Animal migration tracking

Animal migration tracking is used in wildlife biology, conservation biology, ecology, and wildlife management to study animals' behavior in the wild. One of the first techniques was bird banding, placing passive ID tags on birds legs, to identify the bird in a future catch-and-release. Radio tracking involves attaching a small radio transmitter to the animal and following the signal with a RDF receiver. Sophisticated modern techniques use satellites to track tagged animals, and GPS tags which keep a log of the animal's location. With the Emergence of IoT the ability to make devices specific to the species or what is to be tracked is possible. One of the many goals of animal migration research has been to determine where the animals are going; however, researchers also want to know why they are going "there". Researchers not only look at the animals' migration but also what is between the migration endpoints to determine if a species is moving to new locations based on food density, a change in water temperature, or other stimulus, and the animal's ability to adapt to these changes. Migration tracking is a vital tool in efforts to control the impact of human civilization on populations of wild animals, and prevent or mitigate the ongoing extinction of endangered species.

In the fall of 1803, American Naturalist John James Audubon wondered whether migrating birds returned to the same place each year. So he tied a string around the leg of a bird before it flew south. The following spring, Audubon saw the bird had indeed come back.

Scientists today still attach tags, such as metal bands, to track movement of animals. Metal bands require the re-capture of animals for the scientists to gather data; the data is thus limited to the animal's release and destination points.

Las tecnologías recientes han ayudado a resolver este problema. Algunas etiquetas electrónicas emiten señales repetitivas que son captadas por dispositivos de radio o satélites , mientras que otras incluyen etiquetas de archivo (o registradores de datos). Los científicos pueden rastrear la ubicación y el movimiento de los animales etiquetados sin necesidad de recapturarlos utilizando esta tecnología RFID o satélites. Estas etiquetas electrónicas pueden proporcionar una gran cantidad de datos. Además, las tecnologías modernas son más pequeñas, lo que minimiza el impacto negativo de la etiqueta en el animal. ^{[ 1 ]}

Los recientes avances en tecnología de rastreo han mejorado la capacidad de monitorear la migración animal sin necesidad de recapturarla. Wildlife Drones , una empresa australiana, desarrolló un sistema de radiotelemetría basado en drones para rastrear especies pequeñas y móviles como el loro veloz, una de las aves más amenazadas de Australia. Los métodos de rastreo tradicionales para estas especies implicaban etiquetas de radio de muy alta frecuencia ( VHF ) y rastreo manual con receptores portátiles, que eran laboriosos y de alcance limitado. El sistema permite a los investigadores recopilar datos de forma remota de múltiples animales etiquetados a grandes distancias, aumentando la eficiencia y la efectividad del monitoreo de la vida silvestre. ^{[ 2 ]}

El seguimiento de un animal mediante radiotelemetría implica dos dispositivos. La telemetría , en general, implica el uso de un transmisor que se adhiere al animal y emite una señal en forma de ondas de radio , al igual que una estación de radio . ^{[ 3 ]} Un científico podría colocar el transmisor alrededor del tobillo , cuello , ala , caparazón o aleta dorsal del animal . Alternativamente, podrían implantarlo quirúrgicamente, ya que los transmisores de radio internos tienen la ventaja de permanecer intactos y funcionar durante más tiempo que los implantes tradicionales, al estar protegidos de las variables ambientales y el desgaste. ^{[ 4 ]} El transmisor suele utilizar una frecuencia en la banda VHF , ya que las antenas en esta banda son convenientemente pequeñas. Para ahorrar energía de la batería, el transmisor generalmente emite pulsos breves, quizás uno por segundo. Un receptor de radio especializado llamado receptor de radiogoniometría (RDF) capta la señal. El receptor suele estar en un camión , un ATV o un avión . ^{[ 3 ]} El receptor tiene una antena direccional (generalmente una antena Yagi simple ) que recibe con mayor intensidad desde una sola dirección, y algún medio para indicar la intensidad de la señal recibida, ya sea mediante un medidor o por el volumen de los pulsos en los auriculares. La antena se gira hasta que la señal de radio recibida sea más fuerte; entonces la antena apunta hacia el animal. Para rastrear la señal, el científico sigue al animal usando el receptor. Este método de rastreo por radio se puede usar para rastrear al animal manualmente, pero también se usa cuando los animales están equipados con otras cargas útiles. El receptor se usa para localizar al animal y recuperar la carga útil.

