Bemikrofonozzák az erdőket, hogy kiderüljön, mekkora odabent a baj

Még 12 millió forintot szeretnénk összegyűjteni az év végéig. Köszönjük, hogy összedobjátok. Akkor nem tartozunk majd senkinek, csak köszönettel - nektek.

Az elmúlt évtizedekben a műholdak terjedése miatt rengeteg új információt tudhattunk meg a világ erdőinek állapotáról: sokkal precízebb képünk van arról, hol milyen mértékben nőtt vagy csökkent az erdők mérete, merre zajlanak erdőirtások. De ezek az információk általában csak a felszínt, azaz az erdők kiterjedését érintették, és arról továbbra is kevesebbet lehet tudni, hogy mi történik pontosan az erdőkben. 

Ezekre a kérdésekre legtöbbször továbbra is a hagyományos erdészeti-kutatói megfigyelésekkel, sok terepmunkával keresik a válaszokat, de az így begyűjtött adatokból nehezebb átfogó képet kapni. Hogy egy erdőben hogyan alakul a biodiverzitás, milyen ütemben terjednek az invazív fajok, mit tesz a helyi fajállománnyal a vadászat, az ökológiai válság következtében hogyan alakul a populációk sorsa, ezek mind nehezebben megválaszolható kérdések. Az utóbbi időben viszont egy új eszköz akadt a kutatók kezébe: végre rendesen be lehet mikrofonozni az erdőket. 

Az erdőkben elrejtett mikrofonok használata persze évtizedekre nyúlik vissza, de az elemző technológiák fejlődése, illetve az eszközök olcsóbbá válása miatt sokak szerint az igazi áttörés az elmúlt években ment végbe. 

Szakállas bagoly tűnődik Franciaországban, a Rambouillet erdőbenFotó: JOEL SAGET/AFP

A bioakusztikai eszközök révén ugyanis a hagyományos terepmunkás megfigyelésekhez képest jóval nagyobb léptékben, nagyobb területeken lehet megfigyelni az állatpopulációk alakulását. A bioakusztikai forradalom megérkeztét év elején harangozta be három kutató a Science-be írt cikkükben. Ők olyan trópusi erdőkben dolgoznak, ahol párhuzamosan többféle erdővédelmi projekt is fut, és ettől a technológiától többek között azt remélik, hogy pontosabb képünk lehet arról, melyik beavatkozás mennyire hatékony. 

Az elmúlt pár évben több nagyobb kezdeményezés is indult, amely nagyon komoly adatbázisok kiépítését célozza: a Yale környezetvédelmi lapjának nemrég egy Puerto Rico-i ökológus, Mitch Aide mesélte el, hogyan tudnak ma már olcsó hangfelvevőket telepíteni a helyi Luquillo erdőbe, hogy aztán adattovábbító eszközök révén megfigyelhessék, hogy a környék 25 béka- és madárfajtája mit művel a környéken. 

Az egész modell rendkívül egyszerű, és éppen ez benne a csodálatos Aide szerint: végre lehetségessé vált, hogy a kutatók valós időben figyelhessék az ökológiai élőhelyek működését. A másik hangsúlyos céljuk az adatbázisépítés, az összegyűjtött hangminták összevetésére ma már egyre fejlettebb AI-algoritmusok állnak rendelkezésre, melyek képesek kimutatni, hogy egy adott helyen az évek során hogyan változott a populáció, milyen fajok tűntek el vagy tűntek fel.

Önmagában ez a megközelítés sem újdonság, a kaliforniai Bernie Krause például évtizedek óta gyűjt évről évre ugyanarról a helyről hangmintákat, így elég precíz képet kapott arról, hogy az ökológiai válság következtében hogyan csendesedtek el például az általa megfigyelt mezők az elmúlt évtizedben. 

