Co je to zvuková mapa? Proč vědci studují volání kojotů v národních parcích

Naše slyšení nám říká auto, které se blíží zezadu, neviditelné, nebo ptáka ve vzdáleném lese. Všechno vibruje a zvuk prochází kolem nás a kolem nás po celou dobu. Zvuk je rozhodující pro životní prostředí.

Stále častěji se učíme, že lidé a zvířata nejsou jedinými organismy, které používají zvuk ke komunikaci. Stejně tak rostliny a lesy. Rostliny detekují kmitočtově selektivní vibrace a používají tento „sluchový“ smysl k nalezení vody tím, že vysílají akustické emise a komunikují hrozby.

Víme také, že jasná verbální komunikace je kritická, ale je snadno degradovatelná cizími zvuky, jinak známými jako „hluk“. Hluk je více než dráždivý: také ohrožuje naše zdraví. Bylo prokázáno, že průměrné hladiny zvuku ve městě 60 decibelů zvyšují krevní tlak a tepovou frekvenci a vyvolávají stres, přičemž přetrvávají vyšší amplitudy způsobující kumulativní ztrátu sluchu. Pokud to platí pro lidi, pak by to mohlo platit i pro zvířata a dokonce i rostliny.

Konzervační výzkum klade velký důraz na zrak - pomyslete na inspirativní pohled, nebo na vzácné druhy ulovené na filmu s kamerovými pasti - ale zvuk je také kritickým prvkem přírodních systémů. Studuji digitální zvuková a interaktivní média a spoluautomatickou laboratoř akustické ekologie Arizona State University. Používáme zvuk, abychom zlepšili povědomí o životním prostředí a správcovství a poskytli klíčové nástroje pro hlubší zvážení zvuku v přírodních rezervacích, městském a průmyslovém designu.

Zvuk jako znamení změny životního prostředí

Zvuk je silným ukazatelem degradace životního prostředí a účinným nástrojem pro rozvoj udržitelnějších ekosystémů. Často se setkáváme se změnami v životním prostředí, jako jsou posuny v ptačích hovorech, než je uvidíme. Organizace Spojených národů pro výchovu, vědu a kulturu (UNESCO) nedávno vytvořila dobrou chartu na podporu povědomí o zvuku jako kritickém signifikantu v oblasti životního prostředí a územního plánování.

Strávil jsem desítky let nahráváním na poli, ve kterých jsem vytvořil nastavení před svítáním nebo soumrakem, pak ležím na zemi a poslouchám několik nepřetržitých hodin. Tyto projekty mě naučily, jak se mění hustota vzduchu, když slunce vychází nebo nastavuje, jak se mění chování zvířat a jak jsou všechny tyto věci spojeny.

Například zvuk putuje dále hustějším materiálem, například studeným vzduchem, než teplým letním vzduchem. Další faktory, jako jsou změny hustoty lesních listů od jara do podzimu, také mění charakteristiky odrazu lokality. Zkoumání těchto kvalit mě vedlo k tomu, abych přemýšlel o tom, jak vjemová měřítka zvuku informují naše chápání životního prostředí, a otevírá nový pohled na psychoakustické vlastnosti zvuku v životním prostředí.

Změna zvukového prostředí ovlivňuje přežití

Pro zapojení veřejnosti a vědeckých komunit do tohoto výzkumu zahájila laboratoř Akustická ekologie v roce 2014 rozsáhlý projekt zaměřený na davu, který vyučuje poslechové dovednosti a techniky záznamu zvuku do komunit sousedících s národními parky a národními památkami v jihozápadních Spojených státech. Po dokončení poslechové a terénní dílny nahrávají členové komunity každý měsíc záznam na pevných místech v parcích, budují velkou sbírku zvukových zachycení, což je radost z poslechu a bohatý zdroj dat pro vědeckou analýzu.

