На світанку над островом Сан-Хуан група вчених стояла на палубі баржі, розкручуючи понад милю оптоволоконного кабелю у крижану воду моря Саліш. Працюючи при світлі налобного ліхтаря, дослідники акуратно опускали волокна від скелястого берега до морського дна — місця проживання місцевих косаток.
Їхня гіпотеза полягає в тому, що тонесенькі волокна, які передають інтернет-сигнали, можна перетворити на безперервний підводний мікрофон для фіксації клацань, покликів і свистів китів. Ці дані можуть пролити світло на те, як морські ссавці реагують на судноплавний трафік, дефіцит їжі та зміни клімату. Якщо експеримент вдасться, тисячі миль оптоволоконних кабелів, що вже пронизують океанічне дно, можна трансформувати у масштабну мережу для моніторингу морського середовища, котра може стати потужним інструментом для збереження природи у світі.
### Перетворення інтернет-кабелів на датчики океану
Технологія під назвою Distributed Acoustic Sensing (DAS), розроблена для контролю стану трубопроводів і виявлення технічних несправностей, нині адаптується дослідниками Університету Вашингтона для прослуховування океанічних звуків. На відміну від звичайних гідрофонів, що фіксують звук лише з однієї точки, DAS перетворює весь кабель на один великий сенсор, що дає можливість визначати точне розташування тварин і напрямок їх руху.
Професор Шіма Абаді з Університету Вашингтона Ботелл та Школи океанографії зауважує:
– “Ми можемо уявити, що уздовж кабелю розміщено тисячі гідрофонів, що безперервно записують звуки.”
– “Це дозволить нам знати, де знаходяться тварини, і краще вивчати їхні міграційні маршрути порівняно зі стандартними гідрофонами.”
Вже підтверджено ефективність технології для великих китів із вусами: під час тестів поблизу узбережжя Орегону було записано низькочастотні звуки малих і синіх китів за допомогою існуючих телекомунікаційних кабелів. Проте косатки становлять більший виклик, оскільки їхні клацання і зовнішні поклики мають високі частоти, на яких техніка досі не випробувалася. Нещодавно вчені розгорнули близько однієї милі волоконного кабелю в морі Саліш, щоб перевірити можливість моніторингу цих рідкісних тварин. Якщо експерименти увінчаються успіхом, 870 000 миль існуючих підводних кабелів у світі потенційно можна буде задіяти як всесвітню мережу для спостереження за океанічним життям.
### Загрози для вимираючих косаток
Статус цих тварин є вкрай тривожним. Косатки Південного Резидента, що регулярно відвідують море Саліш, знаходяться під загрозою вимирання, їхня чисельність становить приблизно 75 особин. Вони зіштовхнулися з потрійною загрозою, а саме:
– Підводний шумовий забруднювач,
– Токсичні забруднювачі,
– Нестача поживи.
Скотт Вайрс, президент організації Beam Reach Marine Science and Sustainability, яка розробляє відкриті акустичні системи для збереження китів, підкреслює:
“У нас є зникаючий вид косаток, що намагаються полювати на зникаючий вид лососів.”
Популяція лосося чінук, основного харчового ресурсу косаток, різко зменшилася. З 1984 року, коли Тихоокеанська комісія з лососевих почала їх моніторинг, кількість лосося скоротилася на 60% через:
– Руйнування природного середовища,
– Надмірний вилов,
– Загорожі дамб,
– Зміни клімату.
Для пошуку здобичі косатки використовують ехолокацію — швидкі клацання, що відбиваються від об’єктів у каламутній воді. Голоси суден можуть заглушати ці звуки, ускладнюючи китам полювання. Успішно впроваджена система DAS могла б надавати консерваційним організаціям дані в режимі реального часу для захисту тварин. Наприклад, якщо система визначить рух косаток південним напрямком у бік Сіетла та розрахує їхню швидкість, науковці можуть попередити операторів державних поромів штату Вашингтон про необхідність відкласти шумні роботи або знизити швидкість суден до проходження китів.
За словами Вайрса, така система:
– Допоможе організовувати динамічне управління,
– Сприятиме формуванню довгострокових політик,
– Сприятиме реальній користі для косаток.
Технологія також дозволить відповісти на фундаментальні питання про поведінку косаток, які наразі залишаються нерозгаданими, зокрема:
– Чи змінюється їхня комунікація в залежності від поведінкового стану,
– Як тварини співпрацюють під час полювання.
Вона може навіть стати інструментом для розпізнавання голосу конкретної косатки — аналогом системи голосового впізнання.
### Можливості підводного моніторингу по всьому світу
Потенціал застосування технології виходить далеко за межі моря Саліш. Загальна довжина підводних оптоволоконних кабелів на планеті становить приблизно 1,4 мільйона кілометрів — це величезна інфраструктура, яка вже готова для моніторингу океанів, потрібно лише її використати. Юта Масуда, директор наукових програм фонду Allen Family Philanthropies, що фінансує проєкт, зазначає:
– “Однією з головних проблем у захисті дикої природи, збереженні біорізноманіття та боротьбі зі змінами клімату є брак повноцінних даних.”
Час починає грати вирішальну роль: з січня набирає чинності Договір про зони відкритого моря (High Seas Treaty), який відкриває можливість створення нових морських охоронних територій в міжнародних водах. Водночас науковці ще не мають глибокого розуміння впливу людської діяльності на більшість океанічних видів та не знають, які райони потребують першочергового захисту. Обширні бази даних, які може забезпечити світова мережа підводних кабелів, здатні стати надійним фундаментом для визначення пріоритетів охоронних зона.
Масуда підкреслює:
“Ми вважаємо, що це має великий потенціал для заповнення найважливіших прогалин у знаннях.”
### Технічний виклик та старт досліджень
Повертаючись на баржу, команда стикнулася з крихкою операцією: злиття двох волокон оптоволокна над коливними хвилями. Вчені докладали зусиль, щоб ідеально поєднати кінці волокон у спеціальному сплайсерах, пристрої, що точно вирівнює кінці та переплавляє їх за допомогою електричного струму. Коливання човна ускладнювали процес, і доводилося повторювати спроби до успіху. Зрештою, з’єднання виявилося надійним.
Вже незабаром дані почали надходити на береговий комп’ютер і відображатися у вигляді “водоспадних” графіків — каскадних візуалізацій, що показують зміну звукових частот у часі. Поруч були встановлені камери, спрямовані на воду, щоб у разі виявлення вокалізації дослідники могли співставити її з конкретною поведінкою тварини.
Все, що залишалося — це чекати на прибуття косаток.
