Скрытые марковские модели выявляют онтогенетическую пластичность у зелёных и логгерхедовых морских черепах

Почему важно знать, как плавают черепахи

Для животных, которые живут десятки лет и пересекают океаны, знание того, как именно они пользуются разными местами по мере роста, имеет ключевое значение для их защиты. В этом исследовании рассматриваются зелёные и логгерхедовые (каретта) морские черепахи вдоль атлантического побережья Флориды и ставится на вид простейший вопрос: всегда ли черепахи одинакового размера используют одинаковые местообитания одним и тем же образом? Проанализировав почти полвека записей по поимкам с современными методами, авторы обнаруживают скрытые закономерности в том, как черепахи исследуют, оседают и проходят прибрежные зоны — закономерности, которые традиционные категории, основанные на размерах, во многом упускают.

Наблюдение за черепахами на протяжении жизни

Биологи в области охраны природы давно делили морских черепах на удобные жизненные стадии — крошечные детёныши, дрейфующие у побережья, растущие ювенильные особи в открытом океане, затем большие молодые и взрослые черепахи, питающиеся в мелководных прибрежных районах. Эти стадии обычно определяются размером тела, и многие управленческие планы предполагают, что черепаха данного размера связана с конкретным местомобитанием и поведением. Авторы оспаривают это предположение, используя 47 лет данных по поимкам и повторным поимкам с уникальной станции на АЭС Сент-Люси на юго‑востоке Флориды, где черепах, попадающих в патрубки для забора морской воды, аккуратно извлекают, измеряют, маркируют и выпускают. Почти 20 000 событий поимки зелёных и логгерхедовых черепах дают необычно длинный и детализированный взгляд на то, как отдельные особи появляются, исчезают и иногда возвращаются в одно и то же место.

Три скрытых способа использования места

Вместо того чтобы начинать с фиксированных жизненных стадий, исследователи позволили сначала говорить самим данным. Они использовали статистический инструмент под названием скрытая марковская модель, который может выделять невидимые «состояния» по повторным измерениям во времени. Модель учитывала длину панциря каждой черепахи и время года по дате поимки, а затем оценивала вероятность того, что особь находилась в одном из трёх латентных состояний. Только после подгонки модели авторы интерпретировали эти состояния как Номадическое (редко фиксируется, вероятно кочует), Резидентное (часто фиксируется, придерживается места) и Транзитное (наблюдается сезонно, вероятно проходит через область). Важно, что это не жёсткие категории, навязанные исследователями; это шаблоны, возникающие из данных и затем обретающие биологический смысл.

Разные виды — разная гибкость

У зелёных черепах три состояния в целом соответствовали ожиданиям о постепенных сдвигах от океанических ювенильных особей к прибрежным резидентам и к более крупным, более подвижным особям. Мелкие зелёные чаще классифицировались как Номадические — появляются спорадически и, вероятно, представляют молодых черепах, исследующих прибрежные зоны после пребывания в открытом океане. Черепахи среднего размера в основном оказались Резидентными — показывали сильную привязанность к месту и частые повторные поимки, что согласуется с долгосрочным использованием продуктивных рифов и зарослей морских трав. Крупные зелёные чаще относились к Транзитным, появляясь сезонно в связи с миграцией или размножением. Тем не менее диапазоны размеров этих состояний перекрывались, показывая, что даже у зелёных нет идеально чёткого сценария, основанного только на размере.

Логгерхеды нарушают правило размеров

История логгерхедовых оказалась сложнее. Хотя те же три поведенческих состояния присутствовали, их диапазоны размеров перекрывались гораздо сильнее, и размер тела был слабее предиктором того, как особь использует участок. Черепахи одинакового размера могли быть номадическими кочевниками, местными резидентами или сезонными посетителями. Модель с тремя состояниями также лучше описывала данные логгерхедов по сравнению с более простыми, основанными на росте, альтернативами и захватывала закономерности, которые не объяснялись только размером, такие как сезонные подъёмы в доле определённых состояний. Это согласуется с предыдущими трекинговыми исследованиями, показывающими, что логгерхеды могут переключаться между удержанием на месте и широкими перемещениями в зависимости от условий, а не следовать единому пути, определяемому размером.

Почему подход, ориентированный на поведение, полезен для охраны

Чтобы проверить, отражают ли эти скрытые состояния реальные экологические различия, авторы сопоставили их с независимыми признаками. Черепахи, которые модель относила к Резидентным, с гораздо большей вероятностью повторно поимались в разные годы, что соответствует представлению об особях, регулярно использующих одну и ту же зону. Напротив, Номадические и Транзитные в основном видели один раз или лишь эпизодически, что согласуется с низкой или прерывистой локальной доступностью. Комбинируя данные о размере, сезоне и истории поимок, подход, основанный на поведении, рисует более объёмную и гибкую картину использования местообитаний, чем традиционные ярлыки стадий, привязанные к фиксированным порогам размера. Для охраны это означает, что менеджеры могут точнее оценивать, когда черепахи действительно присутствуют и зависят от данного местообитания, когда они лишь проходят транзитом, и как эти шаблоны могут меняться в течение десятилетий по мере изменений в океанах и побережьях.

Цитирование: Welsh, R.C., Mansfield, K.L. Hidden Markov models reveal ontogenetic plasticity in green and loggerhead sea turtles. Sci Rep 16, 13696 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42842-z

Ключевые слова: морские черепахи, использование местообитаний, поведенческие состояния, миграция, охрана природы