تتبع الحيوانات عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

يُعدّ تتبع الحيوانات باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من أكثر الطرق استخدامًا في مجال حماية الحياة البرية. ^{[ 8 ]} في هذه الطريقة، تُراقَب تحركات الحيوانات ومسارات هجرتها واستخدامها للموائل باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي. وتتيح الدقة المكانية والزمانية التي يوفرها نظام تتبع GPS تحديد الموائل الحيوية ومسارات الهجرة ومناطق التكاثر، وهي أمور ضرورية لبقاء الأنواع. وقد وُجِد أن هذه الطريقة مفيدة جدًا في حماية الأنواع المهددة بالانقراض، إذ تُتيح فرصة التتبع المستمر دون التعدي على موائلها.

في القطاع الزراعي، يُستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتتبع حركة الحيوانات ومراقبتها. ^{[ 9 ]} وقد ساهم ذلك في إدارة أنماط الرعي وضمان الاستخدام الأمثل للموارد المتاحة للمراعي، بالإضافة إلى ضمان تبني ممارسات زراعية مستدامة. ^{[ 9 ]} كما ساعدت أجهزة تحديد المواقع العالمي (GPS) في الكشف المبكر عن السلوك غير الطبيعي للحيوانات، والذي ينتج عادةً عن المرض أو الإصابة، مما يضمن إدارة صحة الحيوانات وكفاءة العمليات.

من المجالات التي استُخدمت فيها أجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مراقبة الحيوانات الأليفة، وخاصة تلك التي تُربى كحيوانات أليفة، مثل الكلاب والقطط. يضمن استخدام هذه الأجهزة لأصحاب الحيوانات الأليفة معرفة مكانها في حال ضياعها. ^{[ 10 ]} ويُعدّ استخدام أجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في حياة عامة الناس مؤشراً على إمكانية استخدام هذه التقنية خارج نطاق الأوساط العلمية والصناعية.

من بين المجالات التي استُخدمت فيها أجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مراقبة الحيوانات الأليفة، وخاصة تلك التي تُربى كحيوانات أليفة، مثل الكلاب والقطط. يضمن استخدام هذه الأجهزة لأصحاب الحيوانات الأليفة معرفة مكانها في حال ضياعها. ويُعدّ استخدام أجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في حياة عامة الناس مؤشراً على إمكانية استخدام هذه التقنية خارج نطاق الأوساط العلمية والصناعية.

يُعدّ تثبيت الطوق التقنية الأساسية عندما يكون لدى الحيوان بنية جسمية وسلوك مناسبين. تُستخدم أطواق التتبع عادةً حول رقبة الحيوان (بافتراض أن محيط رأسه أكبر من محيط رقبته) ^{[ 11 ]،} ولكن يمكن أيضًا تثبيتها على أحد أطرافه، ربما حول الكاحل. تشمل الحيوانات المناسبة لتثبيت الطوق حول الرقبة الرئيسيات، والقطط الكبيرة، وبعض أنواع الدببة، وغيرها. يُعدّ تثبيت الطوق على الأطراف فعالًا مع حيوانات مثل طائر الكيوي ، حيث يكون حجم قدمه أكبر بكثير من حجم كاحله. ^{[ 12 ]}

يمكن استخدام أحزمة التثبيت عندما يكون استخدام الطوق غير مناسب، كما هو الحال مع الحيوانات التي قد يتجاوز قطر رقبتها قطر رأسها. ومن أمثلة هذا النوع من الحيوانات الخنازير، والشياطين التسمانية ، وغيرها. وقد تحتاج الطيور الكبيرة ذات الرقاب الطويلة، مثل الإوز الرمادي، إلى حزام تثبيت لمنعها من إزالة العلامة. ^{[ 13 ]}

يُستخدم التثبيت المباشر على الحيوانات التي لا يمكن استخدام طوق لها، مثل الطيور والزواحف والثدييات البحرية .

في حالة الطيور، يجب أن يكون جهاز تحديد المواقع العالمي (GPS) خفيف الوزن للغاية لتجنب إعاقة قدرة الطائر على الطيران أو السباحة. عادةً ما يُثبّت الجهاز بالغراء، أو بالشريط اللاصق في حالات الاستخدام لفترات قصيرة ^{[ 14 ]} ، على جسم الطائر. سيسقط الجهاز تلقائيًا عند تغيير الطائر لريشه لاحقًا.

