La Luontoa aletaan mitata yhtä paljon sen hiljaisuuksien kuin sen äänien perusteella.Ennen riitti katsoa, mutta nyt tiedemiesten on myös kuunneltava ymmärtääkseen, mitä planeetan elämälle tapahtuu ja ymmärtääkseen... aistikokemukset luonnossaBiodiversiteettikriisin keskellä kuulosta on tullut keskeinen työkalu ja linnuista eräänlainen ekosysteemien terveyden äänimittari.
Tässä yhteydessä on syntynyt uraauurtava hanke: maailmanlaajuinen lintujen äänipankki, joka on suunniteltu kuuntelemaan planeetan biologista monimuotoisuuttaTämän aloitteen takana on suuri, Espanjasta johdettu kansainvälinen tiimi, joka on saavuttanut sen, mikä vielä äskettäin tuntui tieteiskirjallisuudelta: kerätä, annotoida tarkasti ja saattaa julkisesti saataville tuhansia lintujen laulu- ja kutsuäänitteitä käytännössä kaikkialta maailmasta.
Mikä on WABADin maailman lintuäänipankki?
Maailmanlaajuinen lintujen akustiikkatietoaineisto (WABAD) on tämän valtavan maailmanlaajuisen ääniarkiston koko nimi. Se on tarkasti annotoitu lintujen akustiikkadatakokoelma, joka on luotu erittäin selkeällä tavoitteella: helpottaa algoritmien kehittämistä, jotka tunnistaa lajit automaattisesti niiden laulujen tai kutsuhuutojen perusteellaja käyttää näitä tietoja luonnon monimuotoisuuden laajamittaiseen seurantaan.
Projekti on espanjalaisten biologien Esther Sebastián-Gonzálezin koordinoimana, Alicanten yliopiston (UA) ekologian laitokselta ja Cristian Pérez-Granados, Center de Ciència i Tecnologia Forestal de Catalunyasta (CTFC), Solsonassa (Lleida). Ideasta pienestä asiantuntijaryhmästä on muodostunut kansainvälinen tieteellinen verkosto yli sata tutkijaa 29 maasta mukana tiedonkeruussa ja -tallennuksessa.
Tämä julkinen pankki kerää lähes 1 200 lintulajin tallenteita kaikilta viideltä mantereeltaToisin sanoen, emme ole tekemisissä paikallisen tai osittaisen kokoelman kanssa, vaan aidosti globaalin arkiston kanssa, joka yhdistää äänimaisemia hyvin erilaisista ympäristöistä: trooppisista metsistä, rannikkoalueiden kosteikoista, ruohoalueilta, Välimeren vuorilta, maatalousalueilta tai Aasian viidakoista, monista muista.
Perusajatuksena on yksinkertainen ja voimakasJos tiedämme, mitkä linnut laulavat tietyssä paikassa ja mihin aikaan, voimme päätellä, miten ekosysteemi muuttuu ajan myötä. Ja jos voimme kouluttaa tekoälyn tunnistamaan nuo laulut automaattisesti, voimme valvoa laajoja alueita planeetalla ilman, että lintutieteilijöiden tarvitsee jatkuvasti partioida alueella.
Lyhyesti sanottuna WABAD esittelee itsensä kriittinen tieteellinen infrastruktuuri luonnon monimuotoisuuden tilan kuuntelemiseksi, tuottaa luotettavaa tietoa ja tukea päätöksentekoa luonnonsuojelussa ja ympäristönhoidossa sekä paikallisella että globaalilla tasolla.
Globaali ääniarkisto: luvut ja projektin laajuus
Yksi WABADin suurimmista vahvuuksista on sen sisällön laajuus ja monimuotoisuusKyse ei ole vain yksittäisten äänitallenteiden keräämisestä, vaan erittäin yksityiskohtaisen äänikuvan rakentamisesta maailman linnustosta. Aineisto sisältää tällä hetkellä:
- 5 047 minuuttia äänitiedostoja analysoitu ja merkitty muistiin.
- Yli 90 000 äänitunnistetta lintuja, joista jokainen liittyy tiettyyn lajiin ja tiettyyn hetkeen tallenteessa.
- 1 192 rekisteröityä lintulajia, jotka ovat lähellä hankkeen yleiskuvauksissa mainittua noin 1 200:n kokonaismäärää.
