Evaluation of Solar-Powered GPS Ear Tags and Long-Range Data Transmission for Use in Wildlife Research: Case Study of Collared Peccary (Pecari tajacu)

Resumen Técnico: Evaluación de etiquetas de oreja con GPS alimentadas por energía solar y LoRaWAN para la investigación de la vida silvestre

Planteamiento del problema
La tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un pilar fundamental en el monitoreo de la vida silvestre, sin embargo, los conjuntos de datos se ven frecuquentemente comprometidos por la pérdida de datos (fallos en las fijaciones) y el error horizontal. Estos sesgos, a menudo causados por la cobertura de la canopea de la vegetación que bloquea las señales satelitales, pueden conducir a inferencias ecológicas inexactas respecto al uso del espacio y la selección de recursos. Mientras que los collares GPS tradicionales almacenan los datos localmente (lo que requiere recuperación física) o utilizan transmisión satelital costosa (por ejemplo, Iridium), las tecnologías emergentes del Internet de las Cosas (IoT) ofrecen una alternativa de bajo costo. Específicamente, la tecnología de Red de Área Amplia de Largo Alcance (LoRaWAN) combinada con el rastreo GPS alimentado por energía solar presenta una solución potencial para la recuperación de datos casi en tiempo real sin altas tarifas de transmisión. Sin embargo, la eficacia de estos sistemas integrados en contextos de vida silvestre —particularmente para especies que utilizan vegetación densa— sigue estando subevaluada. Existe una necesidad crítica de determinar si las etiquetas alimentadas por energía solar y habilitadas para LoRaWAN pueden mantener una vida útil de batería y tasas de éxito de fijación suficientes en entornos donde los animales buscan refugio, lo que limita la recarga solar y la transmisión de señales.

Metodología
El estudio evaluó las etiquetas de oreja GPS alimentadas por energía solar mOOvement (30–37 g) equipadas con capacidades de transmisión de datos LoRaWAN a través de dos fases distintas: pruebas estacionarias y despliegue en animales.

• Sitios de estudio: Las pruebas se realizaron en dos ubicaciones en el sur de Texas: La Copita Demonstration Area y Research Ranch (1,103 ha) y el Chaparral Wildlife Management Area (CWMA; 6,151 ha). Ambos sitios presentan matorrales espinosos densos, pero difieren en la estructura y densidad de la vegetación.
• Pruebas estacionarias: Los investigadores desplegaron 410 etiquetas (225 en La Copita, 185 en CWMA) a lo largo de transectos lineales que se extendían hasta 7.4 km de las antenas LoRaWAN. Las etiquetas se montaron en estacas a intervalos de 100 m (La Copita) o 200 m (CWMA). En cada punto, cinco etiquetas se orientaron en diferentes direcciones (Norte, Sur, Este, Oeste, Arriba) para probar los efectos de la orientación. El estudio registró la cobertura leñosa (%) utilizando la Plataforma de Análisis de Pastizales (resolución de 30 m) y calculó las distancias euclidianas a la antena. Las etiquetas fueron programadas para registrar una fijación de GPS por hora durante 48 horas.
• Despliegue en animales: Se capturaron diez pecaríes (Pecari tajacu) mediante inmovilización química, los cuales fueron dotados con las etiquetas. Se registraron los signos vitales y la morfometría, y los animales fueron liberados tras su recuperación. Nueve etiquetas transmitieron datos exitosamente.
• Análisis de datos: El éxito de la fijación (proporción de intentos de fijación recibidos) y el error horizontal (distancia euclidiana entre las ubicaciones registradas y las reales) se analizaron mediante Modelos Mixtos Generalizados (GLMM). Las covariables incluyeron la cobertura leñosa, la distancia a la antena y su interacción. Las tendencias del voltaje de la batería se analizaron para evaluar la eficiencia de la recarga solar bajo diversas condiciones de vegetación.