في حالة الزواحف مثل التماسيح والسلاحف ، يُعد لصق الوحدة على جلد الحيوان أو درعه باستخدام الإيبوكسي (أو مادة مماثلة) الطريقة الأكثر شيوعًا والتي تقلل من الشعور بعدم الراحة. ^{[ 15 ]}

في عمليات النشر على الثدييات البحرية مثل الفقمات أو الأوتوريدات ، يتم لصق الجهاز بالفراء ويسقط أثناء عملية التبديل السنوية . يجب أن تقاوم الوحدات المستخدمة مع السلاحف أو الحيوانات البحرية التأثيرات المسببة للتآكل لمياه البحر وأن تكون مقاومة للماء حتى ضغط يصل إلى 200 بار.

تشمل التطبيقات الأخرى تتبع وحيد القرن ، حيث يتم حفر ثقب في قرن الحيوان وزرع جهاز. بالمقارنة مع الطرق الأخرى، قد تعاني أجهزة الإرسال المزروعة من انخفاض في المدى نظرًا لأن كتلة جسم الحيوان الكبيرة قد تمتص جزءًا من الطاقة المرسلة.

كما توجد أيضاً أجهزة زرع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للثعابين الكبيرة، مثل تلك التي تقدمها شركة Telemetry Solutions .

جدولة دورة التشغيل - عادةً ما تسجل أجهزة تحديد المواقع العالمية (GPS) بيانات حول الموقع الدقيق للحيوان وتخزن القراءات على فترات زمنية محددة مسبقًا تُعرف بدورة التشغيل. من خلال ضبط الفاصل الزمني بين القراءات، يستطيع الباحث تحديد عمر الجهاز - فالقراءات المستمرة تستنزف طاقة البطارية بسرعة أكبر. في المقابل، قد توفر الفترات الزمنية الأطول بين القراءات دقة أقل على مدى فترة استخدام أطول. ^{[ 16 ]}

مؤقتات الإطلاق - يمكن برمجة بعض الأجهزة للإسقاط في وقت/تاريخ محدد بدلاً من الحاجة إلى إعادة التقاطها واسترجاعها يدويًا. وقد تكون بعضها مزودة بجهاز استقبال لاسلكي منخفض الطاقة يسمح بتفعيل الإطلاق التلقائي عن طريق إشارة عن بُعد.

يمكن عرض بيانات الموقع التي توفرها أجهزة تحديد المواقع العالمية (GPS) باستخدام حزم نظم المعلومات الجغرافية (GIS) مثل GRASS مفتوحة المصدر أو رسمها وإعدادها للعرض على شبكة الإنترنت العالمية باستخدام حزم مثل Generic Mapping Tools (GMT) و FollowDem (التي طورتها حديقة إكرين الوطنية لتتبع الوعل) أو Maptool .

يمكن استخدام البرامج الإحصائية مثل R لعرض البيانات وفحصها، وقد تكشف عن أنماط أو اتجاهات سلوكية.

تم ربط أجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بمحطة إرسال منصة Argos (PTT)، مما يُمكّنها من إرسال البيانات عبر نظام Argos، وهو نظام أقمار صناعية علمي قيد الاستخدام منذ عام 1978. ويمكن للمستخدمين تنزيل بياناتهم مباشرة من Argos عبر Telnet ومعالجة البيانات الأولية لاستخراج المعلومات المرسلة. ^{[ 17 ]}

في حال تعطل وصلة الإرسال عبر الأقمار الصناعية بسبب تلف الهوائي، قد يكون من الممكن اعتراض الإرسال الضعيف محليًا باستخدام جهاز استقبال وصلة الإرسال عبر الأقمار الصناعية. ^{[ 18 ]}

يمكن نقل بيانات موقع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عبر شبكة الهاتف المحمول GSM ، باستخدام رسائل SMS أو بروتوكولات الإنترنت عبر جلسة GPRS . ^{[ 19 ]} نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخاص بـ EPASTO مخصص لتتبع الأبقار وتحديد مواقعها.

يمكن إرسال بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عبر إشارات الراديو قصيرة المدى وفك تشفيرها باستخدام جهاز استقبال مخصص.

كان يُعتقد أن أطواق تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية (GPS) المستخدمة على الحيوانات تؤثر على سلوكها. وقد تم اختبار هذه النظرية على أفيال تعيش في حديقة حيوانات في الولايات المتحدة. درس الباحثون سلوك الأفيال مع الأطواق وبدونها في آن واحد، ولم يلاحظوا أي تغيير في سلوكها. ^{[ 20 ]}