- 72 erilaista elinympäristöä eri puolilla maailmaa, lauhkean vyöhykkeen metsistä trooppisiin sademetsiin, mukaan lukien suot, Välimeren pensaikot tai maaseutumaisemat.
Tämä data on peräisin laaja valikoima maitaLista sisältää niin vaihtelevia alueita kuin Vietnam, Taiwan, Uusi-Kaledonia, Guinea-Bissau, Guatemala, Kiina, Kypros, Ukraina, Costa Rica, Argentiina, Burkina Faso, Dominikaaninen tasavalta, Uusi-Seelanti, Puola, Ruotsi, Kamerun, Skotlanti, Kanada, Yhdysvallat, Uganda, Saksa, Ranska, Kreikka, Meksiko, Kolumbia, Brasilia, Indonesia ja tietenkin Espanja.
Jos analysoimme tiedon määrää mantereittain, Eurooppa johtaa rankingia kanssa 1 722 minuuttia äänityksiänoin kolmannes kokonaismäärästä. Tätä seuraa Iberoamerikkalaiset maat, joissa on 939 minuuttia, Pohjois-Amerikka 858:lla, Aasiassa 831, Afrikka ja 408 y Oseania 289 minuutillaTämä jakauma heijastaa toisaalta alueita, joilla työ on tähän mennessä ollut intensiivisintä, ja toisaalta alueita, joilla on suurin kasvupotentiaali hankkeen tulevissa vaiheissa.
WABADin arvo ei ole pelkästään kerättyjen minuuttien määrässä, vaan myös siinä, merkintöjen laatu ja tarkkuusJokainen ääntely merkitään tarkalleen sillä sekunnilla, kun lintu laulaa tai kutsuu sitä, mikä tarjoaa poikkeuksellisen yksityiskohtaisen tason. Tämä toisen asteikon merkintätapa mahdollistaa erittäin hienot harjoitusjoukot tekoälyalgoritmeillekykenevä oppimaan erottamaan lajeja jopa silloin, kun päällekkäisiä ääniä tai taustamelua on useita, mukaan lukien melusaaste.
Tämän maantieteellisen laajuuden, elinympäristöjen monimuotoisuuden ja tarkkojen merkintöjen yhdistelmän ansiosta WABAD on yksi parhaista. tähän mennessä kehitetyt kattavimmat ja vankimmat lintujen akustiset tietokannat, ja siitä tulee bioakustiikan ja äänimaisemaekologian tukipilari.
Kuinka lintujen tallenteet kerätään ja annotoidaan
Tämän globaalin tietokannan täyttämiseksi ei riitä, että menemme kentälle kädessä pidettävän tallentimen kanssa ja nauhoitamme muutaman linnunlaulun. Menetelmä perustuu seuraavien käyttöön: luonnossa asennetut automaattiset tallennuslaitteet, jotka pysyvät samassa paikassa viikkoja tai jopa kuukausia ja tallentavat kaiken ympärillään olevan.
Nämä Akustiset tallentimet jätetään naamioituneiksi luonnollisessa ympäristössäNämä anturit kiinnitetään puihin, pylväisiin tai muihin huomaamattomiin rakenteisiin ja ohjelmoidaan tallentamaan tiettyinä aikoina tai jatkuvasti näytteenottotavoitteesta riippuen. Tämä menetelmä tuottaa realistisia äänimaisemia, joissa linnunlaulu sekoittuu tuulen, hyönteisten, nisäkkäiden ja kaukaisen ihmisen toiminnan ääniin.
Kun laitteet on kerätty, alkaa työläin osa: kuuntele, tunnista ja huomioi ääntelyjäAsiantuntijaryhmät analysoivat äänitallenteita ja merkitsevät kunkin lajin lauluhetken ja lisäävät vastaavan tunnisteen. Monissa tapauksissa he käyttävät spektrogrammeja (äänen visuaalisia esityksiä) laulujen paikantamiseen ja erottamiseen tiheistä äänitteistä paremmin.
Tämä huolellinen työ luo tuhansia tietueita, jotka on merkitty erittäin tarkalla ajallisella tarkkuudellaJokainen merkintä ei ainoastaan osoita, mikä laji ääntelee, vaan myös tarkalleen missä vaiheessa äänitystä se esiintyy, mikä on olennaista monimutkaisia äänikuvioita tunnistavien algoritmien koulutusta varten.
