Спуститесь к местной реке, озеру или ручью, и вас встретит какофония природных звуков: от кваканья лягушек до жужжания насекомых и журчания проточной воды.
Исследователи изучают звуковые ландшафты этих пресноводных экосистем, чтобы узнать, что происходит под поверхностью.
«Проблема в том, что подслушивание не так просто, как кажется», — говорит Кэти Тёрлингтон, кандидат наук в Институте рек Австралии при Гриффитском университете.
«Учёные опускают водонепроницаемые микрофоны в реки, чтобы записать, что происходит под водой. Но всего за один день одна запись может зафиксировать десятки тысяч звуков, и их ручной анализ может занять у обученного специалиста в три раза больше времени, чем сама запись».
Бесплатный инструмент для исследователей
Тёрлингтон и её коллеги разработали бесплатный инструмент, который поможет исследователям легче разбираться в шуме этих огромных массивов данных. Они сделали это в R — бесплатной программе для анализа данных, поэтому для работы с инструментом не требуются продвинутые компьютерные навыки.
Пользователи просто загружают папку с аудиофайлами и выбирают наиболее подходящую комбинацию переменных для своего набора данных и экологического контекста. Инструмент сканирует аудио, чтобы отсортировать похожие звуки и сгруппировать их на основе времени, частоты и амплитуды сигнала.
Этот процесс упрощает идентификацию звуков, записанных на аудио. «Он может даже улавливать звуки, которые маскируются постоянным шумом текущей воды, что часто затрудняет анализ записей из рек», — говорит Тёрлингтон.
«При тестировании в ручьях на юго-востоке Квинсленда инструмент правильно идентифицировал почти 90% различных звуков, быстрее и с гораздо меньшими усилиями, чем при ручном анализе».
Тёрлингтон надеется, что этот инструмент изменит подход к мониторингу здоровья пресноводных водоёмов. «Слушая реки, исследователи могут отслеживать изменения в биоразнообразии, обнаруживать признаки беспокойства или даже открывать новые виды», — говорит она.
«И поскольку звук можно записывать днём и ночью, в отдалённых или мутных водах, это предлагает малозатратный способ отслеживания изменений в водных экосистемах».
Новый подход к экоакустике
Тёрлингтон надеется, что инструмент станет общедоступным и бесплатным, чтобы больше людей могли им воспользоваться, задавать вопросы и, возможно, совершать новые открытия.
Хотя пока инструмент тестировался на подводных звуковых ландшафтах, исследователи отмечают, что его можно использовать для анализа звуков во всех видах экосистем.
«Наш метод позволяет проводить исследовательский анализ без необходимости в справочных базах данных или предварительно размеченных данных, что делает его идеальным для малоизученных экосистем», — пишут они в статье, представляющей инструмент в журнале Methods in Ecology and Evolution.
«Наш протокол может быть широко масштабирован — этот метод может работать с очень небольшими наборами данных или наоборот (при наличии доступа к соответствующим вычислительным ресурсам для работы с большими данными). Такая масштабируемость делает его актуальным для широкого круга исследователей в области экоакустики».