La Природа начинает оцениваться не только по звукам, но и по тишине.Раньше для понимания того, что происходит с жизнью на планете, было достаточно просто смотреть, а теперь ученым нужно еще и слушать, чтобы осмыслить происходящее. чувственные переживания на природеВ условиях кризиса биоразнообразия слух стал ключевым инструментом, а птицы — своего рода звуковым индикатором состояния экосистем.
В этом контексте родился новаторский проект: Глобальный банк звуков птиц, созданный для изучения биоразнообразия планеты.За этой инициативой стоит большая международная команда во главе с Испанией, которой удалось достичь того, что еще недавно казалось научной фантастикой: собрать, точно аннотировать и сделать общедоступными тысячи записей птичьих песен и криков практически со всего мира.
Что такое Всемирный банк звуков птиц WABAD?
Всемирный аннотированный набор акустических данных о птицах (WABAD) — это полное название этого огромного глобального звукового архива. Это тщательно аннотированный набор акустических данных о птицах, созданный с очень четкой целью: облегчить разработку алгоритмов, которые автоматически определять виды по их песням или криками использовать эту информацию для мониторинга биоразнообразия в больших масштабах.
Проект Проект координируется испанским биологом Эстер Себастьян-Гонсалес.с кафедры экологии Университета Аликанте (UA), и Кристиан Перес-Гранадос, из Центра науки и лесных технологий Каталонии (CTFC) в Сольсоне (Лерида). То, что началось как идея небольшой группы специалистов, превратилось в международную научную сеть с более ста исследователей из 29 стран Участвовал в сборе и регистрации данных.
Этот государственный банк осуществляет сбор платежей. Записи звуков почти 1.200 видов птиц со всех пяти континентов.Иными словами, мы имеем дело не с локальной или неполной коллекцией, а с поистине глобальным архивом, который объединяет звуковые ландшафты из самых разных сред: тропических лесов, прибрежных болот, лугов, средиземноморских гор, сельскохозяйственных районов или азиатских джунглей, и многих других.
Основная идея проста и в то же время очень сильна.Если мы знаем, какие птицы поют в том или ином месте и в какое время, мы можем сделать выводы о том, как эта экосистема меняется с течением времени. А если мы сможем обучить искусственный интеллект автоматически распознавать эти песни, то сможем отслеживать обширные территории планеты без необходимости постоянного патрулирования местности орнитологами.
Короче говоря, WABAD позиционирует себя как важнейшая научная инфраструктура для мониторинга состояния биоразнообразиягенерировать достоверные данные и поддерживать принятие решений в области охраны природы и управления окружающей средой как на местном, так и на глобальном уровнях.
Глобальный звуковой архив: цифры и масштабы проекта.
Одно из главных преимуществ WABAD заключается в том, что масштаб и разнообразие его содержанияРечь идёт не просто о сборе отдельных аудиозаписей, а о создании высокодетализированного звукового портрета птиц всего мира. В настоящее время набор данных включает в себя:
- 5.047 минут аудиофайлов проанализировано и зафиксировано.
- Более 90 000 вокальных тегов птиц, каждая из которых связана с определенным видом и конкретным моментом записи.
- Зарегистрировано 1.192 вида птиц., что близко к общему числу примерно в 1.200, упомянутому в общем описании проекта.
- 72 различных типа местообитаний, распространенных по всему миру.от умеренных лесов до тропических дождевых лесов, включая болота, средиземноморские кустарниковые заросли или сельские ландшафты.
Эти данные получены из широкий круг странВ список входят такие разные территории, как Вьетнам, Тайвань, Новая Каледония, Гвинея-Бисау, Гватемала, Китай, Кипр, Украина, Коста-Рика, Аргентина, Буркина-Фасо, Доминиканская Республика, Новая Зеландия, Польша, Швеция, Камерун, Шотландия, Канада, Соединенные Штаты, Уганда, Германия, Франция, Греция, Мексика, Колумбия, Бразилия, Индонезия и, конечно же, Испания.
Если проанализировать объемы информации по континентам, Европа лидирует в рейтинге. c 1.722 минуты записейпримерно одна треть от общего числа. За ней следует Иберо-американские страны с 939 минутами, Северная Америка с 858, Азия с 831, Африка с 408 y Океания, 289 минутТакое распределение отражает, с одной стороны, регионы, где работа до сих пор велась наиболее интенсивно, а с другой стороны, регионы с наибольшим потенциалом роста на будущих этапах проекта.