Lisäksi, Data on integroitu kontekstuaalisiin tietoihin Tallenne tarjoaa myös tietoa äänimaiseman elinympäristöstä ja sijainnista, minkä ansiosta tutkijat voivat yhdistää tiettyjä äänimaisemia tietyntyyppisiin ekosysteemeihin tai ihmisen aiheuttamien häiriöiden tasoihin. Tämä konteksti rikastuttaa huomattavasti äänipankin potentiaalista käyttöä, sillä se antaa tutkijoille mahdollisuuden tutkia, miten lintuyhteisöt muuttuvat ympäristöstään riippuen.
Espanja maailmanlaajuisella äänikartalla: Doñana, El Hondo ja muita
Espanjalla on merkittävä rooli tässä hankkeessa, ei vain tieteellisen johtajuutensa ansiosta, vaan myös siksi, että useita WABADiin sisältyviä kansallisia ekosysteemejäIberian niemimaalla on valittu seuraavat lintujen suojelun symbolisia paikkoja, jotka tarjoavat suuren määrän lauluja ja lajeja.
Tietokannassa edustettujen Espanjan erillisalueiden joukossa ovat Doñanan kansallispuisto, yksi Euroopan tärkeimmistä kosteikoista, ja El Hondon alue Alicantessa, toinen tärkeä alue vesilinnuille ja muuttolinnuille. Myös esiintyy Solsona (Lleida), metsineen ja pyrkimyksineen metsänistutus, Zarzalejo (Madrid)alueet Navarra, alue Mäntymetsien maa (Valladolid), Villena y Ontígola (Toledo), muiden maaseutu- ja metsämaisemien ohella.
Niemimaan tapauksessa tiedot osoittavat, että Useimmin "kuullut" lajit ovat peippo ja mustarastas.Nämä kaksi lintua ovat laajalle levinneitä ja tuttuja kenelle tahansa, joka on kävellyt puistossa tai metsässä Espanjassa. Niiden lauluja toistetaan yhä uudelleen äänitteillä, mikä sijoittaa ne parhaiten tallennettujen laulujen joukkoon.
Niiden rinnalla erottuvat muut linnut, kuten satakieli, maissirkku ja punarintajotka myös keräävät huomattavan määrän tietoja. On huomionarvoista, että kahdenkymmenen eniten ääntelyä harjoittavan lajin joukossa esiintyy myös Havaijilaiset linnut, kuten apanane, amakihi ja iwiTämä heijastaa hankkeen aidosti globaalia ulottuvuutta, jossa eurooppalaisia, amerikkalaisia, aasialaisia ja Tyynenmeren lajeja esiintyy rinnakkain samassa tietokannassa.
Rooli Espanjalainen tutkimus tästä planeetan äänikartasta on erityisen merkityksellinenAlicanten yliopiston ja CTFC:n koordinointi sekä lukuisten kansallisten ryhmien osallistuminen asettavat Espanjan edelläkävijäasemaan sovelletun bioakustiikan alalla, mikä osoittaa, että täältä käsin edistetään myös maailmanlaajuisesti huippuluokan hankkeita.
Kiikareilla tarkkailusta algoritmien avulla kuuntelemiseen
Lintujen seuranta on vuosikymmenten ajan lähes aina perustunut ihmisten suorittamat näkö- ja kuulolaskennatOrnitologiryhmät kulkivat vakiintuneita reittejä pitkin, kirjasivat muistiin nähtyjä tai kuultuja lajeja ja toistivat tätä työtä vuodesta toiseen. Vaikka tämä lähestymistapa on tuottanut arvokasta tietoa, sillä on useita rajoituksia: se on aikaa vievä, vaatii erittäin erikoistunutta henkilöstöä ja sitä on vaikea laajentaa suurille alueille tai erittäin pitkille seurantajaksoille.
Saapuminen Automatisoitu bioakustiikka on käänteentekeväSen sijaan, että luotettaisiin pelkästään ihmishavainnointiin, niitä voidaan nyt käyttää anturit, jotka jatkuvasti "kuuntelevat" ympäristöä ja lähettää tiedot tietokonejärjestelmiin. Tässä WABAD sopii keskeisenä osana: se tarjoaa materiaalia, jota algoritmit tarvitsevat oppiakseen tunnistamaan linnut niiden äänien perusteella.
