Какво е звукова карта? Защо учените проучват койотски разговори в националните паркове

Нашето изслушване ни казва за приближаваща се отзад кола, невидима, или птица в далечна гора. Всичко вибрира и звукът минава през нас и около нас през цялото време. Звукът е критичен екологичен знак.

Все по-често научаваме, че хората и животните не са единствените организми, които използват звука, за да общуват. Също както растенията и горите. Растенията разпознават вибрациите по честотно-селективен начин, използвайки този “слухов” смисъл, за да намерят вода чрез изпращане на акустични емисии и да съобщават за заплахи.

Ние също така знаем, че ясната вербална комуникация е критична, но лесно се деградира от външни звуци, известни още като "шум". Шумът е повече от дразнител: Той също застрашава здравето ни. Показано е, че средните нива на градските звуци от 60 децибела повишават кръвното налягане и сърдечната честота и предизвикват стрес, като продължителните високи амплитуди причиняват кумулативна загуба на слуха. Ако това е вярно за хората, то може да е вярно и за животни и дори за растения.

Консервационните изследвания поставят силен акцент върху зрението - мислете за вдъхновяващата гледка или редки видове, уловени на филм с капани на камерата - но звукът също е критичен елемент на природните системи. Аз изучавам дигитални звукови и интерактивни медии и съвместно ръководим Акустичната екологична лаборатория на Аризонския университет. Ние използваме звука, за да повишим екологичното съзнание и стопанисване, и да предоставим критични инструменти за по-задълбочено разглеждане на звука в природата, градския и промишления дизайн.

Звук като знак за екологична промяна

Звукът е мощен показател за деградация на околната среда и ефективен инструмент за развитие на по-устойчиви екосистеми. Често чуваме промени в околната среда, като промени в призивите за птици, преди да ги видим. Организацията на Обединените нации за образование, наука и култура (ЮНЕСКО) наскоро сформира здрава харта, за да насърчи информираността за звука като критично значение за здравето на околната среда и градоустройството.

Прекарах десетилетия да правя полеви записи, в които създавам настройка преди разсъмване или здрач, след това легнах на земята, слушайки няколко часа без прекъсване. Тези проекти ме научиха как плътността на въздуха се променя, когато слънцето изгрява или задава, как поведението на животните се променя като резултат и как всички тези неща са сложно свързани.

Например, звукът преминава през по-плътния материал, като например студен въздух, отколкото през топлия летен въздух. Други фактори, като промени в гъстотата на листата на гората от пролетта до есента, също променят характеристиките на реверберацията на мястото. Изследването на тези качества ме накара да мисля за това, как перцептивните мерки на звука да информират нашето разбиране за здравето на околната среда, откривайки нов ъгъл на изследване около психоакустичните свойства на звука в околната среда.

Промяна на звуковата среда засяга оцеляването

За да привлече обществеността и научните общности в това изследване, през 2014 г. Акустичната екологична лаборатория започна мащабни, обучени в тълпата проекти за слушане на умения за слушане и техники за звукозапис на общности в близост до националните паркове и национални паметници в югозападните щати. След приключване на семинар за слушане и записване на терен, членовете на общността доброволно се записват на фиксирани места в парковете всеки месец, изграждайки голяма колекция от звукови снимки, което е едновременно радост за слушане и богат източник на данни за научен анализ.

Представете си как изменението на климата може да повлияе на звуковите подписи на околната среда. Намалената плътност на растенията ще промени баланса между абсорбиращи повърхности, като листа, и отразяващи повърхности като скали и сгради. Това ще увеличи реверберацията и ще направи звуковата среда по-сурова. И ние можем да го заснемем, като правим многократни звукозаписи на изследователски обекти.

В местата, където звукът отразява дълго време, като например катедралата, може да стане уморително да се води разговор, когато ехото се намесва. Увеличаването на реверберацията може да има подобен ефект в естествените условия. Местните видове могат да се борят да чуят обажданията за чифтосване. Хищниците биха имали затруднения при откриването на плячката. Такива въздействия могат да стимулират населението да се премести, въпреки че районът все още предлага изобилие от храна и подслон. Накратко, звуковите свойства на средата са от решаващо значение за оцеляването.

Слушането може също да насърчи стопанисването. Ние използваме записите, които произвеждат нашите доброволци, за да създадем музикални произведения, съставени само от звуците на околната среда, които се изпълняват в общностите, които са направили записите. Тези събития са чудесен инструмент за мобилизиране на хората по въпроса за въздействията на изменението на климата.

Картографиране на звукови и метеорологични характеристики

Също така водим изследователски проект, наречен EcoSonic, който пита дали психоакустичните свойства на звука в околната среда съответстват на метеорологичните условия. Ако го направят, искаме да знаем дали можем да използваме модели или редовни звукозаписи, за да прогнозираме дългосрочните въздействия на изменението на климата върху акустичните свойства на околната среда.

Тази работа се основава на психоакустиката - точката, в която звукът се среща с мозъка. Психоакустиката се прилага в изследванията на възприятието на речта, загубата на слуха и шум в ушите, или звъненето в ушите, и в промишления дизайн. Досега обаче тя не се прилагаше широко към качеството на звука в околната среда.

Използваме психоакустичен анализ за оценка на качествените измервания на звука, като например силата на звука, грапавостта и яркостта. Чрез измерване на броя на уникалните сигнали на определено място можем да създадем Индекс на акустичното разнообразие за това място. След това използваме машинно обучение - обучение на машина, за да направим прогнози на базата на минали данни - да моделираме връзката между местните данни за времето и индекса на акустичното разнообразие.

Нашите първоначални тестове показват положителна, статистически значима връзка между акустичното разнообразие и облачната покривка, скоростта на вятъра и температурата, което означава, че с увеличаването на тези променливи акустичното разнообразие също. Ние също така намираме обратна, статистически значима връзка между акустичното разнообразие и точката на оросяване и видимостта: С увеличаването на тези фактори акустичното разнообразие намалява.

Звучи фючърси: изкуство, наука и общност

Качеството на звука е от решаващо значение за нашето ежедневно преживяване на света и нашето благосъстояние. Изследванията в лабораторията за акустична екология се движат от изкуствата и се основават на усещането за присъствие, слушане, усещане за плътност на въздуха, яснота на звука и възприемане на вариации в поведението на животните.

Без изкуствата нямаше да задаваме тези въпроси за възприемане. Без наука няма да имаме усъвършенствани инструменти за извършване на този анализ и за изграждане на предсказуеми модели. Без съседни общности нямаше да имаме данни, местни наблюдения или исторически познания за моделите на промяна.

Всички хора имат способността да спират, да слушат и да разпознават разнообразието и качеството на звука в дадено пространство. Чрез по-активно слушане всеки от нас може да намери различна връзка със средата, в която живеем.

Тази статия първоначално е била публикувана на The Conversation by Garth Paine. Прочетете оригиналната статия тук.