Ценность WABAD заключается не только в количестве собранных минут, но и в... качество и точность аннотацийКаждое вокальное исполнение отмечено точной секундой, в которую птица издает песню или крик, что обеспечивает необычайно высокий уровень детализации. Такая секундная шкала позволяет создавать очень качественные обучающие наборы данных для алгоритмов искусственного интеллектаспособный научиться различать виды даже при наличии нескольких перекрывающихся звуков или фонового шума, включая шумовое загрязнение.
Благодаря сочетанию географической широты, разнообразия местообитаний и точной аннотации, WABAD входит в число лучших. наиболее полные и надежные акустические базы данных птиц, разработанные на сегодняшний день.и становится основой для биоакустики и экологии звукового ландшафта.
Как собираются и аннотируются записи звуков птиц
Для пополнения этой глобальной базы данных недостаточно просто выйти в поле с портативным диктофоном и записать несколько птичьих песен. Методология основана на использовании автоматические записывающие устройства, установленные в дикой природекоторые остаются на одном месте в течение недель или даже месяцев, улавливая все звуки вокруг себя.
Эти Акустические диктофоны остаются замаскированными в естественной среде обитания.Эти датчики крепятся к деревьям, столбам или другим незаметным конструкциям и программируются на запись в определенное время или непрерывно, в зависимости от цели сбора данных. Этот метод позволяет создавать реалистичные звуковые ландшафты, где пение птиц смешивается со звуками ветра, насекомых, млекопитающих и отдаленной человеческой деятельности.
После сбора устройств начинается самая трудоемкая часть работы: Внимательно послушайте, определите и отметьте вокализации.Группы экспертов анализируют аудиозаписи и отмечают секунду, когда поет каждый вид, добавляя соответствующую метку. Во многих случаях они используют спектрограммы (визуальные представления звука), чтобы лучше определять местоположение и различать песни в плотных записях.
Эта кропотливая работа порождает тысячи записей, помеченных с очень высокой временной точностью.Каждая аннотация указывает не только на то, какой вид издает звуки, но и на то, в какой именно момент записи это происходит, что имеет фундаментальное значение для обучения алгоритмов, которые учатся распознавать сложные звуковые паттерны.
Кроме того, Данные интегрированы с контекстной информацией. Запись также предоставляет информацию о среде обитания и местоположении звукового ландшафта, позволяя ученым связывать конкретные звуковые ландшафты с определенными типами экосистем или уровнями антропогенного воздействия. Этот контекст значительно обогащает потенциальное использование звукового банка, поскольку позволяет исследователям изучать, как меняются сообщества птиц в зависимости от окружающей среды.
Испания на мировой музыкальной карте: Доняна, Эль-Ондо и другие.
Испания играет важную роль в этом проекте не только благодаря своему научному лидерству, но и благодаря... Разнообразие национальных экосистем, включенных в WABADНа Пиренейском полуострове были выбраны следующие объекты. знаковые места для сохранения птиц, которые предоставляют огромное богатство песен и видов животных.
В базу данных включены следующие испанские анклавы: Национальный парк Доньянаодно из важнейших водно-болотных угодий Европы, и Район Эль-Хондо в Аликанте, еще один ключевой район обитания водоплавающих и перелетных птиц. Также встречается Сольсона (Лерида)с его лесами и усилиями по лесовосстановление, Сарсалехо (Мадрид), области Наваррарегион Земля сосновых лесов (Вальядолид), Виллена y Онтигола (Толедо)среди прочих сельских и лесных ландшафтов.
В случае полуострова данные показывают, что Чаще всего можно услышать обыкновенного зяблика и обыкновенного черного дрозда.Эти две птицы широко распространены и знакомы каждому, кто гулял по парку или лесу в Испании. Их песни многократно повторяются в записях, что ставит их в число самых часто записываемых вокализаций.
Наряду с ними выделяются и другие птицы, такие как обыкновенный соловей, овсянка и малиновкакоторые также накопили значительное количество записей. Примечательно, что среди двадцати видов с наибольшим количеством вокализаций также встречаются Гавайские птицы, такие как апанане, амакихи и иви.Это отражает поистине глобальный масштаб проекта, в рамках которого европейские, американские, азиатские и тихоокеанские виды сосуществуют в одной базе данных.
Роль Испанские исследования, посвященные этой звуковой карте планеты, особенно актуальны.Координация со стороны Университета Аликанте и CTFC, а также участие многочисленных национальных групп, выводят Испанию на передовые позиции в области прикладной биоакустики, демонстрируя, что здесь также продвигаются передовые проекты глобального масштаба.
