Kostaryka ratuje ekosystemy leśne, słuchając ich

Monica Retamosa była w trakcie wymiany baterii w magnetofonie, gdy po raz pierwszy usłyszała dzwonka. Stojąc na dnie lasu, spojrzała w górę na drzewa, szukając źródła jego metalicznego i potężnego dźwięku , szukając ptaka przez pół godziny bezskutecznie. Dzwonek śpiewa z czubków drzew, gdzie jest widoczny dla swoich rówieśników, ale niewidoczny dla tych poniżej. Mimo to Retamosa się uśmiechnęła: Dba o ekosystemy w kostarykańskim korytarzu biologicznym AmistOsa, słuchając ich.

W naturze żywe istoty wykorzystują dźwięk niemal do wszystkiego. Wydają dźwięki, aby przyciągnąć partnera, komunikować tożsamość, ostrzegać przed niebezpieczeństwami, wskazywać drogę i pomagać w polowaniu lub obronie. Przez dziesięciolecia naukowcy śledzili gatunki za pomocą rejestratorów w ręku i nadal to robią, choć coraz częściej używają również zdalnych urządzeń rejestrujących. Badanie dźwięków wydawanych przez organizmy jest znane jako bioakustyka . Retamosa zajmuje się tą pracą od 10 lat.

Badania wykorzystujące nagrania bioakustyczne wykazały, że niektóre ptaki krzyczą głośno, aby dać się usłyszeć w miastach, a młode żółwie morskie komunikują się z gniazda, aby skoordynować swoje wyklucie. A gdy bioakustykę połączy się z innymi dźwiękami — tymi wydawanymi przez ludzi, a także naturalnymi dźwiękami krajobrazu, takimi jak rozbijające się fale morskie — możliwe jest zinterpretowanie głębszego znaczenia ekologicznego. Możliwe staje się monitorowanie zmian w bioróżnorodności, wykrywanie zagrożeń i mierzenie skuteczności strategii ochrony. Ta szersza analiza dźwięku jest znana jako ekoakustyka — i to właśnie nad nią trwają prace tutaj, w Kostaryce.

Retamosa pracuje od 20 lat na Uniwersytecie Narodowym Kostaryki, w Międzynarodowym Instytucie Ochrony Przyrody i Zarządzania Przyrodą. Wykorzystuje bioakustykę i ekoakustykę do badania dźwięków tego małego kraju Ameryki Środkowej, w którym żyje ponad pół miliona gatunków.

„Dźwięki zostały zapomniane z punktu widzenia ochrony środowiska” — mówi Retamosa. „Przez większość czasu słyszymy więcej, niż widzimy. Jest prawdopodobne, że gdy w systemie wystąpi zakłócenie, możemy je wykryć wcześniej po dźwięku lub jego braku, niż po innych czynnikach”.

Rozwój zautomatyzowanych nagrań zrewolucjonizował bioakustykę i ekoakustykę. Teraz grupy badawcze mogą wieszać czujniki, które rejestrują fragmenty dnia przez wiele miesięcy bez zakłócania życia dzikich zwierząt. Retamosa lubi tę strategię, ponieważ jest nieinwazyjna dla zwierząt, ułatwia noszenie uszu na dużych obszarach i w trudno dostępnych miejscach, a czasami pomaga odkrywać tajemnicze gatunki.

Chociaż woli monitorować ekosystemy z daleka, Retamosa musi nadal zapuszczać się głęboko w las, aby ustawić rejestratory. Wizyty w terenie są fascynujące, ale nigdy nie są niedzielnym spacerem. Przeszła wiele kilometrów przez błoto i gałęzie, razem ze swoimi kolegami Jimmym Barrantesem i Randallem Jiménezem. Wchodzili i schodzili po niekończących się zboczach. Kiedyś upadła i złamała żebra. Ale praca nie kończy się na instalacji: muszą wrócić, aby wymienić baterie i karty pamięci. W innych krajach używają paneli słonecznych i Internetu, aby otrzymywać dane w czasie rzeczywistym; w ciemnych, wilgotnych lasach deszczowych Kostaryki nadal robi się to ręcznie.

To właśnie robiła Retamosa, gdy usłyszała dzwonka. Nagranie to jest częścią projektu śledzenia przemieszczania się i rozmieszczenia tych ptaków, które migrują między różnymi wysokościami w regionie. Ich obecność może być funkcjonalnym wskaźnikiem stanu korytarza biologicznego AmistOsa, który łączy La Amistad International Park, na granicy z Panamą, z innymi rezerwatami w południowej Kostaryce.

Korytarz biologiczny został ukształtowany przez przejście dzikich zwierząt, które pojawiły się po ustawie leśnej z 1990 r., która chroniła obszary dzikiej przyrody i zachęcała do ponownego zalesiania gospodarstw poprzez płatności za usługi środowiskowe. W 2010 r. został oficjalnie zmapowany. Obecnie przebiega przez terytoria tubylcze i przecina największe mokradła w kraju. W całej Kostaryce jest obecnie 53 korytarzy, obejmujących 38 procent jej terytorium.