Otra forma de seguimiento por radio que se puede utilizar, especialmente en el caso de la migración de aves pequeñas, es el uso de geolocalizadores o "geologgers". ^{[ 5 ]} Esta tecnología utiliza un sensor de luz que registra los datos del nivel de luz a intervalos regulares para determinar una ubicación en función de la duración del día y la hora del mediodía solar. ^{[ 5 ]} Si bien existen ventajas y desventajas al utilizar este método de seguimiento, es uno de los pocos medios prácticos para rastrear aves pequeñas a largas distancias durante la migración. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Los transpondedores integrados pasivos (PIT) son otro método de telemetría utilizado para rastrear los movimientos de una especie ^{[ 5 ].} Los transpondedores integrados pasivos, o "etiquetas PIT", son etiquetas electrónicas que permiten a los investigadores recopilar datos de un espécimen sin necesidad de recapturarlo ni manipularlo. ^{[ 7 ].} Los datos se capturan y monitorean mediante antenas de interrogación electrónicas, que registran la hora y la ubicación del individuo. ^{[ 7 ].} Las etiquetas PIT son un método de rastreo humanitario que presenta un bajo riesgo de infección o mortalidad debido al contacto limitado necesario para monitorear los especímenes. También son rentables, ya que pueden usarse repetidamente si surge la necesidad de retirar la etiqueta del animal. ^{[ 8 ].}

La red de seguimiento de fauna silvestre Motus es un programa de Birds Canada que se lanzó en 2014 en Estados Unidos y Canadá. Para 2022, contaba con más de 40.000 transmisores en diversos animales, principalmente aves, y se habían instalado 1.500 estaciones receptoras en 34 países, concentrándose la mayoría de los receptores en Estados Unidos y Canadá.

Los receptores pueden colocarse en satélites que orbitan la Tierra , como ARGOS . Se utilizan redes, o grupos, de satélites para rastrear animales. Cada satélite de la red capta señales electrónicas de un transmisor en el animal. En conjunto, las señales de todos los satélites determinan la ubicación precisa del animal. Los satélites también rastrean la trayectoria del animal mientras se desplaza. El rastreo satelital es especialmente útil porque los científicos no tienen que seguir al animal ni recuperar la etiqueta para obtener datos sobre su ubicación actual o pasada. Las redes satelitales han rastreado la migración y los movimientos territoriales de caribúes , tortugas marinas , ^{[ 9 ]} ballenas , tiburones blancos , focas , elefantes , águilas calvas , águilas pescadoras y buitres . Además, se utilizan etiquetas de archivo satelital emergentes en mamíferos marinos y diversas especies de peces. Existen dos sistemas principales: el mencionado Argos y el GPS . ^{[ 10 ]} Gracias a estos sistemas, los conservacionistas pueden encontrar los sitios clave para las especies migratorias. ^{[ 10 ]} Otra forma de seguimiento por satélite sería el uso de telemetría acústica . Esto implica el uso de etiquetas electrónicas que emiten sonido para que los investigadores puedan rastrear y monitorear a un animal en tres dimensiones, lo cual es útil en casos en los que se rastrean grandes cantidades de una especie a la vez. ^{[ 11 ]}

El IoT (Internet de las Cosas) se perfila como un recurso prometedor para el futuro del seguimiento e investigación de la vida silvestre. Esta tecnología abarca desde redes de sensores LPWA de bajo consumo y amplio alcance , adheridas a la fauna silvestre mediante adhesivos seguros, hasta cámaras conectadas a internet que utilizan aprendizaje automático para identificar imágenes de interés y categorizar las fotografías. Con LPWA, las aplicaciones son infinitas. Solo se requiere desarrollar sensores que se adhieran a cualquier animal. Gracias a su bajo consumo, el cambio de baterías resulta menos problemático. El programa Where's The Bear es un software de monitoreo de vida silvestre desarrollado por el Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de California en Santa Bárbara. Utilizan cámaras como sensores y aprendizaje automático para cuantificar las fotografías, transformándolas en imágenes vacías provocadas por el viento y la lluvia. En su lugar, registran las imágenes de diferentes especies animales. Para agilizar el entrenamiento del algoritmo, utilizaron fotografías editadas con animales insertados en la toma de los sensores para detectar las distintas especies. Este entrenamiento permitió aumentar la precisión de la tecnología, reduciendo los falsos positivos y los falsos negativos. Este método aumentó la capacidad de categorizar las fotos de animales, demostrando ser una nueva tecnología con gran potencial para ser utilizada por grandes grupos de personas con fines comerciales y públicos.