От наблюдения в бинокль до прослушивания с помощью алгоритмов.
На протяжении десятилетий мониторинг птиц почти всегда основывался на визуальные и слуховые переписи населения, проводимые самими людьми.Группы орнитологов путешествовали по установленным маршрутам, отмечая увиденные или услышанные виды, и повторяли эту работу из года в год. Хотя такой подход позволил получить бесценную информацию, он имеет ряд ограничений: он отнимает много времени, требует высококвалифицированного персонала и его трудно масштабировать на большие территории или для очень длительных периодов мониторинга.
Прибытие Автоматизированная биоакустика меняет правила игры.Вместо того чтобы полагаться исключительно на наблюдателей-людей, теперь их можно использовать. датчики, которые непрерывно «слушают» окружающую среду и отправлять данные в компьютерные системы. Именно здесь WABAD играет ключевую роль: он предоставляет материал, необходимый алгоритмам для обучения распознаванию птиц по их звукам.
Благодаря тысячам вокальных меток, специалисты по анализу данных могут обучение моделей искусственного интеллекта Эти модели способны различать звуковые паттерны, идентифицировать виды в шумных записях и количественно оценивать их присутствие во времени. Они не только говорят: «Здесь поет дрозд», но и позволяют измерить, как часто этот вид появляется в определенной местности или как меняется его активность в разное время года.
На практике этот технологический прорыв означает, что экосистемы могут мониторинг должен проводиться гораздо чаще, точнее и экономичнее.Система датчиков, распределенная по всей территории природного парка, может генерировать своего рода «звуковой рентгеновский снимок в реальном времени», указывающий на то, какие виды присутствуют, какие находятся в стадии сокращения численности, какие внезапно появляются или возвращаются после восстановления окружающей среды.
Кроме того, этот алгоритмический подход имеет еще одно важное преимущество: Это снижает необходимость постоянного присутствия человека в полевых условиях.Как объясняет сама Эстер Себастьян-Гонсалес, автоматизированные системы избавляют человека от необходимости тратить часы на подсчет птиц в полевых условиях, поскольку алгоритм идентифицирует вид и позволяет легко узнать, сколько разных видов было обнаружено в конкретном месте и в конкретное время.
Птицы как биоиндикаторы: что говорят нам их песни
Птицы издавна считались отличные биоиндикаторы состояния экосистемИх присутствие, численность или исчезновение могут отражать изменения в структуре среды обитания, качестве воздуха, доступности пищи, шумовом загрязнении и даже последствиях изменения климата.
Слушать их песни — это в некотором смысле как Прислушивайтесь к состоянию окружающей среды.Когда звуковой ландшафт обогащается большим разнообразием видов и различными типами вокализаций, это обычно признак функциональной и относительно хорошо сохранившейся экосистемы. И наоборот, когда окружающая среда обедняется, а записи сводятся к нескольким видам-генералистам или видам, очень устойчивым к внешним воздействиям, обычно что-то не так.
Возможность Сравните звуковые ландшафты до и после выступления в окружающей среде. Это одно из самых интересных применений этого банка звуков. Например, после экологической реставрации деградировавшего водно-болотного угодья или сгоревшего леса анализ изменений разнообразия птичьих песен может дать ранние подсказки о восстановлении системы задолго до того, как изменения станут очевидны невооруженным глазом.
Этот подход обладает огромным потенциалом для оценки эффективность экологической политики и природоохранных проектовАдминистративные органы, руководители национальных парков или лица, ответственные за охраняемые территории, могут использовать акустическую информацию для принятия более обоснованных решений, определения приоритетов или своевременного выявления проблем.
Ко всему этому добавляется, что Акустический мониторинг — это неинвазивный метод.Нет необходимости отлавливать или манипулировать животными, их поведение существенно не меняется, и можно охватить большие территории с минимальным воздействием на дикую природу. В условиях ускоряющейся утраты биоразнообразия наличие инструментов мониторинга, не оказывающих дополнительного давления на экосистемы, особенно ценно.
В целом, глобальный банк звуков птиц зарекомендовал себя как незаменимый инструмент. Это ценно как для научного сообщества, так и для тех, кто управляет земельными ресурсами. Это позволяет нам изучать биоразнообразие с помощью звука, совершенствовать автоматические системы идентификации и приближать общество к важной идее: планету можно защитить, прислушиваясь к тому, как она поет, как замолкает и как меняется ее симфония голосов в ответ на наши действия.