Resultos Clave

• Éxito de la fijación: El éxito general de la fijación durante las pruebas estacionarias fue moderado: 58.2% en La Copita y 51.2% en CWMA. En La Copita, el éxito de la fijación disminuyó significativamente a medida que aumentaban la cobertura leñosa y la distancia a la antena, particularmente cuando estos factores actuaron en combinación. Por el contrario, en CWMA, ni la cobertura leñosa ni la distancia influyeron significativamente en el éxito de la fijación.
• Error horizontal: Ni la cobertura leñosa ni la distancia a la antena afectaron significativamente el error horizontal en ninguno de los dos sitios. El error horizontal promedio fue de 21.7 m en La Copita y 26.9 m en CWMA.
• Rendimiento de la batería: El voltaje de la batería fue altamente sensible a la cobertura leñosa. En La Copita, las etiquetas en coberturas más densas experimentaron un rápido declive de voltaje, con proyecciones que sugerían una caída por debajo del umbral de transmisión (3.91 V) en aproximadamente 100 días bajo cobertura densa continua. En CWMA, las etiquetas en cobertura baja a moderada mantuvieron o incrementaron ligeramente el voltaje.
• Despliegue en animales: De los 10 pecaríes, una etiqueta falló inmediatamente. Las nueve restantes transmitieron datos durante un promedio de 5.6 días (rango: 3–7 días) antes de que el voltaje de la batería descendiera por debajo del umbral operativo. Durante este periodo, el éxito de fijación promedio fue del 41.0%. El fallo rápido se atribuyó al comportamiento de la especie: los pecaríes collares ocupan frecuentemente cobertura leñosa densa (promediando un 85.4% de cobertura durante el mediodía), lo que impide la recarga solar durante las horas de máxima luz solar.

Contribuciones Clave
Este estudio proporciona una de las primeras evaluaciones rigurosas de las etiquetas de oreja GPS alimentadas por energía solar y habilitadas para LoRaWAN en una especie de vida silvestre conocida por utilizar cobertura densa. La investigación destaca que el rendimiento de estos dispositivos no es solo una función del hardware, sino que depende profundamente de la interacción entre las condiciones ambientales locales (estructura de la vegetación, proximidad de la antena) y la ecología específica de la especie (selección de hábitat y patrones de actividad). El estudio demuestra que, si bien LoRaWAN ofrece un método de transmisión rentable, la dependencia de la recarga solar crea una vulnerabilidad para las especies que buscan sombra durante el día, lo que conduce a un rápido agotamiento de la batería y a periodos de recolección de datos acortados.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores concluyen que las etiquetas de oreja GPS con LoFAWAN alimentadas por energía solar pueden ofrecer una opción relativamente de bajo costo para la telemetría de vida silvestre, pero su aplicación está limitada por factores ambientales y de comportamiento. El artículo sostiene que estas etiquetas son más adecuadas para especies de cuerpo mediano a grande que ocupan regularmente hábitats abiertos donde la recarga solar es confiable. Para especies como el pecarí collar, que frecuentemente buscan cobertura densa, la dependencia de la tecnología de la energía solar resulta en limitaciones significativas en la longevidad de la batería y la recuperación de datos.

Los autores enfatizan que los investigadores deben evaluar cuidadosamente las condiciones del hábitat, el comportamiento de las especies y los requisitos de resolución espacial antes de un despliegue a gran escala. Sugieren que las pruebas piloto son esenciales para determinar si las tasas de éxito de fijación observadas (51–58%) y los errores de posición (~22–27 m) son suficientes para objetivos de estudio específicos, señalando particularmente que el error horizontal es mayor que el de los collares GPS tradicionales. En última instancia, el artículo argumenta que emparejar la tecnología de rastreo con las características ecológicas de la especie focal es crítico, y que las limitaciones actuales en la eficiencia de la recarga solar bajo canopeas densas pueden restringir la utilidad de estos dispositivos para ciertas aplicaciones de vida silvestre.