Представьте, что вы ученый и хотите отслеживать популяцию исчезающих видов лягушек, скажем, в пуэрториканском тропическом лесу.
Связанный контент
- Чипсы лягушек Coqui могут становиться короче и выше, так как климат нагревается
В старые времена вы должны были написать предложение, выиграть грант, собрать команду, выйти в поле и провести несколько недель или месяцев, собирая и каталогизируя образцы вручную. Несколько лет спустя, если вы хотите знать, выздоровела ли популяция лягушек или стала еще меньше, вам придется повторить этот процесс снова и снова.
Новый способ сбора этой информации, представленный сегодня учеными из Университета Пуэрто-Рико в журнале PeerJ, обещает сделать этот процесс намного проще, быстрее и более полным. Их идея - сеть широко распространенных микрофонов и программное обеспечение для распознавания звука в Интернете, которое они называют ARBIMON (для автоматизированной сети удаленного мониторинга биоразнообразия) - когда-нибудь может позволить нам в конечном итоге получить оценки в реальном времени по критическим уровням популяций животных в пятна по всему миру.
Исследователи разработали распределенную аппаратную часть системы, которая будет построена из относительно недорогих, широко доступных компонентов - таких как iPod и автомобильные аккумуляторы - вместе с водонепроницаемыми корпусами и солнечными батареями, которые позволили бы микрофонам после их установки работать в течение нескольких лет. Идея заключается в том, что сеть таких микрофонов, один из которых расположен примерно в 50 квадратных метров, может действовать как удаленные уши, слушающие экосистему: каждые десять минут каждый микрофон будет записывать одну минуту звуков локальной экосистемы (всего 144 записи в день) и отправьте его через радиоантенну на ближайшую базовую станцию.
Система будет сделана из сети широко расположенных станций записи и единого интерфейса, который позволит биологам получать доступ к данным. (Изображение через ARBIMON) Каждая базовая станция затем отправляет записи на централизованный сервер в Пуэрто-Рико, откуда они будут обнародованы практически в реальном времени на сайте Arbimon.com. Одновременно программное обеспечение будет анализировать звуки из записи, чтобы выделить различные звуки, издаваемые разными видами. Используя существующий банк вызовов идентифицированных видов, программное обеспечение назначит определенные звуки определенным птицам, лягушкам и другим существам.
Проверенные пользователи, например, биолог, занимающийся исследованиями конкретного вида, или представители широкой общественности, имеющие опыт птицеводства, могут внести свой вклад в проект, прослушивая записи и проверяя, правильно ли программное обеспечение распознает звуки и сопоставляя их с нужными видами. Со временем ввод пользователей будет обучать программное обеспечение становиться более точным.
В конце концов, как только программное обеспечение обучено распознавать каждый звонок, исследователи говорят, что оно сможет обрабатывать более 100 000 минутных записей менее чем за час. В результате биолог сможет получить доступ к постоянному потоку данных об уровнях конкретного вида в точках по всему миру или о колеблющихся популяциях различных видов в одной экосистеме.
Первоначально биологи могут индексировать определенные частоты призыва вида к известным популяциям этого вида в каждом месте - например, 400 чекви-чокви в час означает, что в этом районе находятся 10 коки. Позже, когда частота звонков изменяется, эти данные могут быть экстраполированы для определения колебаний в популяции.
В опубликованной статье возможности системы были продемонстрированы путем отслеживания популяций ряда видов птиц, лягушек, насекомых и млекопитающих в Пуэрто-Рико и Коста-Рике за последние несколько лет. На исследовательской площадке в Пуэрто-Рико на водно-болотном угодье Сабана-Сека исследователи сосредоточились на отслеживании популяций лягушки Coqui Plains, находящейся под угрозой исчезновения амфибии, обнаруженной в 2005 году с характерным высоким чириканьем.
Микрофоны были впервые установлены там в 2008 году, и в течение последующих нескольких лет исследователи обучили программное обеспечение, чтобы оно становилось все более точным в анализе различных звуков, которые были подобраны, и определении того, каким был чириканье равнины коки. В конце концов, ученые наметили вариации частоты ЧИПа как на дневной, так и на сезонной шкале времени, и смогли сопоставить их с данными обследования изменений в популяции коки.
Одна из причин, по которой эти исследователи больше всего интересуются новой системой, заключается в том, что она будет стандартизировать и постоянно хранить аудиосэмплы в течение неопределенного времени. Они говорят, что через 50 лет, если биолог по охране природы захочет оглянуться назад на то, как популяции вида менялись с течением времени, он или она может просто получить доступ к записям и проанализировать их. Это не только поможет отслеживать исчезающие популяции, но и может точно определить, когда инвазивные виды начали доминировать в определенных экологических нишах.
Следующим шагом, по мнению исследователей, является установка этих микрофонов во всех видах экосистем - везде, где есть виды, которые заслуживают внимания.
