Глобальная библиотека подводных биологических звуков (GLUBS) поможет отслеживать изменения морской жизни с помощью аудио
Из примерно 250 000 известных морских видов ученые считают, что все ~126 морских млекопитающих издают звуки — например, «thwop», «muah» и «boop» горбатого кита или «boing» малого полосатика. Также слышимы по меньшей мере 100 беспозвоночных, 1000 из 34 000 известных видов рыб в мире и, вероятно, многие тысячи других.
Теперь команда из 17 экспертов из девяти стран поставила цель собрать на единой платформе огромные коллекции характерных звуков водной жизни и расширить их с помощью новых технологий — от высокочувствительных гидрофонов и систем искусственного интеллекта до приложений для смартфонов и подводных камер GoPro, используемых гражданскими учеными.
Глобальная библиотека подводных биологических звуков (GLUBS) станет основой нового неинвазивного и доступного способа для ученых «подслушивать» жизнь в морских, солоноватых и пресных водах, отслеживать изменения в ее разнообразии, распределении и численности, а также идентифицировать новые виды. Использование акустических свойств подводных звуковых ландшафтов также позволяет характеризовать тип и состояние экосистемы.
Статья команды опубликована в журнале Frontiers in Ecology and Evolution.
Ключевые возможности и цели GLUBS:
- Справочная библиотека известных и неизвестных биологических источников звука.
- Портал репозитория данных для аннотированных и неаннотированных аудиозаписей отдельных источников и звуковых ландшафтов.
- Платформа для обучения алгоритмов ИИ для обнаружения и классификации сигналов.
- Интерфейс для создания карт распространения видов на основе звука.
- Приложение для гражданской науки, позволяющее участвовать в проекте всем желающим.
Применение пассивного акустического мониторинга (PAM):
- Мониторинг и характеристика подводных звуковых ландшафтов.
- Исследование водных сообществ.
- Документирование путей распределения и миграции рыб, китов и других морских млекопитающих.
- Изучение реакции морской жизни на изменения температуры, солености, приливов, а также на изменение поведения и распределения из-за климатических изменений, цветения водорослей, ураганов.
- Понимание того, как жертвы меняют звуковую активность в присутствии хищников.
- Наблюдение за влиянием антропогенного шума (судоходство, разведка ресурсов, строительство и т.д.) на коммуникацию и поведение водных организмов.
PAM доказал свою эффективность для мониторинга скрытных, но вокальных видов, что может помочь в управлении охраной природы.
Важность библиотеки для науки и сохранения биоразнообразия:
- База данных неопознанных звуков так же важна, как и библиотека известных источников. По мере развития области новые звуки будут сопоставляться с видами, особенно в высокобиоразнообразных системах, таких как коралловые рифы.
- Глобальная библиотека позволит исследователям из разных локаций расширять число оцениваемых видов в своих наборах данных и идентифицировать неизвестные им звуки.
- Она поможет определять биологически важные районы, нерестилища, пути миграции и отслеживать изменения в биоразнообразии, например, на деградирующих коралловых рифах.
Географические различия и «диалекты»:
Прослушивание океана выявило китов в неожиданных местах, новые виды и новые звуки. Звуки одного вида могут различаться в разных регионах, формируя географические «диалекты» (например, у рыб-клоунов с Мадагаскара и Индонезии или у горбатых китов в разных океанах). Глобальный каталог звуков поможет изучать это разнообразие и эволюцию.
Роль искусственного интеллекта и гражданской науки:
- ИИ сможет помочь отличать звуки морской жизни от шума, но для его обучения необходимы тысячи примеров. Расширяющаяся библиотека GLUBS станет основой для таких алгоритмов.
- Гражданские ученые могут вносить большой вклад, используя доступные гидрофоны, приложения (например, River Listening) или даже водонепроницаемые камеры (GoPro) для записи звуков. Библиотека поможет стандартизировать формат отчетов.
Создание глобальной платформы для обмена акустическими данными сейчас как никогда актуально из-за изменяющейся среды, снижения биоразнообразия, технического прогресса и растущего интереса общественности.