Акустический мониторинг показывает удивительную устойчивость субтропических лесов к экстремальной погоде, но угроза изменения климата сохраняется

Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) использовали удалённую запись звуковых ландшафтов (саундскейпов) лесов Окинавы, чтобы отследить влияние экстремальных погодных явлений, таких как тайфуны, на разные экосистемы острова. Они обнаружили, что леса демонстрируют удивительную устойчивость, а анализ звуковых ландшафтов — мощный инструмент для получения информации, важной для природоохранных усилий. Исследование опубликовано в Global Change Biology.

В сентябре 2018 года супертайфун «Трами» обрушился на Окинаву, а шесть дней спустя последовал менее мощный тайфун «Конгрей». Чтобы оценить ущерб, нанесённый местной дикой природе, учёные из OIST и Тринити-колледжа в Дублине проанализировали 13 000 часов аудиозаписей, собранных до, во время и после тайфунов.

Записи были собраны в рамках проекта Okinawa Environmental Observation Network (OKEON) Churamori Project, который включает акустическую мониторинговую сеть из 24 точек по всему острову — от нетронутых лесов на севере до урбанизированных районов на юге.

«Работа с огромными акустическими наборами данных из природных экосистем даёт более целостное представление о реальных реакциях на нарушения, которые трудно наблюдать с помощью теории или лабораторных экспериментов», — говорит ведущий автор исследования доктор Сэмюэл Росс.

Преобразуя записи в числовые данные, исследователи смогли определить общий уровень звуков животных — так называемую биофонию — в каждой из 24 точек. Они также использовали машинное обучение с учителем для быстрой идентификации голосов трёх видов птиц Окинавы, что позволило отслеживать их присутствие во времени и пространстве.

Несмотря на относительно небольшой размер острова, реакция разных экосистем Окинавы на мощные погодные явления оказалась весьма различной. «Мы ожидали, что экосистемы отреагируют на тайфуны одинаково, но, к нашему удивлению, получили совершенно противоположный результат», — отмечает доктор Росс.

Вместо того чтобы разрушать среду обитания и заставлять дикую природу замолчать, тайфуны привели к разному количеству птичьих криков на разных участках. Антропогенное воздействие также не объясняло различий в реакции. «Мы были удивлены устойчивостью освоенных человеком территорий. Мы ожидали, что участки, где люди изменили структуру экосистем, будут более уязвимыми», — пояснил доктор Росс.

Однако эта устойчивость может не сохраниться. Изменение климата приводит к появлению более крупных, продолжительных и частых тайфунов, которые проникают дальше вглубь суши. Супертайфуны, подобные «Трами», раньше были очень редкими, но в августе 2023 года обрушился ещё один.

«Экосистемы Окинавы, возможно, в некоторой степени предварительно адаптированы к экстремальной погоде, что может объяснять их устойчивость к тайфунам, но изменение климата может довести эти экосистемы до предела, — говорит доктор Росс. — Если наносить экосистеме удар за ударом экстремальными нарушениями, в конце концов наступит момент, когда она больше не сможет выдерживать».

Акустические мониторинговые сети, такие как сенсорный массив OKEON, предлагают альтернативу дорогостоящему и трудоёмкому традиционному экологическому мониторингу. Этот подход также может давать целевые рекомендации для местных природоохранных мероприятий в уязвимых районах.

В исследовании отслеживались крики трёх видов птиц: большеклювой вороны, окинавской совки-сплюшки и японской камышовки. В то время как ворона и совка оказались устойчивы к экстремальным погодным явлениям, количество криков камышовки уменьшилось, что говорит о трудностях, с которыми столкнулась эта птица после тайфунов. Эти знания позволяют управляющим экосистемами Окинавы сосредоточить природоохранные усилия на видах, наиболее пострадавших от стихийных бедствий.