Биоакустика работает
на стыке биологии, физики, экологии и инженерии. Ее главные вопросы:
1.Как и зачем животные
издают звуки?
– Коммуникация:
Привлечение партнера (пение птиц, рев оленей), защита территории, социальные
сигналы (например, крики тревоги), связь между родителями и потомством или
коммуникация в стае.
– Эхолокация: Летучие
мыши и дельфины испускают ультразвуковые сигналы и по их отражению «видят»
окружающее пространство и добычу.
– Охота и защита:
Хищники могут использовать звук для обнаружения добычи, а добыча — для
отпугивания хищников (шипение, треск).
2. Как звук
распространяется в разных средах?
– Звук в воде
распространяется в 4,5 раза быстрее и на гигантские расстояния (песни горбатых
китов могут передаваться на сотни километров), в то время как в густом лесу он
быстро затухает и искажается. Это напрямую влияет на характер самих звуковых
сигналов, которые адаптировались под среду обитания (об этом расскажу еще
отдельно).
3. Как животные слышат
и интерпретируют звуки?
– Анатомия слухового
аппарата, нейрофизиология обработки сигналов. Например, некоторые ночные
бабочки «слышат» ультразвук летучих мышей и совершают маневры уклонения.
Ключевой инструмент
современной биоакустики на протяжении последних лет — это аппаратно-программные
комплексы, для работы которых не требуется непрерывный контроль со стороны
человека.
Источник: Личный архив автора
Такой вид экологических исследований называется пассивным акустическим мониторингом. Для этого используют автономные записывающие устройства (рекордеры), которые месяцами работают в поле, собирая данные. А затем в дело вступает искусственный интеллект, анализирующий полученные данные. Простейший пример: количественный учет во время перелета птиц. В мире просто нет столько орнитологов, чтобы круглосуточно фиксировать на огромных территориях движение как стай, так и одиночных особей разных видов. А вот недорогие устройства, скрытно размещенные на большой площади, могут круглосуточно неделями фиксировать голоса птиц, а при помощи искусственного интеллекта можно не только проанализировать сроки и плотность перелетов, но и видовой состав, благодаря распознаванию звуков на обученных для этого моделях. Простейший пример — приложение Merlin Bird ID, помогающее слушать и определять виды поющих птиц.
Источник: Личный архив автора
Как эти исследования
помогают в изучении экосистем
Биоакустика дает нам
три ключевых типа информации, которые формируют «акустический портрет»
экосистемы.
Инвентаризация
биоразнообразия показывает, кто здесь живет. Это самое очевидное применение.
Вместо того чтобы месяцами бродить по лесу с биноклем, надеясь увидеть скрытую
птицу или зверя, можно просто поставить микрофон. Потому что даже на слух
посчитать количество голосов на опушке куда легче, чем разглядеть каждый
источник звука.
Отсюда вытекает
несколько важных преимуществ:
– Обнаружение
невидимого: многие виды (насекомые, амфибии, ночные птицы, летучие мыши) ведут
скрытный образ жизни. Запись и анализ звуков животных — единственный способ
подтвердить их присутствие, не вмешиваясь в их «распорядок дня». Ведь человек
может спугнуть не только звуком или движением, но и запахом, в случае наличия
которого природа замирает, что снижает точность исследований.
– Точность и скорость:
алгоритмы машинного обучения могут за минуты проанализировать многочасовую
запись, идентифицируя десятки видов птиц по голосам. Это на порядок быстрее,
чем работа человека.
– Те же датчики помогают в оценке успешности восстановления леса: просто посадить деревья мало, нужно, чтобы вернулась жизнь. Сравнение акустических ландшафтов восстановленного леса, монокультурной плантации и первичного леса показывает, насколько полноценно восстановилась экосистема. Чем сложнее и богаче биофония, тем ближе лес к своему естественному состоянию.
Пример весенней спектрограммы (стерео, биофония) утреннего заболоченного леса в конце апреля (Кировский район, Ленинградская область) / Источник: Личный архив автора
Пример зимней спектрограммы (моно, геофония) того же леса ночью в конце февраля (Кировский район, Ленинградская область) / Источник: Личный архив автора
Пример зимней спектрограммы (моно, геофония) того же леса во время ветра (Кировский район, Ленинградская область) / Источник: Личный архив автора
Пример спектрограммы (моно, антропофония) городской улицы летним днем (Санкт-Петербург, Заневский проспект) / Источник: Личный архив автора
Таким образом,
биоакустика — это не просто запись звуков природы, а мощный неинвазивный метод
диагностики, который позволяет нам услышать, как дышит, меняется, болеет или
выздоравливает целая экосистема. Она превращает эфемерный звук в точные,
измеримые данные для сохранения жизни на Земле.
Дмитрий Скобелев,
звукорежиссер
Влияние охоты на развитие личности
Что такое гельминты и с чем вы их съедите?
Биоакустика
Почему я больше не жарю утку с кровью
Как подманить вальдшнепа на тяге?
Библиотека охотника. Желчь диких животных
Нетрадиционная кухня охотоведа