Tuhansien äänitunnisteiden ansiosta datatieteilijät voivat tekoälymallien koulutus Nämä mallit pystyvät erottamaan äänikuvioita, tunnistamaan lajeja meluisista tallenteista ja määrittämään niiden läsnäolon ajan kuluessa. Ne eivät ainoastaan sano "mustarastas laulaa täällä", vaan antavat meille myös mahdollisuuden mitata, kuinka usein kyseinen laji esiintyy tietyllä alueella tai miten sen aktiivisuus vaihtelee eri vuodenaikoina.
Käytännössä tämä teknologinen harppaus tarkoittaa, että ekosysteemit voivat seurataan paljon useammin, tarkemmin ja taloudellisemminLuonnonpuistoon sijoitettu joukko antureita voi tuottaa eräänlaisen "reaaliaikaisen ääniröntgenkuvan", joka osoittaa, mitkä lajit ovat läsnä, mitkä ovat vähenemässä ja mitkä ilmestyvät yhtäkkiä tai palaavat ympäristön ennallistamisen jälkeen.
Lisäksi tällä algoritmipohjaisella lähestymistavalla on toinenkin tärkeä etu: Se vähentää jatkuvan ihmisen läsnäolon tarvetta kentälläKuten Esther Sebastián-González itse selittää, automaattiset järjestelmät estävät ihmisen joutumasta viettämään tuntikausia kentällä lintujen laskemista, koska algoritmi tunnistaa lajit ja helpottaa sen selvittämistä, kuinka monta erilaista yksilöä tietyssä paikassa ja ajassa havaitaan.
Linnut bioindikaattoreina: mitä niiden laulut kertovat meille
Lintuja on pidetty pitkään erinomaiset bioindikaattorit ekosysteemien tilastaNiiden läsnäolo, runsaus tai katoaminen voi heijastaa muutoksia elinympäristön rakenteessa, ilmanlaadussa, ravinnon saatavuudessa, melusaasteessa ja jopa ilmastonmuutoksen vaikutuksissa.
Heidän kappaleidensa kuunteleminen on tavallaan kuin Kuuntele ympäristön terveyttäKun äänimaisema rikastuu suuremmalla lajien monimuotoisuudella ja erilaisilla ääntelytyypeillä, se on yleensä merkki toimivasta ja suhteellisen hyvin säilyneestä ekosysteemistä. Toisaalta, kun ympäristö köyhtyy ja tallenteet supistuvat muutamaan yleislajiin tai häiriötä hyvin sietävään lajiin, jokin on yleensä vialla.
La posibilidad de Vertaile äänimaisemia ennen ympäristöesitystä ja sen jälkeen Tämä on yksi tämän äänipankin mielenkiintoisimmista sovelluksista. Esimerkiksi heikentyneen kosteikon tai palaneen metsän ekologisen ennallistamisen jälkeen lintujen laulun monimuotoisuuden muutosten analysointi voi antaa varhaisia vihjeitä järjestelmän toipumisesta kauan ennen kuin muutos on paljaalla silmällä havaittavissa.
Tällä lähestymistavalla on valtava potentiaali arvioida ympäristöpolitiikan ja luonnonsuojeluhankkeiden tehokkuusJulkishallinnot, kansallispuistojen johtajat tai suojelualueista vastaavat voivat luottaa akustiseen tietoon tehdäkseen tietoisempia päätöksiä, priorisoidakseen toimia tai havaitakseen ongelmia ajoissa.
Kaiken tämän lisäksi, Akustinen monitorointi on ei-invasiivinen tekniikkaEläimiä ei tarvitse pyydystää tai käsitellä, niiden käyttäytyminen ei muutu merkittävästi, ja laajoja alueita voidaan kattaa minimoimalla vaikutus villieläimiin. Aikana, jolloin luonnon monimuotoisuuden väheneminen kiihtyy, on erityisen arvokasta, että käytössä on seurantatyökaluja, jotka eivät lisää ekosysteemeihin kohdistuvaa painetta.
Kaiken kaikkiaan maailmanlaajuinen lintuäänipankki on vakiinnuttamassa asemaansa olennaisena työkaluna Tämä on arvokasta sekä tiedeyhteisölle että maankäyttäjille. Se antaa meille mahdollisuuden tutkia luonnon monimuotoisuutta äänen avulla, parantaa automaattisia tunnistusjärjestelmiä ja tuoda yhteiskuntaa lähemmäksi voimakasta ajatusta: planeettaa voidaan suojella myös kuuntelemalla, miten se laulaa, miten se hiljenee ja miten sen äänien sinfonia muuttuu tekojemme seurauksena.
