Каменный окунь (Epinephelus guttatus) известен своим ворчанием. Но ритмические низкочастотные интонации — это не просто случайный подводный шум.
После анализа более 2000 часов акустических записей океана, собранных за 12 лет, морские биологи пришли к выводу, что каменные окуни передают друг другу конкретные сообщения об ухаживании и территории с помощью ворчания.
С помощью продвинутого инструмента машинного обучения исследователи теперь считают, что описанный в исследовании подход может помочь другим учёным лучше отслеживать популяции рыб, а также улучшить текущие усилия по сохранению находящихся под угрозой видов.
Красные каменные окуни — гермафродиты
Красные каменные окуни — один из примерно 500 известных видов рыб-гермафродитов. Точнее, они являются протогинными гермафродитами, то есть начинают жизнь как биологические самки, а затем превращаются в самцов.
Зимой тысячи карибских красных каменных окуней проплывают более 18,5 миль от своих обычных мест обитания на коралловых рифах, чтобы нереститься (и ворчать) под светом полной луны.
Исследование с помощью акустического мониторинга
В 2007 году исследовательская группа под руководством Института океанографии Харбор-Бранч при Атлантическом университете Флориды разместила систему пассивного акустического мониторинга в известной зоне нереста красных каменных окуней у западного побережья Пуэрто-Рико.
Они непрерывно документировали это место более десяти лет, накапливая тысячи часов аудио, при этом никогда напрямую не нарушая местную популяцию рыб.
Вместо того чтобы сосредотачиваться на уровнях окружающего звука, морских биологов интересовало в первую очередь различие между брачными призывами. Для этого они использовали программу машинного обучения под названием Fish Acoustic Detection Algorithm Research (FADAR).
Благодаря FADAR они смогли быстро проанализировать свой гигантский массив данных за долю того времени, которое потребовалось бы в противном случае.
«Благодаря FADAR мы обработали 12 лет акустических данных за несколько недель, обнаружив закономерности, на поиск которых ушли бы годы», — заявил в заявлении соавтор исследования Лоран ШеРубин.
ШеРубин и его коллеги обнаружили, что самцы красных каменных окуней обычно предлагают своим соседям одно из двух ворчаний: одно для ухаживания, а другое — для защиты своей территории.
Кроме того, команда подтвердила наличие последовательных сезонных закономерностей в нерестовой активности каменных окуней, тесно связанных с лунными циклами.
Более того, временной охват исследования позволил понять, как меняется популяция рыб. Между 2011 и 2017 годами красные каменные окуни чаще издавали ухаживание. Но начиная с 2018 года звуки сместились в сторону конкурентных и территориальных предупреждений. К концу исследования количество агрессивных ворчаний почти утроилось по сравнению с началом.
«Этот сдвиг может указывать на изменения в популяции, такие как увеличение числа более старых или доминирующих самцов, изменение соотношения полов или даже смещение основной зоны нереста», — пояснил ШеРубин.
Система пассивного мониторинга, разработанная командой, может вскоре выйти за рамки «охоты» за ворчанием. Исследователи считают, что их подход может помочь управляющим ресурсами, работающим над сохранением морских обитателей и устойчивым рыболовством, путём прослушивания действий животных без их беспокойства.
«Это исследование показывает, как много мы можем узнать, просто слушая», — сказал ШеРубин. «Оно меняет наше понимание океана».