Оценка численности косаток в районе Авачинского залива на основании данных фотоидентификации

Оценка численности косаток (Orcinus orca) в районе Авачинского залива (восточная Камчатка, Россия) на основании данных фотоидентификации

1. Волков А.Е., 2,3. Бурдин А.М., 4.Сато Х., 5.Хойт Э.

1. Дальневосточный Государственный Университет, Владивосток
2. Камчатский филиал Тихоокеанского института Географии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский.
3. Alaska SeaLife Center, Seward, Alaska, USA.
4. Far East Russia Orca Project, Tokyo, Japan
5. Whale and Dolphin conservation Society, UK

Морские млекопитающие - важнейший элемент морских экосистем. Они занимают высшие трофические уровни в океанских цепях питания и участвуют в процессах саморегуляции океанических экосистем. Косатка (Orcinus orca) - единственный представитель китообразных, питающийся наряду с рыбой и головоногими молюсками, теплокровными животными. Поэтому, особенно важно иметь четкие представления об основных популяционных характеристиках этого вида морских млекопитающих. Однако, сведений о численности, характере распределения и сезонных миграциях косатки в российских водах крайне мало.
Ввиду того, в настоящее время усилился пресс на косаток, обитающих у Камчатского полуострова, где производится их отлов, сопровождаемый распугиванием и гибелью животных как в сетях при поимке, так и при дальнейшей передержке, важно иметь точные знания о численности этого вида. До настоящего времени таких знаний не существует, и разрешения на добычу косаток выдаются без должных научных обоснований.
В 1999-2003 гг., проводилось изучение косатки у юго-восточного побережья Камчатки, преимущественно в районе Авачинского залива (Бурдин и др., 2004а; Бурдин и др., 2004б). За пять лет исследований выполнен значительный объем работ и создан большой фотокаталог идентифицированных животных. Анализ полученных фотографий, кроме индивидуального распознавания, позволяет также установить численность косаток обитающих в районе исследований.
Впервые метод фотоидентификации был использован для установления численности косаток на западном побережье США и Канады (Bigg, et al., 1983; Ford, and Ellis, 1999; Ford et al., 2000; Matkin et al., 1999). Суть метода заключается в фотографировании всех косаток встреченных в определенном районе. Эти работы показали, что экспертные оценки численности как правило, оказываются сильно завышенными (например в 3-5 раз для острова Ванкувер). Оказалось, что в районе от острова Ванкувер до Аляски обитает всего около 1200 особей представленных семью репродуктивно изолированными популяциями. Популяционная структура и численность косаток в западной (азиатской части) северной Пацифики неизвестна.
В настоящей работе впервые предпринята попытка на основании фотографий полученных в период с 1999 по 2003 год, рассчитать численность косаток обитающих в районе Авачинскоого залива. Сбор данных проводился в летние месяцы (июнь-август) и начале сентября. Методика работ с лодки более подробна описана в настоящем сборнике (Бурдин и др. 2004а).
Индивидуальное распознавание особей проводили по форме и расположению седловидного пятна, а также по размеру и форме спинного плавника. Для анализа использовались фотографии только левой стороны животных. Всего в Авачинском заливе за все пять лет идентифицировано 121 животное. 84 (69,4%) косатки встречали более одного раза, из них 76 повторно встречены в разные сезоны.
Численность оценивалась так называем методом мечения и повторного отлова (mark-recapture), который основывается на мечении особи (в нашем случае это фотоидентификация, т.е. используются естественные метки), и на последующем обнаружении помеченной особи (повторная фотоидентификация).
Основой этого метода является на индекс Линкольна-Петерсена:

