Що таке звукова карта? Чому вчені вивчають дзвінки койотів у національних парках

Наше слухання говорить нам про автомобіль, що наближається ззаду, невидимий, або птиця в далекому лісі. Все вібрує, і звук проходить через і навколо нас весь час. Звук є критичним екологічним ознакою.

Все частіше ми дізнаємося, що люди і тварини не є єдиними організмами, які використовують звук для спілкування. Так само ростуть рослини і ліси. Рослини виявляють вібрації частотно-селективним способом, використовуючи цей «слуховий» сенс, щоб знайти воду, посилаючи акустичні викиди і повідомляючи загрози.

Ми також знаємо, що чітка вербальна комунікація є критичною, але легко деградує сторонніми звуками, інакше відомими як «шум». Шум більше, ніж подразник: він також загрожує нашому здоров'ю. Показано, що середній рівень міських звуків 60 децибел підвищує артеріальний тиск і частоту серцевих скорочень і викликає стрес, причому тривалі амплітуди викликають кумулятивну втрату слуху. Якщо це справедливо для людей, то це також може бути вірно для тварин і навіть рослин.

Дослідження з охорони приділяють велику увагу прицілу - думають про надихаючу перспективу, або рідкісні види, що потрапили на фільм з пастками камери - але звук також є критичним елементом природних систем. Я вивчаю цифрові звукові та інтерактивні медіа та співправляю лабораторію акустичної екології штату Арізона. Ми використовуємо звук, щоб підвищити екологічну обізнаність і керування, а також забезпечити критичні інструменти для глибшого розгляду звуку в природі, міського та промислового дизайну.

Звук як знак зміни навколишнього середовища

Звук є потужним показником деградації навколишнього середовища та ефективним інструментом для розвитку більш стійких екосистем. Ми часто чуємо зміни у навколишньому середовищі, такі як зміна дзвінків на птахів, перш ніж ми їх побачимо. Організація Об'єднаних Націй з питань освіти, науки і культури (ЮНЕСКО) нещодавно сформувала чітку хартію, щоб підвищити рівень обізнаності про звук як важливе значення для охорони довкілля та містобудування.

Я витратив десятиліття, роблячи польові записи, в яких я створюю налаштування до світанку або сутінків, а потім лежу на землі, слухаючи кілька годин безперервно. Ці проекти навчили мене, як щільність повітря змінюється по мірі того, як сонце піднімається або встановлюється, як поведінка тварин змінюється в результаті, і як всі ці речі заплутано пов'язані.

Наприклад, звук проходить далі через більш щільний матеріал, наприклад, холодне повітря, ніж через тепле літнє повітря. Інші фактори, такі як зміна щільності листя лісу від весни до осені, також змінюють характеристики реверберації сайту. Вивчення цих якостей привело мене до думки про те, як перцептивні заходи звуку інформують наше розуміння здоров'я навколишнього середовища, відкриваючи новий кут дослідження навколо психоакустичних властивостей екологічного звуку.

Зміна звукових середовищ впливає на виживання

Щоб залучити громадські та наукові спільноти до цього дослідження, лабораторія акустичної екології розпочала у 2014 році широкомасштабний проект з вивчення навичок прослуховування та техніки запису звуку до спільнот, що прилягають до національних парків та національних пам'яток у південно-західних США. Після завершення семінару для запису та запису на місцях, члени спільноти добровільно записують на фіксованому місці в парках щомісяця, будуючи велику колекцію звукових записів, що є одночасно радістю слухати і багатим джерелом даних для наукового аналізу.

Уявіть, як зміна клімату може вплинути на звукові підписи навколишнього середовища. Зменшена щільність рослин змінить баланс між поглинаючими поверхнями, такими як листя, і відбивними поверхнями, такими як скелі та будівлі. Це збільшить реверберацію і зробить звукові середовища більш жорсткими. І ми можемо зробити це за допомогою повторних записів на дослідних сайтах.

У місцях, де звук довго відбивається, наприклад, собор, він може стати втомливим для того, щоб розмовляти, коли ехо перешкоджає. Збільшення реверберації може мати подібний ефект у природних умовах. Рідні види могли б заважати чути дзвінки зі шлюбу. Хижаки можуть мати труднощі з виявленням здобичі. Такі наслідки можуть підштовхнути населення до переселення, навіть якщо територія все ще пропонує багато харчування та житло. Коротше кажучи, звукові властивості середовищ мають вирішальне значення для виживання.

Слухання також може сприяти управлінню. Ми використовуємо записи, які виробляють наші волонтери, для створення музичних творів, складених з використанням лише звуків навколишнього середовища, які виконуються у спільнотах, які робили записи. Ці події є чудовим інструментом для мобілізації людей навколо проблеми впливу зміни клімату.

Зіставлення звукових і погодних характеристик

Я також керую дослідницьким проектом EcoSonic, який запитує, чи співвідносяться психоакустичні властивості екологічного звуку з погодними умовами. Якщо вони це роблять, ми хочемо знати, чи можна використовувати моделі або регулярні звукові записи для прогнозування довгострокових впливів зміни клімату на акустичні властивості середовищ.

Ця робота спирається на психоакустику - точку, де звук зустрічається з мозку. Психоакустика застосовується в дослідженні сприйняття мови, втрати слуху, дзвін у вухах, дзвін у вухах і в промисловому дизайні. Однак до цих пір він не застосовувався широко до якості звуку навколишнього середовища.

Ми використовуємо психоакустичний аналіз для оцінки якісних показників звуку, таких як гучність, шорсткість і яскравість. Вимірюючи кількість унікальних сигналів у певному місці, ми можемо створити індекс акустичної різноманітності для цього місця. Потім ми використовуємо машинне навчання - навчання машині, щоб зробити прогнози на основі минулих даних - для моделювання кореляції між місцевими погодними даними та індексом акустичної різноманітності.

Наші початкові тести показують позитивний, статистично значимий зв'язок між акустичною різноманітністю та хмарою, швидкістю вітру та температурою, що означає, що коли ці змінні збільшуються, акустичне різноманіття теж. Ми також знаходимо зворотний, статистично значущий зв'язок між акустичним розмаїттям і точкою роси і видимістю: коли ці фактори зростають, акустичне різноманіття зменшується.

Звукове майбутнє: мистецтво, наука і спільнота

Якість звуку має вирішальне значення для нашого повсякденного досвіду світу та нашого добробуту. Дослідження в лабораторії акустичної екології витісняються мистецтвом і базуються на відчутті присутності, прослуховуванні, відчутті густини повітря, чутності звуку і сприйнятті змін у поведінці тварин.

Без мистецтв ми не ставимо запитання до цих питань. Без науки ми б не мали складних інструментів для проведення такого аналізу та побудови прогностичних моделей. І без сусідніх громад ми б не мали даних, місцевих спостережень або історичних знань про моделі змін.

Всі люди мають здатність призупиняти, слухати і розпізнавати різноманітність і якість звуку в будь-якому даному просторі. Завдяки більш активному слуханню, кожен з нас може знайти інше з'єднання з середовищем, в якому ми живемо.

Ця стаття була спочатку опублікована на The Conversation від Garth Paine. Читайте оригінальну статтю тут.