Последние 300 лет соседство с людьми оказалось для китов особенно тяжелым. По историческим меркам их массовый промысел прекратился буквально вчера, но киты продолжают умирать просто потому, что в океане стало слишком много судов. Недостаточно прекратить охотиться на них — нужно делать что‑то еще. Что же именно?
Проблема
Северный гладкий кит — один из наиболее уязвимых видов, который находится на грани исчезновения. Эти крупные (до 18 м и 100 т) морские млекопитающие отличаются от других китообразных тем, что медленно плавают и гораздо больше подвержены гибели от последствий человеческой деятельности. В частности, они нередко умирают от ран, нанесенных гребными винтами, и запутываются в рыболовецких сетях. Сейчас их осталось всего около 370 особей, причем способных к размножению самок среди них лишь порядка 70. Чтобы представить себе темпы воспроизведения их популяции, достаточно сказать, что в 2023 году родилась лишь дюжина телят.
Ареал обитания северных гладких китов приходится на Северо-Западную Атлантику и значительно пересекается с зонами коммерческого и рекреационного судоходства. Киты живут у восточного побережья Северной Америки круглый год, но больше всего их там с конца осени до начала лета. Телята рождаются в южных акваториях США, и самки с детенышами проводят много времени у самой поверхности. Кроме того, у этого вида нет спинного плавника, поэтому животных трудно заметить, особенно когда на воде рябь или волны. До недавних пор снизить смертность этих китов от контакта с судами можно было лишь двумя способами: менять маршруты и ограничивать скорость.
Решения
Опираясь на научные данные, Национальная администрация по океану и атмосфере США (NOAA) определила так называемые сезонные области (SMA) — критически важные для жизни гладких китов участки океана, где они пасутся, размножаются и мигрируют. В 2008 году там установили жесткое ограничение скорости — не более 10 узлов. Изначально оно касалось всех судов длиной свыше 65 футов. Однако этого оказалось недостаточно, и в 2022 году NOAA заявила о том, что рассматривает возможность распространения этих правил на лодки длиной от 35 футов. Будучи сопоставимыми с китами по габаритам, они вполне способны серьезно ранить винтами даже крупных особей, и большинство столкновений заканчивается для последних смертью. Новые ограничения затронули бы порядка 16 000 судов, почти 60% из которых — прогулочные.
.jpeg)
Хотя эта оценка NOAA приблизительная, она все же отражает порядок цифр и свидетельствует о том, что изменения, если их примут, коснутся очень многих любителей отдыха на воде. Кроме того, NOAA ввела понятие динамических областей (DMA). Это зоны акватории площадью 15 × 15 миль, где недавно заметили трех или более гладких китов. DMA обновляются каждые 15 суток на основе данных наблюдений, которые передают в NOAA ученые, моряки и др. В отличие от SMA, снижение скорости в DMA пока добровольное, но, как выяснилось, далеко не все судоводители идут на это. Поэтому NOAA также планирует ввести там жесткий лимит 10 узлов.
В яхтенной индустрии отреагировали на готовящиеся изменения стремлением найти дополнительные способы защитить китов от контакта с прогулочными судами. Ведущие производители оборудования объединились в группу Whale and Vessel Safety Taskforce (WAVS), чтобы искать существующие и разрабатывать новые технические решения, способные снизить вероятность столкновений. Начинать с нуля им не пришлось, поскольку уже довольно давно существуют способы обнаруживать предметы на поверхности и в толще воды. Сегодня прогресс в этом направлении стремительный, в том числе благодаря машинному обучению, искусственному интеллекту (ИИ) и компактным чипам, позволяющим совмещать различные технологии в небольших устройствах. По словам Тодда Талли, директора Atlantic Marine Electronics, за четверть века работы с морской электроникой он не видел ничего подобного тому, что сейчас происходит в этом секторе: некогда изолированные приборы сливаются во взаимосвязанные системы, существенно повышая безопасность и удобство в сфере судоходства.
