全球鳥鳴聲庫,聆聽生物多樣性

  • WABAD 匯集了來自全球 72 個棲息地的 1.192 種鳥類的 5.000 多分鐘和 90.000 次鳴叫聲。
  • 這些錄音是透過自然界中的自動錄音機獲得的,並精確到秒地進行標註,以訓練聲學辨識演算法。
  • 西班牙領導該項目,並提供來自多尼亞納國家公園或埃爾洪多國家公園等地區的關鍵數據,在這些地區,普通蒼頭燕雀和普通黑鳥是記錄最多的物種之一。
  • 全球聲音庫可以對生物多樣性進行非侵入性監測,評估生態修復效果,並為自然空間的管理提供支援。

全球鳥鳴庫

La 人們開始像衡量聲音一樣,衡量大自然也看重它的寂靜。過去科學家只需觀察,現在他們還需要傾聽,才能了解地球上的生命正在發生什麼,並理解… 自然界的感官體驗在生物多樣性危機之中,聽覺已成為關鍵工具,而鳥類則成為衡量生態系統健康的一種聲波溫度計。

在此背景下,一項開創性的計畫應運而生: 全球鳥鳴聲庫旨在聆聽地球的生物多樣性這項計畫背後是一個由西班牙領導的大型國際團隊,他們實現了直到最近還看似科幻的事情:收集、準確註釋並向公眾提供來自世界各地數千種鳥鳴和叫聲的錄音。

WABAD世界鳥鳴庫是什麼?

世界鳥類聲學註釋資料集(WABAD) 是這個龐大的全球聲音檔案庫的全名。它是一套經過嚴格標註的鳥類聲學數據,其創建目標非常明確:促進演算法的開發, 透過物種的鳴叫聲自動辨識物種並利用這些資訊大規模監測生物多樣性。

該項目是 由西班牙生物學家埃絲特·塞巴斯蒂安-岡薩雷斯協調來自阿利坎特大學(UA)生態系,以及 克里斯蒂安·佩雷斯-格拉納多斯,來自位於索爾索納(萊裡達)的加泰隆尼亞森林科技中心 ​​(CTFC)。最初是一小群專家的想法,現已發展成為國際科學網絡, 來自29個國家的100多名研究人員 參與資料收集和記錄。

這家公共銀行收集 記錄了來自五大洲近1.200種鳥類的鳴叫聲換句話說,我們面對的不是局部或局部的收藏,而是真正的全球檔案庫,它整合了來自截然不同環境的聲音景觀:熱帶森林、沿海濕地、草原、地中海山脈、農業區或亞洲叢林等等。

其基本理念既簡單又強大。如果我們知道某個地方有哪些鳥類在什麼時間鳴叫,我們就能推斷出該生態系隨時間推移所發生的變化。如果我們能訓練人工智慧自動辨識這些鳴叫聲,那麼我們就能在無需鳥類學家持續巡邏的情況下監測地球上的大片區域。

簡而言之,WABAD 將自身定位為: 監測生物多樣性狀況的關鍵科學基礎設施產生可靠的數據,並為地方和全球層面的保護和環境管理決策提供支援。

鳥鳴錄音

全球聲音檔案館:計畫資料和範圍

WABAD最大的優勢之一是 內容的規模和多樣性這不僅僅是收集零散的音頻錄音,而是要構建一幅世界鳥類生活的高度細緻的聲音圖景。該數據集目前包含:

  • 5.047分鐘的音訊文件 分析並記錄。
  • 超過 90.000 個發聲標籤 鳥類,每隻鳥都與一個物種和錄音中的特定時刻相關聯。
  • 已記錄的鳥類有1.192種這與項目總體描述中提到的約 1.200 個總數接近。
  • 分佈於世界各地的72種不同棲息地包括溫帶森林、熱帶雨林、沼澤、地中海灌木叢或鄉村景觀等。

這些數據來自 眾多國家這份名單包括越南、台灣、新喀裡多尼亞、幾內亞比索、瓜地馬拉、中國、賽普勒斯、烏克蘭、哥斯大黎加、阿根廷、布吉納法索、多明尼加共和國、紐西蘭、波蘭、瑞典、喀麥隆、蘇格蘭、加拿大、美國、烏幹達、德國、法國、希臘、墨西哥、哥倫比亞、巴西、印尼,當然還有許多地區。