Ami mostanra megváltozott, az a lépték: a bigdata kora utolérte az erdőket. Egy-egy hangminta egyszerre számos élőlény jelenlétéről vagy hiányáról tanúskodik, és a több, egymástól bizonyos távolságra rögzített felvételek elemzése révén az állatok mozgásáról is sokkal többet meg lehet tudni. A végső cél pedig a kutatók számára, hogy egész élőhelyekre kiterjedő megfigyelőrendszer alakuljon ki, melyben nemcsak az élőlények életét lehet követni, de azonnal kiderül, ha láncfűrész, puskák vagy motorkerékpárok és traktorok hangja veri fel az erdőt. Közép-Afrikában elkezdtek már kiépíteni egy hasonló riasztórendszert egy veszélyeztetett erdőben, melyhez kidobott mobiltelefonokat használnak. 

A bioakusztikus eszközök alkalmazásának egyik lehetséges terepe a defaunáció nyomon követése, azaz annak rögzítése, hogy az amúgy külső beavatkozástól mentesnek tűnő környezetben hogyan szorul vissza drasztikusan egyes fajok száma. Erre ugyanis a műholdképes megfigyelések nem kínáltak választ, és a populációk helyzetét a helyszíni, terepmunkás kutatásokból sem volt könnyű felmérni, hiszen sokszor eleve a kutató megérkezése riaszthatta el az állatokat. 

Sok kísérletezés zajlik kamerákkal is, de a kamerák perspektívája sokkal behatároltabb: 

egyszerűen az erdőben a látás a legtöbbször alulmarad a hallás lehetőségeihez képest. 

És Aide elmondása szerint a másik óriási erénye a hangrögzítő eszközöknek a kamerákkal szemben, hogy sokkal nagyobb területet képesek lefedni. Ám hiába ismerték fel már rég számos előnyét a hangrögzítésnek, az elmúlt évtizedekben több komoly akadály is akadt: egyrészt a kellően érzékeny eszközök drágán, több ezer dollárért voltak elérhetőek, másrészt pedig utána a felvételek szétszálazása, az egyes fajok felismerése nagyon időigényes munka volt.

Ebben hoztak komoly változást az olyan eszközök, mint például a brit kutatók által kifejlesztett AudioMoth: az apró, bankkártya méretű hangrögzítőhöz 70 dollárért hozzá lehet jutni, ráadásul a modell opensource konstrukcióban készült, azaz a tervrajza szabadon hozzáférhető és felhasználható. A Yale lapja szerint az eszköz rendkívül széles skálán, a rettentő alacsony frekvenciájú puskalövéstől a nagyon magas frekvenciájú denevérhangokig képes rögzíteni zajokat, bőven az emberi fül kapacitásán túl. Eddig mintegy 9000 darab AudioMoth került forgalomba, elsősorban környezetvédő szervezetek és kutatók révén, és a jóval hozzáférhetőbb eszköz megjelenése főleg olyan régiókban lendítette fel a bioakusztikai megfigyeléseket, ahol alacsonyabb költségvetésű szervezetek dolga az erdők felügyelete. 

Fára szerelt hangrögzítőFotó: The Nature Conservancy

Aide számítása szerint a világ kétszáz ökorégiójának ötéves megfigyelési programja ezekkel az eszközökkel nagyjából 10 millió dollárból megoldható lenne, ez pedig töredéke annak, amennyibe egy hasonló globális program a hagyományosabb eszközökkel került volna. 

A másik nagy kihívás, aminek sokáig technikai akadályai voltak, hogy hogyan lehet kiszűrni a hangfelvételekből az egyes fajok hangjait. Aide és kollégái az elmúlt években két algoritmust is kifejlesztetek, melyek szabadon hozzáférhetőek, és melyek gyorsan képesek akár több ezer órányi felvételből is kiszűrni a különböző állatok hangjait. Ugyanakkor ez az algoritmus még csak arra volt képes, hogy egyszerre egy állat hangját keresse, ezért Aide és csapata a Microsoft AI for Earth kezdeményezésével fogott össze, és közösen fejlesztettek ki egy mélytanuló algoritmust, ami párhuzamosan képes több állat hangját is felismerni és követni. Ennek egy változatát alkalmazzák jelenleg abban a Puerto Rico-i erdőben, ahol 25 madár- és békafaj által keltett hangokat tudják nyomon követni. 