, где:
N - оценка численности особей в популяции,
n₁ - число выпущенных перед контрольным учетом меченых особей,
n₂ - размер выборки контрольного учета,
m - число меченых особей в выборке контрольного учета.
Этот простой способ, основывающийся на двух выборках, применим только для оценивания закрытой популяции, или если во время исследований не происходит гибели или рождения особей, а также эмиграции и иммиграции.
При анализе открытых популяций применяются более сложные вероятностные модели. Основными параметрами таких моделей являются оценки двух типов вероятности: первая

i- вероятность того, что животное не погибнет и не эмигрирует из района исследований с момента времени i по момент i+1; вторая pi - вероятность того, что если животное не погибло и не эмигрировало из района исследований в момент времени i, то оно попадет в выборку, проводящуюся в это время (Cooch and White 2001).
Вторая вероятность, по сути, показывает, какая доля животных в популяции попала в выборку. Поэтому, зная ее можно оценить количество особей в популяции:

, где:
N_i - численность особей во время i-той выборки,
n_i - число животных попавших в i-тую выборку.
Параметры

i и pi оценивались через модель Cormack-Jolly-Seber (CJS), а так же через три разновидности (модель A, модель A' и модель B) модели Jolly-Seber, которая позволяет напрямую найти численность (Cooch and White 2001). Расчеты производились с помощью программы Mark 3.2 - для модели CJS, и программы Jolly - для модели Jolly-Seber. Результаты расчетов численности представлены на рисунке 1.

Рис.1. Результаты расчета численности косаток в Авачинском заливе по четырем различным моделям

В модели CJS параметр

i принят за константу. Он оказался практически равен единице. Эта модель не позволяет найти значение параметров в первый период исследований. Модель A - представляет собой полную модель Jolly-Seber. Которая учитывает как пополнение (рождение и иммиграция), так и убытие (гибель и эмиграция) особей в популяции, а также допускает изменение этих параметров со временем. Модель A' - является упрощенным вариантом модели Jolly-Seber, в котором не учитывается пополнение популяции. Модель B также является одним из вариантов модели Jolly-Seber, в котором параметр

i принят за постоянную величину.
Все модели дают более низкие оценки для 2000-го, 2001-го года, и более высокие для 2002, а также 2003 (модели CJS и B). Самые высокие оценки дает модель A' с максимумом в 2002 году - 160 (126-193 с 95% доверительным интервалом).
Таким образом, расчеты численности косаток произведенные по двум моделям (модели CJS и B) дают весьма сходные результаты полученные при простом многолетнем идентифицировании косаток обитающих в районе Авачинского залива у юго-восточной Камчатки (121 особь). Численность косаток оказалась значительно ниже, чем предполагалось. Учитывая также, что популяционная структура и структура семейных групп косаток у восточной Камчатки до настоящего времени не изучена, любое изъятие животных может привести к отрицательным последствиям для этого вида.

Список использованных источников

Бурдин А.М., Хойт Э.,Сато Х., Тарасян К.К., Филатова О.В. 2004а. Резидентные косатки (Orcinus orca) юго-восточного побережья Камчатки. Морские млекопитающие голарктики III. 11-17 Октября 2004 г. Коктебель, Крым Украина.
Бурдин А.М., Хойт Э.,Сато Х. 2004б. Проект по изучению косатки (Orcinus orca) в Дальневосточных морях России: Результаты первых лет исследований. Морские млекопитающие голарктики III. 11-17 Октября 2004 г. Коктебель, Крым Украина.
Cooch, E.; White, G. 2001: Program Mark: analysis of data from marked individuals: "A gentle introduction". http://www.cnr.colostate.edu/~gwhite/mark/mark.html
Bigg, M.A., MacAskie, I., Ellis, G.M. 1983. Photo-Identification of Individual Killer Whales. Whale Watcher: 3-5, The journal of American Cetacean Society. pp. 254-268
Ford, J. K.B. and Greame M. Ellis. 1999. Transients. Mammal-Hunting Killer Whales. UBC Press, Vancouver. PP. 1-96.
Ford, J. K.B., Graeme M. Ellis, Kenneth C. Balcomb. 2000. Killer Whales Second Edition. The natural history and genealogy of Orcinus orca in British Columbia and Washington. UBC Press, Vancouver. PP 1-104.
Matkin, Craig O., Graeme Ellis, Eva Saulitis, Lance Barrett-Lennard and Dena Matkin. 1999. Killer Whales of Southern Alaska. North Gulf Oceanic Society, Homer, Alaska. PP 1-96.