如果我們按洲分析資訊量, 歐洲位居榜首錄音時間1.722分鐘約佔總數的三分之一。接下來是… 伊比利亞美洲國家,939分鐘, 北美洲有858個, 亞洲有831人, 非洲有408個 y 大洋洲,289分鐘這種分佈一方面反映了迄今為止工作最為密集的地區,另一方面也反映了該計畫未來階段最具成長潛力的地區。

WABAD的價值不僅在於收集到的分鐘數,還在於 註釋的品質和準確性每一次鳴叫都精確地記錄了鳥兒發出鳴叫的秒數,提供了極其豐富的細節。這種以秒為單位的記譜法使得建構… 非常優秀的訓練集,適用於人工智慧演算法即使在多種聲音重疊或存在環境背景噪音的情況下,也能學會區分物種,包括: 噪音污染.

由於地理範圍廣、棲息地類型多樣且註釋準確,WABAD 躋身於… 迄今為止最完整、最可靠的鳥類聲學資料庫並成為生物聲學和聲景生態學的支柱。

全球生物多樣性聲學庫

鳥類錄音的收集與註釋方式

為了充實這個全球資料庫,光帶著手持錄音機到野外錄製一些鳥鳴聲是不夠的。此方法基於以下幾點: 野外安裝的自動錄影設備它們會在同一個地方停留數週甚至數月,捕捉周圍的所有聲音。

這些 聲學錄音機被偽裝在自然環境中。這些感測器被安裝在樹木、柱子或其他隱藏的建築物上,並根據採樣目標設定為在特定時間或連續記錄。這種方法可以產生逼真的聲景,其中鳥鳴聲與風聲、蟲鳴聲、哺乳動物叫聲以及遠處人類活動的聲音混合在一起。

設備收集完畢後,最繁重的工作才剛開始: 聆聽、辨識並記錄聲音。專家團隊分析錄音,標記出每種鳥類鳴叫的秒數,並加上對應的標籤。在許多情況下,他們會使用頻譜圖(聲音的視覺化表示)來更好地定位和區分密集錄​​音中的各種鳴叫聲。

這項細緻的工作產生了 數千筆記錄以非常精細的時間精度進行標記。每個註釋不僅指出是哪個物種在發聲,還指出它在錄音中的確切時間出現,這對於訓練學習識別複雜聲音模式的演算法至關重要。

另外, 數據與上下文資訊結合 錄音還提供了有關聲景棲息地和位置的信息,使科學家能夠將特定的聲景與特定類型的生態系統或人類幹擾程度聯繫起來。這種背景資訊極大地豐富了聲庫的潛在用途,因為它使研究人員能夠研究鳥類群落如何隨環境而變化。

用於生物多樣性的聲學技術

西班牙在全球音樂版圖上的地位:多尼亞納、埃爾洪多等等

西班牙在這個計畫中扮演著重要角色,不僅因為其科學領先地位,還因為… WABAD涵蓋了多種國家生態系統。在伊比利半島,以下已被選中 鳥類保護的標誌性地點它們提供了豐富的歌曲和物種。

資料庫中收錄的西班牙飛地包括: 多納納國家公園它是歐洲最重要的濕地之一,也是 阿利坎特省埃爾洪多地區這裡也是水禽和候鳥的重要棲息地。此外,還有… 索爾索納(萊裡達)以及它的森林和為…所做的努力 重新造林, 薩爾薩萊霍(馬德里),地區 納瓦拉該地區 松林之地(巴利亞多利德), 維耶納 y Ontígola(托萊多)以及其他鄉村和森林景觀。

就半島而言,數據顯示: 最常「聽到」的鳥類是普通蒼頭燕雀和普通烏鶇。這兩種鳥分佈廣泛,凡是在西班牙公園或森林裡散步的人都對它們很熟悉。它們的鳴叫聲在錄音中反覆出現,位列錄音中最受歡迎的鳴叫聲之列。

與它們並肩而立的,還有其他一些鳥類,例如… 夜鶯、黃胸鹀和知更鳥它們也累積了相當數量的記錄。值得注意的是,在鳴叫次數最多的二十個物種中,也出現了… 夏威夷鳥類,例如'apanane、'amakihi 和'iwi。這體現了該計畫的真正全球性,歐洲、美洲、亞洲和太平洋物種在同一個資料庫中共存。