أُجريت دراسة على قرود العواء ذات الرداء لمعرفة ما إذا كانت أطواق التتبع المزودة بسلسلة وكرة إلكترونية تؤثر على سلوكها. شملت الدراسة مراقبة مجموعة من إناث قرود العواء، بعضها مزود بأطواق والبعض الآخر بدونها. لم يُلاحظ فرقٌ يُعتد به إحصائيًا في سلوك المجموعتين، ولكن بعد انتهاء الدراسة، تبيّن أن القرود مصابة بجروح. تسببت الأطواق في تلف أعناق القرود؛ إذ عانى أحدها من خدوش طفيفة وتورم بسيط، بينما عانى أربعة قرود أخرى من جروح عميقة. وقد لوحظ التئام أنسجة اثنين من القرود المصابة بالجروح فوق موضع الطوق. ^{[ 21 ]}

يستخدم نظام تتبع الحيوانات عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تقنية الأقمار الصناعية لمراقبة الموقع في الوقت الفعلي وأنماط الحركة وسلوك الحيوانات البرية أو الأليفة، مما يساعد في البحث والحفاظ على البيئة وسلامة الحيوانات الأليفة. ^{[ 22 ]}

ثمة حاجة إلى تصميم أطواق تتبع للحيوانات مزودة بتقنية الإنترنت، بحيث تدوم لسنوات عديدة لتجنب إزعاجها. تُستخدم أجهزة التتبع عبر الأقمار الصناعية في المناطق النائية للغاية. وللحفاظ على طاقة البطارية، لا يتم تشغيل الجهاز إلا عند الحاجة. تُستخدم تقنية GSM أو تقنية الاتصالات الخلوية على نطاق واسع حيثما تتوفر خدمة الاتصال، إلا أن GSM تستهلك طاقة البطارية بشكل كبير. أما الأجهزة، مثل Airtag من Apple، فإما أن تحتوي على بطارية كبيرة أو لا يتم تشغيلها إلا عند الحاجة، وقد تحتاج إلى إعادة شحن مستمرة.

تُعدّ تقنيتا Sigfox وLoRa من التقنيات الحديثة التي تُعزز اتصال إنترنت الأشياء. وقد بدأت هذه التقنيات بالانتشار في المناطق النائية نظرًا لسهولة تركيبها ومدى تغطيتها الواسع للغاية. ومن مزايا هذه التقنيات في أطواق تتبع الحيوانات إمكانية تصغير حجم الجهاز وزيادة عمر البطارية بشكل ملحوظ. وقد غطت تقنية Sigfox بالفعل أجزاءً كبيرة من منتزه كروجر الوطني في جنوب إفريقيا، مما مكّن حراس المنتزه من تتبع الحيوانات البرية الصغيرة بشكل أفضل. ^{[ 23 ]}

توجد أيضًا قيود على تقنية تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قد تؤثر على دقة النتائج المُستخلصة من تتبع الحيوانات. من هذه القيود عدم قدرة نظام التتبع على العمل في البيئات التي تُعاني من ضعف أو انقطاع إشارات الأقمار الصناعية، كالغابات أو البيئات تحت الماء. في مثل هذه البيئات، قد لا يُنتج نظام التتبع أي نتائج أو قد يُنتج نتائج جزئية لمواقع الحيوانات المُتتبعة. إضافةً إلى قيود تقنية التتبع، توجد أيضًا قيود على دقة النتائج المُستخلصة من تتبع الحيوانات. حتى عند عمل تقنية التتبع على النحو الأمثل، قد توجد بعض الأخطاء في النتائج المُستخلصة من تتبع الحيوانات.

من ناحية أخرى، يُعدّ توفر الطاقة أحد أهمّ المعوقات التي تواجه استخدام أجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لمراقبة الحيوانات. فمعظم هذه الأجهزة تعمل بالبطاريات، ما يحدّ من فترة استخدامها في رصد تحركات الحيوانات. كما أن قصر عمر البطاريات، لا سيما في حال تعذّر استعادة الأجهزة، يُصعّب إجراء دراسات طويلة الأمد حول تحركات الحيوانات. ويبدو أن هناك مفاضلة بين عمر البطاريات وتواتر جمع البيانات، فكلما زاد التواتر، زادت دقة البيانات المُجمّعة حول تحركات الحيوانات، ولكنّ عمر البطاريات يتقلص. أما استخدام الأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية، فرغم فائدتها، إلا أنه يبدو محدودًا بالعوامل البيئية.

قد تؤثر العوامل البيئية أيضًا على أداء أنظمة تتبع الحيوانات باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). فخصائص التضاريس، كالأودية شديدة الانحدار والمنحدرات والغطاء النباتي، قد تُعيق جودة البيانات المُستلمة من النظام. كما أن الظروف الجوية، كالغيوم الكثيفة والأمطار والاضطرابات الجوية الأخرى، قد تؤثر بدورها على جودة البيانات المُستلمة. ^{[ 24 ]} وقد تُسبب هذه العوامل تباينات في جودة البيانات المُستلمة من بيئات الحيوانات المختلفة.