Představte si, jak by změna klimatu mohla ovlivnit zvukové podpisy prostředí. Snížená hustota rostlin změní rovnováhu mezi absorpčními povrchy, jako jsou listy a reflexní povrchy, jako jsou skály a budovy. Tím se zvýší dozvuk a zvuková prostředí se stanou drsnějšími. Můžeme to zachytit opakovanými zvukovými nahrávkami na výzkumných místech.

V nastaveních, kde se zvuk dlouho ozývá, jako je katedrála, se může stát únavným pokračovat v konverzaci, protože odrazují ozvěny. Zvýšení dozvuku by mohlo mít podobný účinek v přirozeném prostředí. Nativní druhy by se mohly snažit slyšet páření. Dravci mohou mít potíže s odhalením kořisti. Takové dopady by mohly povzbudit obyvatele k přemístění, i když oblast stále nabízí dostatek potravy a přístřeší. Stručně řečeno, zvukové vlastnosti prostředí jsou rozhodující pro přežití.

Poslech může také podporovat správcovství. Nahrávky, které naši dobrovolníci produkují, využíváme k tvorbě hudebních děl, složených pouze ze zvuků prostředí, které jsou prováděny v komunitách, které nahrávaly. Tyto události jsou skvělým nástrojem pro mobilizaci lidí v souvislosti s dopady změny klimatu.

Vlastnosti mapování zvuku a počasí

Vedl jsem také výzkumný projekt s názvem EcoSonic, který se ptá, zda psychoakustické vlastnosti environmentálního zvuku korelují s povětrnostními podmínkami. Pokud ano, chceme vědět, zda můžeme použít modely nebo pravidelné zvukové nahrávky k předvídání dlouhodobých dopadů změny klimatu na akustické vlastnosti prostředí.

Tato práce čerpá z psychoakustiky - místa, kde se zvuk setkává s mozkem. Psychoacoustics je aplikován ve výzkumu na vnímání řeči, ztrátě sluchu, a tinnitus, nebo zvonění v uších, a v průmyslovém designu. Dosud však nebyl aplikován široce na kvalitu životního prostředí.

Používáme psychoakustickou analýzu k posouzení kvalitativních měření zvuku, jako je hlasitost, drsnost a jas. Měřením počtu unikátních signálů v určitém místě můžeme vytvořit index akustické rozmanitosti pro toto místo. Pak používáme strojové učení - školení stroje, aby se předpovědi založené na minulých datech - modelování korelace mezi místními údaji o počasí a indexem akustické rozmanitosti.

Naše počáteční testy ukazují pozitivní, statisticky významný vztah mezi akustickou rozmanitostí a zakrytím oblačnosti, rychlostí větru a teplotou, což znamená, že jak se tyto proměnné zvyšují, dělá se také akustická rozmanitost. Rovněž nacházíme inverzní, statisticky významný vztah mezi akustickou diverzitou a rosným bodem a viditelností: Jak se tyto faktory zvyšují, snižuje se akustická diverzita.

Zní Futures: Umění, Věda a Společenství

Kvalita zvuku je rozhodující pro každodenní zkušenost světa a našeho blahobytu. Výzkum v laboratoři akustické ekologie je poháněn uměním a je založen na nasnímaném zážitku z přítomnosti, naslouchání, pociťování hustoty vzduchu, slyšitelnosti zvuku a vnímání rozdílů v chování zvířat.

Bez umění bychom se na tyto vjemové otázky neptali. Bez vědy bychom neměli sofistikované nástroje pro provádění této analýzy a vytváření prediktivních modelů. A bez sousedních komunit bychom neměli data, lokální pozorování ani historické znalosti vzorců změn.

Všichni lidé mají schopnost pozastavit, poslouchat a rozpoznat rozmanitost a kvalitu zvuku v daném prostoru. Prostřednictvím aktivnějšího naslouchání si každý z nás najde jiné spojení s prostředím, ve kterém žijeme.

Tento článek byl původně publikován na The Conversation Garth Paine. Přečtěte si originální článek zde.