Что такое звуковая карта? Почему ученые изучают призывы койотов в национальных парках

Наше слушание говорит нам о машине, приближающейся сзади, невидимой, или о птице в далеком лесу. Все вибрирует, и звук постоянно проходит через нас и вокруг нас. Звук является важным показателем окружающей среды.

Мы все больше узнаем, что люди и животные не единственные организмы, которые используют звук для общения. Как и растения и леса. Растения обнаруживают вибрации частотно-избирательным образом, используя это «слуховое» чувство, чтобы найти воду, посылая акустические излучения и сообщая об угрозах.

Мы также знаем, что четкое словесное общение имеет решающее значение, но его легко ухудшить посторонними звуками, также известными как «шум». Шум - это больше, чем раздражитель: он также угрожает нашему здоровью. Показано, что средние уровни городского шума в 60 децибел повышают артериальное давление и частоту сердечных сокращений и вызывают стресс, а постоянные высокие амплитуды вызывают кумулятивную потерю слуха. Если это верно для людей, то это также может быть верно для животных и даже растений.

Исследования в области охраны природы уделяют большое внимание зрению - вспомним вдохновляющую перспективу или редкие виды, попавшие на пленку с помощью ловушек фотоаппаратов, - но звук также является критическим элементом естественных систем. Я изучаю цифровой звук и интерактивные медиа, а также являюсь одним из руководителей лаборатории акустической экологии Университета штата Аризона. Мы используем звук для повышения осведомленности об окружающей среде и управления ими, а также предоставляем критически важные инструменты для более глубокого рассмотрения звука в природных заповедниках, городских и промышленных объектах.

Звук как признак изменения окружающей среды

Звук является мощным индикатором деградации окружающей среды и эффективным инструментом развития более устойчивых экосистем. Мы часто слышим изменения в окружающей среде, такие как изменения в криках птиц, прежде чем мы их видим. Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) недавно сформировала надежную хартию, способствующую осознанию важности звука как важного фактора в области гигиены окружающей среды и городского планирования.

Я потратил десятилетия, делая полевые записи, в которых я создаю установку до рассвета или заката, а затем лежу на земле, слушая несколько непрерывных часов. Эти проекты научили меня, как плотность воздуха изменяется при восходе или заходе солнца, как изменяется поведение животных в результате, и как все эти вещи тесно связаны между собой.

Например, звук распространяется дальше через более плотный материал, такой как холодный воздух, чем через теплый летний воздух. Другие факторы, такие как изменение плотности листвы леса с весны до осени, также влияют на характеристики реверберации участка. Изучение этих качеств заставило меня задуматься о том, как воспринимаемые звуковые меры влияют на наше понимание здоровья окружающей среды, открывая новый угол исследования психоакустических свойств звука окружающей среды.

Изменение звуковых сред влияет на выживание

Чтобы привлечь общественность и научные сообщества к этому исследованию, Лаборатория акустической экологии в 2014 году приступила к крупномасштабному краудсорсинговому проекту по обучению навыкам слушания и методам звукозаписи сообществам, прилегающим к национальным паркам и национальным памятникам на юго-западе США. После завершения семинара по прослушиванию и записи в полевых условиях члены сообщества добровольно записываются в фиксированных местах в парках каждый месяц, создавая большую коллекцию звукозаписей, которые одновременно являются радостью для прослушивания и богатым источником данных для научного анализа.

Представьте, как изменение климата может повлиять на звуковые сигнатуры окружающей среды. Снижение плотности растений изменит баланс между поглощающими поверхностями, такими как листья, и отражающими поверхностями, такими как камни и здания. Это увеличит реверберацию и сделает звуковую среду более резкой. И мы можем запечатлеть это, делая повторные записи звука на исследовательских площадках.

В условиях, когда звук долго звучит, например, в соборе, он может устать от разговора, поскольку эхо мешает. Увеличение реверберации может иметь аналогичный эффект в естественных условиях. Местные виды могли изо всех сил пытаться услышать призывы к спариванию. Хищникам может быть трудно обнаружить добычу. Такое воздействие может стимулировать переселение населения, даже если в этом районе все еще есть много еды и жилья. Короче говоря, звуковые свойства окружающей среды имеют решающее значение для выживания.

Слушание может также способствовать управлению. Мы используем записи, которые производят наши волонтеры, для создания музыкальных произведений, составленных с использованием только звуков окружающей среды, которые исполняются в сообществах, которые делали записи. Эти события являются прекрасным инструментом для мобилизации людей вокруг проблемы воздействия изменения климата.

Отображение звуковых и погодных характеристик

Я также возглавляю исследовательский проект под названием EcoSonic, который спрашивает, коррелируют ли психоакустические свойства звука окружающей среды с погодными условиями. Если они это сделают, мы хотим знать, можем ли мы использовать модели или обычные звукозаписи для прогнозирования долгосрочного воздействия изменения климата на акустические свойства окружающей среды.

Эта работа опирается на психоакустику - точку, где звук встречается с мозгом. Психоакустика применяется в исследованиях восприятия речи, потери слуха и шума в ушах или звон в ушах, а также в промышленном дизайне. До сих пор, однако, он не применялся широко для качества звука окружающей среды.

Мы используем психоакустический анализ для оценки качественных показателей звука, таких как громкость, шероховатость и яркость. Измеряя количество уникальных сигналов в определенном месте, мы можем создать индекс акустического разнообразия для этого места. Затем мы используем машинное обучение - обучаем машину делать прогнозы на основе прошлых данных - для моделирования корреляции между локальными данными о погоде и индексом акустического разнообразия.

Наши первоначальные тесты показывают положительную, статистически значимую связь между акустическим разнесением и облачным покровом, скоростью ветра и температурой, а это означает, что по мере увеличения этих переменных акустическое разнообразие также увеличивается. Мы также обнаруживаем обратную, статистически значимую связь между акустическим разнесением, точкой росы и видимостью: по мере увеличения этих факторов акустическое разнообразие уменьшается.

Звучащее будущее: искусство, наука и общество

Качество звука имеет решающее значение для нашего повседневного опыта мира и нашего благополучия. Исследования в лаборатории акустической экологии основаны на искусстве и основаны на чувственном опыте присутствия, слушания, ощущения плотности воздуха, четкости звука и восприятия изменений в поведении животных.

Без искусства мы бы не задавали эти вопросы восприятия. Без науки у нас не было бы сложных инструментов для проведения этого анализа и построения прогностических моделей. А без соседних сообществ у нас не было бы данных, местных наблюдений или исторических знаний о моделях изменений.

Все люди способны останавливать, слушать и распознавать разнообразие и качество звука в любом пространстве. Благодаря более активному слушанию каждый из нас может найти различную связь с окружающей средой, в которой мы живем.

Эта статья была первоначально опубликована на Беседе Гартом Пэйном. Прочитайте оригинальную статью здесь.