracking data. Academic Press, London.
-
Resources Information Standards Committee. Wildlife Radio-telemetry: Standards for Components of British Columbia's Biodiversity No. 5. 2008. [cit.2013-08-12] Dostupnné z: http://www.ilmb.gov.bc.ca/risc/pubs/tebiodiv/wildliferadio/
-
Ryan, J. M. 2011. Mammalogy Techniques Manual. 2nd edition, Lulu, Raleigh, NC.
-
http://www.alkawildlife.eu/page.php?mx=18_zpravy&ax=52_telemetrie-vyder-vceske-kanade-dacicko&lx=cz&ft=&us=
-
http://www.ilmb.gov.bc.ca/risc/pubs/tebiodiv/wildliferadio/rtelml20-01.htm
-
http://www.biotrack.co.uk/tagchooser.php
OBRAZOVÁ PŘÍLOHA
Typy telemetrických vysílaček dollar cable-tie
Coded transmiters
backpack
Nano tags
necklace
Pico pip
tailmount
Radio cracking receiver
Data logging receiver
(zdroj: http://www.biotrack.co.uk/tagchooser.php)
Telemetrický obojek (collar) na plchovi velkém (Glis glis) (foto: Evžen Tošenovský)
Použití telemetrického přijímače v terénu (foto: Monika Kukalová)