Инструменты
Ученые и NOAA применяют различные методики мониторинга популяции северных гладких китов: отслеживают их скопления с самолетов, дронов и спутников, используют гидроакустические буи, метят животных с помощью радиомаяков. В свою очередь участники WAVS работают в трех основных направлениях. Во-первых, они ищут способы объединять эту информацию и оперативно доводить ее до яхтенных капитанов. Во-вторых, совершенствуют средства обнаружения китов, установленные непосредственно на судах. Среди них обычные и тепловые камеры, радары, впередсмотрящие эхолоты и другие устройства. Наконец, третий вектор подразумевает профилирование и классификацию прогулочных судов по степени риска столкновения с китами. Последняя зависит не только от скорости, но также от длины и обводов корпуса, типа пропульсивной системы и особенностей движения.
Глаза и уши
Одним из наиболее эффективных инструментов для обнаружения китов остаются тепловые камеры. «Эта технология существует уже более полувека, однако до сих пор многие яхтсмены-любители считают, что она полезна только ночью, в полной темноте, — поясняет Том Миланетти, старший менеджер по продажам Teledyne FLIR Maritime. — Это, конечно, так, но и днем она помогает не хуже. Тепловые камеры работают в инфракрасном диапазоне и переводят ИК-излучение в видимое изображение. Они способны увидеть любой объект, температура которого выше абсолютного нуля. Даже лед излучает энергию в ИК-спектре, и тепловые камеры его регистрируют. Видимый свет никак не мешает им, поэтому днем они функционируют ничуть не хуже. Это особенно важно, когда солнце находится низко над горизонтом и светит прямо в глаза, усложняя поиск китов».
Датчик такой камеры, по сути, создает тепловую карту, где каждому пикселю соответствует определенный цвет (или тон, если изображение черно-белое) в зависимости от интенсивности попавшего на него излучения. В общем случае более теплые объекты сцены выглядят на картинке светлее и ярче, тогда как холодные затемнены. За счет этого создается контраст между объектами и фоном. Тепловая камера прекрасно различает не только теплокровных животных, но даже нефтяную пленку на поверхности воды, которую очень сложно заметить невооруженным глазом.
Инфракрасные камеры различаются по своим возможностям, и выбирать их нужно под конкретные цели. Главное, помнить, что по ряду причин ни одна доступная на рынке модель не покрывает весь используемый ИК-спектр (0,75–12 мкм). Также стоит иметь в виду, что камеры, работающие в ближнем ИК-диапазоне (0,75–1,00 мкм), хотя и полезны в условиях низкой освещенности, не являются тепловыми и не обеспечивают должный уровень контраста в темноте. Наиболее чувствительные модели оснащены системой активного охлаждения датчика и работают в середине ИК-диапазона (3–5 мкм). Правда, они и значительно дороже популярных среди судовладельцев камер дальнего диапазона (8–12 мкм), в котором начинают излучать объекты с температурой около 0 °C.
На каком расстоянии тепловая камера позволяет увидеть кита? Это зависит от нескольких факторов. Прежде всего, от площади той части его туловища, которая показалась над поверхностью. Дело в том, что тепловизоры не могут различать погруженные объекты даже на сантиметровой глубине. Кроме того, влияют такие технические параметры камеры, как формат и разрешение сенсора (чем больше, тем лучше); горизонтальное поле зрения объектива (с «дальнозоркими» телеобъективами начинаются сложности на волнах, поэтому оптимальный угол составляет 18–24°); наличие активной (гироскопической) стабилизации изображения и анализа видеопотока. Также большое значение имеют погодные условия (в плотном тумане дистанция обнаружения сокращается) и угол, под которым камера направлена на воду (чем выше она установлена, тем лучше). При благоприятном стечении обстоятельств рабочая дистанция превышает милю.
Обработка данных с камеры с помощью ИИ позволяет значительно ускорить распознавание китов и других опасных для судоходства объектов. Одним из пионеров этого направления является компания SEA.AI, выпускающая собственную линейку «умных» камер. Сравнительно недавно она представила модуль машинного зрения под названием Brain, который может обрабатывать изображения с тепловизоров других брендов, определять на них объекты, классифицировать их и выводить предупреждение на картплоттер. Более того, современные тепловые камеры можно легко сопрягать с радарами, и когда последние замечают кита, камера получает сигнал и дальше уже сама автоматически «ведет» его.