的作用 西班牙對這張地球聲波地圖的研究尤其具有相關性。阿利坎特大學和西班牙生物聲學技術中心 (CTFC) 的協調,以及眾多國家團體的參與,使西班牙在應用生物聲學領域處於標桿地位,表明全球範圍內的尖端項目也從這裡得到推動。

鳥類作為環境生物指示物

從用雙筒望遠鏡觀察到用演算法聆聽

幾十年來,鳥類監測幾乎總是基於… 由人們進行的視覺和聽覺普查鳥類學家團隊會沿著既定路線行進,記錄所見或所聞的鳥類物種,並年復一年地重複這項工作。儘管這種方法累積了寶貴的訊息,但它也存在一些限制:耗時費力,需要高度專業的專業人員,而且難以推廣到大範圍區域或進行非常長時間的監測。

的到來 自動化生物聲學是一項顛覆性的技術。現在,它們不再僅僅依賴人類觀察員,而是可以部署 持續「監聽」環境的感測器 並將資料傳送到電腦系統。 WABAD 在此過程中發揮關鍵作用:它提供了演算法學習透過聲音識別鳥類所需的數據。

多虧了數千個發聲標籤,資料科學家可以 訓練人工智慧模型 這些模型能夠區分聲音模式,識別嘈雜錄音中的物種,並量化它們隨時間推移的出現頻率。它們不僅能告訴我們“這裡有一隻黑鳥在鳴叫”,還能讓我們測量該物種在特定區域出現的頻率,或者其活動在一年中不同時期的變化情況。

實際上,這項技術飛躍意味著生態系統可以 需要更頻繁、更準確、更經濟地進行監測在自然公園內分佈的一系列感測器可以產生一種“即時聲波X光”,指示哪些物種存在,哪些物種正在減少,哪些物種在環境恢復後突然出現或回歸。

此外,這種基於演算法的方法還有另一個重要優點: 它減少了現場持續人員駐守的需求。正如埃絲特·塞巴斯蒂安-岡薩雷斯本人所解釋的那樣,自動系統可以防止人們花費數小時在野外統計鳥類數量,因為演算法可以識別物種,並且很容易知道在特定地點和時間檢測到了多少種不同的鳥類。

生態系的聲學監測

鳥類作為生物指示物:它們的鳴叫告訴我們什麼

長期以來,人們一直認為鳥類是… 優秀的生態系狀態生物指示劑它們的存在、數量或消失可以反映棲息地結構、空氣品質、食物供應、噪音污染,甚至氣候變遷的影響。

聽他們的歌,某種程度上就像… 關注環境健康狀況當一個聲景中物種多樣性豐富,鳴叫聲類型多樣時,通常表示該生態系功能健全且保存相對完好。相反,當環境變得貧瘠,錄音中只剩下少數幾種廣適性物種或對幹擾耐受性極強的物種時,通常就表示生態系統出了問題。

可能性 比較環境表演前後的聲景 這是該音庫最有趣的應用之一。例如,在退化的濕地或燒毀的森林進行生態修復後,分析鳥鳴多樣性的變化可以提供關於系統恢復的早期線索,遠早於肉眼可見的變化。

這種方法在評估方面具有巨大的潛力 環境政策和保護項目的有效性公共管理部門、國家公園管理人員或保護區負責人可以依靠聲學資訊做出更明智的決策、確定行動的優先順序或及時發現問題。

除此之外,還有 聲學監測是一種非侵入性技術無需捕捉或處理動物,它們的行為也不會發生顯著改變,而且可以在對野生動物影響最小的情況下覆蓋大片區域。在生物多樣性喪失加速的當下,擁有不會對生態系統增加額外壓力的監測工具尤其重要。

整體而言,全球鳥鳴庫正逐漸成為重要的工具。 這對科學界和土地管理者都意義非凡。它使我們能夠透過聲音研究生物多樣性,改善自動辨識系統,並使社會更接近一個強大的理念:聆聽地球的歌唱、它的寂靜,以及它那交響樂般的聲音如何因我們的行為而改變,我們也能保護地球。

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