Los isótopos estables son uno de los marcadores intrínsecos utilizados para estudiar la migración de animales. ^{[ 12 ]} Una de las ventajas de los marcadores intrínsecos en general, incluido el análisis de isótopos estables, es que no requiere que un organismo sea capturado y marcado y luego recapturado en un momento posterior. Cada captura de un organismo proporciona información sobre dónde ha estado en función de su dieta. Los tres tipos de marcadores intrínsecos que se pueden utilizar como herramientas para estudios de migración animal son: (1) contaminantes, parásitos y patógenos , (2) oligoelementos y (3) isótopos estables. Ciertas regiones geográficas tienen proporciones específicas de isótopos estables que afectan la química de los organismos que se alimentan en esos lugares, esto crea "isopaisajes" que los científicos pueden utilizar para comprender dónde se ha estado alimentando el organismo. Para utilizar con éxito el análisis de isótopos estables, deben cumplirse un par de requisitos previos: (1) el animal debe tener al menos un isótopo ligero de interés en tejidos específicos que puedan ser muestreados (esta condición casi siempre se cumple, ya que estos isótopos ligeros son componentes básicos de la mayoría de los tejidos animales), y (2) el organismo necesita migrar entre regiones isotópicamente diferentes y estos isótopos deben retenerse en el tejido para que se puedan medir las diferencias. ^{[ 12 ]}

El análisis de isótopos estables tiene muchas ventajas y se ha utilizado en organismos terrestres y acuáticos. Por ejemplo, se ha confirmado que el análisis de isótopos estables funciona para determinar las zonas de alimentación de las tortugas bobas que anidan . ^{[ 13 ]} Se utilizó telemetría satelital para confirmar que la ubicación derivada del análisis era precisa y correspondía a los desplazamientos reales de estas tortugas. Esto es importante porque permite utilizar muestras de mayor tamaño en los estudios de migración, ya que la telemetría satelital es costosa y se pueden tomar muestras de tejido , sangre y huevos de las tortugas hembras que ponen huevos. ^{[ 13 ]}

Las etiquetas electrónicas están proporcionando a los científicos una imagen completa y precisa de los patrones migratorios . Por ejemplo, cuando los científicos utilizaron transmisores de radio para rastrear una manada de caribúes , descubrieron dos cosas importantes. Primero, descubrieron que la manada se desplaza mucho más de lo que se creía. Segundo, descubrieron que cada año la manada regresa prácticamente al mismo lugar para parir . Esta información habría sido difícil o imposible de obtener con etiquetas de tecnología básica.

El seguimiento de las migraciones es una herramienta importante para comprender mejor las especies y protegerlas . Por ejemplo, los manatíes de Florida son una especie en peligro de extinción y, por lo tanto, necesitan protección. El seguimiento por radio demostró que los manatíes de Florida pueden llegar hasta Rhode Island durante sus migraciones. Esta información sugiere que podrían necesitar protección a lo largo de gran parte de la costa atlántica de Estados Unidos. Anteriormente, los esfuerzos de protección se centraban principalmente en la zona de Florida.

Tras el derrame de petróleo de BP , los esfuerzos para rastrear animales se han intensificado en el Golfo. La mayoría de los investigadores que utilizan etiquetas electrónicas solo tienen unas pocas opciones: etiquetas satelitales emergentes, etiquetas de archivo o etiquetas satelitales. Históricamente, estas etiquetas solían ser costosas y podían costar varios miles de dólares cada una. Sin embargo, gracias a los avances tecnológicos actuales, los precios permiten ahora a los investigadores etiquetar a más animales. Con este aumento en el número de especies e individuos que se pueden etiquetar, es importante registrar y reconocer los posibles efectos negativos que estos dispositivos podrían tener. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

• "Seguimiento por satélite". Espacio hoy .
• Tomkiewicz Jr, Stanley. "Rastreo de animales salvajes." telónica.
• Zanoni, Mary. "Identificación de animales." Cuenca de Klamath.
• "John James Audubon." Audubon. Sociedad Nacional Audubon, Inc.
• "Seguimiento satelital de aves migratorias". Centro de Investigación Ecológica Occidental.
• "El seguimiento por satélite amenaza a los manatíes." Space Today .
• "Seguimiento de los movimientos de los manatíes". Club Salvemos al Manatí.
• "Actualizaciones sobre la migración de los manatíes". Viaje al norte. Aprendiz.
• Entrevista radiofónica: Robert y Kirk Miner recuerdan a su abuelo, Jack Miner, y hablan sobre el Santuario de Aves Migratorias Jack Miner. Emitido originalmente el 1 de febrero de 2008.
• Sistema Argos