В отдельный класс устройств попадают впередсмотрящие 3D-эхолоты, которые умеют различать объекты в толще воды по ходу движения судна. Лидирует в этом секторе компания FarSounder со своими эхолотами Argos. Выбирая такой прибор, нужно учитывать, что китообразные общаются с помощью звука, и слуховой порог у разных видов неодинаков. У крупных усатых китов он лежит в области ниже 40 кГц, тогда как у мелких зубатых — выше 130 кГц. Эта тема достаточно хорошо изучена, и NOAA определила допустимые пределы акустического раздражения, которое вызывает обратимые изменения поведения китов или приводит к физическим последствиям. Эхолоты Argos настроены так, что их звуковые волны не вредят китам, если не подходить к ним ближе чем на 91 м. Это в США и так запрещено законом, а для особо ранимого северного гладкого кита защитный буфер в пять раз больше и составляет 457 м.
Говорит и показывает
Большую роль в интеграции всех этих технологий играют многофункциональные дисплеи (МФД), поэтому их производители составляют важную часть WAVS. Чтобы эффективно объединять разные приборы и наиболее полно выводить их данные, МФД должен соответствовать следующим техническим требованиям: иметь максимальную диагональ (в разумных рамках для конкретной консоли); нести по несколько Ethernet-, HDMI- и USB-портов; поддерживать стандарт NMEA 2000 (в первую очередь для работы с AIS) и беспроводную связь Wi-Fi.
Во флагманских моделях все это обычно есть, но если вы ограничены габаритами приборной панели и вынуждены ставить компактный МФД, подумайте заранее, какие порты будут для вас наиболее критичны. Для умножения сетевых и последовательных портов можно использовать внешние концентраторы (хабы). Видеоразъемы HDMI тоже важны, поскольку через них подключают, например, впередсмотрящие эхолоты, а порты USB требуются для обеспечения интерактивного взаимодействия с их датчиками. Также на борту крайне желательно организовать постоянный доступ к интернету, чтобы в любой момент получать обновления карт.
Отдельно стоит сказать о приемниках и передатчиках AIS, так как в ближайшем будущем эта инфраструктура продолжит стремительно развиваться, и ее роль в информировании о китах будет только возрастать. Уже сегодня AIS позволяет отправлять предупреждения судам, которые находятся в определенной зоне, и несколько компаний в США практикуют это.
.jpeg)
Также нельзя недооценивать важность качественной картографии. Хорошие электронные карты обязательно содержат актуальную информацию о зонах обитания китов, маршрутах их сезонных миграций, напоминание об ограничениях из действующего законодательства. Например, в этом году Garmin добавила в свои карты Navionics+ опцию отображения DMA. Как только судно входит в динамическую зону, где стоит замедлиться и повысить внимание, на экране МФД или мобильного гаджета появляется соответствующее предупреждение. Более того, новые картплоттеры Garmin позволяют обновлять DMA прямо через свой интерфейс, чтобы всегда иметь перед глазами актуальную информацию от NOAA.
Наконец, некоторые МФД могут даже выводить на экран данные из мобильных приложений вроде Whale Alert, когда они сопряжены со смартфоном или планшетом.
.jpeg)
Если вспомнить, как быстро в современных автомобилях прижились адаптивные системы помощи водителю, в частности система предупреждения столкновений, то можно гарантировать, что и яхты пойдут по этому пути. Вполне возможно, те из них, которые лучше оснащены, совсем скоро смогут автоматически делиться данными о встречах с крупными морскими млекопитающими со всеми судами в округе. И тогда киты, причем не только северные гладкие, станут реже гибнуть. К этому стремятся NOAA, WAVS и тысячи неравнодушных людей по всему миру. Так почему бы не помочь им?