Dane z projektu pomogą komitetowi odpowiedzialnemu za bioróżnorodność i zasoby naturalne Kostaryki podejmować decyzje. „Chodzi o stworzenie protokołu monitorowania, łączącego rząd, społeczności i nas jako środowisko akademickie, zapewniającego wsparcie dla analizy i interpretacji” — mówi Retamosa.

Rejestratory zawieszone na wolności przechwytują wiele terabajtów danych, więc słuchanie każdego nagrania nie jest wykonalne. Mając na uwadze uczynienie z tego opłacalnej strategii, badacze opracowali wskaźniki akustyczne: wzory matematyczne, które interpretują cechy ekosystemu na podstawie nagranych dźwięków. „Mogą one odzwierciedlać energię akustyczną miejsca, aktywności lub zróżnicowanie częstotliwości” — wyjaśnia Retamosa. Kiedy zaczynała w tej dziedzinie, było tylko osiem wskaźników akustycznych. Teraz jest ich ponad 80.

Ta dyscyplina rozwija się tak szybko, że zakres tych wskaźników jest obecnie przedmiotem debaty. W niektórych ze swoich wczesnych badań Retamosa odkryła, że ​​pewne pomiary akustyczne wykazują różnice między regionami tropikalnymi i umiarkowanymi. Jedna z najlepiej znanych, złożoność akustyczna — stopień zmienności i skomplikowana struktura dźwięku bioakustycznego — została wykorzystana jako deskryptor różnorodności ptaków w środowiskach umiarkowanych. Jednak w obszarach tropikalnych różne badania wykazały, że nie odzwierciedla ona różnorodności gatunków, ale raczej poziom aktywności akustycznej; to znaczy, zamiast wskazywać na obecność wielu gatunków, wydaje się wskazywać intensywną wokalizację jednego lub kilku ptaków.

Dokładna analiza tych wskaźników może być wykorzystana do ujawnienia stanu zdrowia lasu. W raporcie z Jimmym Barrantesem Retamosa podkreśla, że ​​pomiar entropii akustycznej — zmienności intensywności dźwięku w czasie i częstotliwościach dźwięku — oraz zróżnicowania akustycznego pomógł im sklasyfikować stan zaburzeń niektórych miejsc, podczas gdy aktywność akustyczna i energia tego nie zrobiły. „Można użyć wskaźników do pierwszej eksploracji miejsca, do przeprowadzania badań w czasie, w poszukiwaniu konkretnych zmian związanych z zakłóceniami spowodowanymi przez człowieka i do pracy z kluczowymi gatunkami” — wyjaśnia.

Każdy region ma swoje własne obawy dotyczące środowiska. W Kostaryce turystyka wzrosła dramatycznie: między 1984 a 1989 rokiem liczba przyjazdów międzynarodowych wzrosła o 37 procent, z 273 900 do 375 900 odwiedzających. Ale od 1990 roku tempo gwałtownie wzrosło: w zeszłym roku kraj przyjął 2,6 miliona turystów.

Ten boom stwarza wyzwania dla zrównoważonego rozwoju. Aby im sprostać, zespół International Institute for Conservation and Wildlife Management analizuje dźwięki wewnątrz i na zewnątrz obszarów chronionych. Jednym z jego narzędzi jest indeks mierzący stosunek między dźwiękami biologicznymi a hałasami generowanymi przez człowieka.

W ostatnich latach zautomatyzowane wykrywanie akustyczne, wykorzystujące sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe, zrewolucjonizowało identyfikację gatunków. Wcześniej do korzystania ze sztucznej inteligencji wymagane były zaawansowane umiejętności programistyczne, ale wraz z pojawieniem się dostępnych modeli interfejsów, staje się ona coraz bardziej popularna. Egzoakustyka coraz bardziej koncentruje się na opracowywaniu dokładniejszych modeli klasyfikacji dźwięków.

I staje się możliwe wyłapywanie poszczególnych gatunków w krajobrazie dźwiękowym za pomocą tych narzędzi. W badaniu gospodarstw rolnych przeprowadzonym w ramach projektu Bosque Vivo, prowadzonego przez Narodowy Fundusz Finansowania Lasów Kostaryki, zespół badawczy odkrył, że Hylopezus perspicillatus , gatunek ptaka wrażliwy na zakłócenia krajobrazu, występował tylko w miejscach kontrolnych Parku Narodowego Corcovado i w lasach najlepiej zachowanych gospodarstw rolnych.

W Guanacaste Retamosa pracuje również nad długoterminowym protokołem monitorowania, aby ocenić, jak ekosystemy i bioróżnorodność reagują na zmienność klimatu. W innych krajach podobne projekty rejestrują solidne linie bazowe w miejscach o minimalnej ingerencji człowieka, które w przyszłości można będzie porównać z aktualnymi nagraniami w celu wykrycia zmian. Chociaż przechowywanie wszystkich tych zapisów jest kosztowne, Retamosa uważa, że ​​utworzą one bezcenne archiwum historyczne, do którego pewnego dnia będzie można powrócić, gdy technologia umożliwi dalszą analizę.

Artykuł pierwotnie ukazał się na stronie WIRED w języku hiszpańskim i został przetłumaczony z języka hiszpańskiego.