Elemzés a Puerto Rico-i erdőbőlFotó: Sieve

És ugyan a kutatók szerint ez még csak az út eleje, már az ebből a projektből származó adathalmaz is rengeteg új információt ad a helyi élővilágot óvni akaró kutatók kezébe. Olyan kérdéseket lehet vizsgálni, minthogy hogyan hatnak az állatok szaporodására a megváltozó időjárási viszonyok, befolyásolja-e egymással való kommunikációjukat, ha életterükbe több emberi hang szivárog be, és a már említett módon hamar tudomást lehet szerezni arról, ha valahol illegális vadászok vagy favágók jelennek meg. 

Akadnak még persze bőven kihívások a bioakusztika előtt, a feljebb linkelt videóban például Bernie Krause arról beszél, hogy minden élőhely teljesen egyedi hangzással rendelkezik, és ez nem csak költői megfogalmazás. A madárvilág Shazamjaként is emlegetett Bird Genie megalkotója, Tom Stephenson is arról beszélt az egyetemi lapnak, hogy még messze nem vagyunk ott, hogy minden madáréneket azonnal fel tudnak ismerni az algoritmusok. Többek között azért, számos fajnak eleve többféle éneke van, és e énekek földrajzilag is eltérhetnek egymástól, és ezen belül az egyes madáregyedek is saját hanggal bírnak. Ráadásul a madarak sokszor egymásnak felelgetnek, ami tovább bonyolítja a hangok elkülönítését. 

Mégis, az AI-val foglalkozó kutatók szerint annyira gyorsan fejlődnek ezek az eszközök, hogy egyáltalán nem lehet már messze az az időszak, amikor algoritmusok automatikusan lesznek képesek majd minden fajt azonnal felismerni a felvételeken. 

Erre a korszakra elkezdtek felkészülni a kutatók is: Ausztráliában már létrejött az Ausztrál Akusztikai Megfigyelőközpont, melynek kutatói több mint száz napelemmel működő megfigyelőeszközt helyeztek ki országszerte, és a felvett anyagokat egy felhőtárhelyen összesítik. A cél az, hogy hosszabb távon is megfigyelhetőek legyenek a változások, melyeknek az ausztrál élőhelyek vannak kitéve a klímaváltozás miatt, de a hangfelvételekhez nemcsak kutatók, hanem bárki hozzáférhet. 

A projektekben résztvevő szakemberek azt szeretnék, ha nemzetközi szervezetek irányítása mellett létrejönnének az első globális adatközpontok, így a kutatók könnyebben hozzáférhetnének a hangfelvételekhez és ez megnyithatná a munkát a még nagyobb léptékű kutatások előtt is. 

Ha pedig valaki még ennél is tovább mélyedne a témában, akkor a Nature Conservancy nevű szervezet oldalát ajánljuk, számos blogposzttal. Az egyikben például részletesen bemutatják, hogy az arizonai Aravaipa kanyonban milyen felvételeket rögzítettek. 

Van köztük például hajnali vadpulyka, ahogy a folyó közelében ébredezik:

Ugyanitt éjjel pedig ugyanott a baglyok aktivizálják magukat: 

Ha valaki még tovább szeretne foglalkozna tovább az állathangok rögzítésének kérdésével, ajánljuk a Mongabay podcastjának egy friss epizódját, melyben Dena Clink beszél (angolul) a gibbonhangokról, melyeket rögzített Borneón, és sokat be is játszik közülük, részletesen elmagyarázva, hogy mit hallhatunk.