追踪生物多样性，研究人员正在转向人工智能 - 彭博社
Sana Pashankar, Kendra Pierre-Louis
2009年，一只松鼠猴出现在厄瓜多尔亚马逊雨林中。
摄影师：Alejandra Parra从青蛙的喉咙嘎嘎声到鸟鸣的啁啾声，森林的声音可以用来追踪生物多样性的恢复，这是根据今天在《自然通讯》杂志上发表的一项研究得出的结论。自然通讯。结合人工智能，声音景观可以提供一种低成本的方式来衡量生态系统的健康状况。
研究人员研究了厄瓜多尔的一个地区的重新造林项目，该地区有90%的热带森林因为砍伐而消失。“我们只能描述树木正在重新生长，”德国维尔茨堡大学动物生态学教授、该研究的主要作者Jörg Müller说。“但动物们发生了什么？”
为了回答这个问题，该研究利用了生物声学——声学的一个分支，量化了人类可以感知到的所有自然声音。研究人员记录了厄瓜多尔各个地块在不同的砍伐后恢复阶段的声音景观，包括活跃的农业牧场和正在康复的森林。然后，一个经过训练的人工智能模型被用来识别录音中存在的100多种野生动物的歌曲，其识别结果后来由人类专家进行了核实。
他们发现，一块土地从砍伐中恢复得越多，其生物声学中就会充满各种动物的鸣叫声、嗡嗡声和嗡嗡声。“我们看到的是已经非常接近原始森林社区的社区，”Müller说。
热带森林的健康因气候变化而变得更加紧迫。森林在储存碳方面发挥着关键作用，森林保护和恢复项目越来越被用来支持旨在抵消排放的碳信用，以及旨在抵消开发对植物和动物物种影响的生物多样性信用。
这些项目通常旨在重新开发废弃的农业空间中的森林生态系统，理论上可以用来减轻碳排放和生物多样性损失。但是，由于监测不力和跟进有限，这两种用途近年来受到了审查。根据这项研究，声景可以让保护管理者更有效地跟踪生态系统的恢复情况。
“我们希望通过快速的生物多样性指标来确保人们遵守他们所说的并防止绿色洗牌等行为，”未参与该研究的生物声学研究员Rachel Buxton说道。Buxton是卡尔顿大学环境与跨学科科学研究所的助理教授。
跟踪生物多样性的传统方法包括代谢条形码，这是一种通过研究DNA的短片段来识别特定物种种群的分析方法。研究人员发现，生物声学监测导致与这种更直接方法相似的发现，但成本更低，对环境的干扰更小。
“这是一种完全被动的窃听生态系统的方法，不需要捕捉任何东西，不需要捕获任何东西 — 你只是在倾听，” Buxton 说道。“像声学监测这样更具成本效益的方法能够反映出类似的生物多样性度量，这真的很令人兴奋。”
在原则上，Müller 表示，生物声学监测可以在任何地方使用。它不需要领域专家，只需要有人放置录音设备。但也存在一些限制，包括 AI 模型的训练。“我们没有足够的专家，也没有足够的资金来识别全球所有的声音，” Müller 说。“人们必须付出努力来训练这些模型，以制作这些标记数据。”
另一个缺点是，生物声学也会捕捉到可能只是路过的野生动物的噪音，包括候鸟或哺乳动物。这可能会扭曲有关哪些物种是生态系统中永久成员的结论。
尽管如此，生物声学可以成为了解森林恢复路径的有用工具，甚至可以捕捉到某个区域的人类活动，包括偷猎或非法砍伐。随着更多国家寻求解决生物多样性下降问题，这些需求将会增长。
“我们现在正处于全球恢复栖息地的时代，” Müller 说。“有了这些数据，我们可以很好地展示濒危物种群体是如何恢复的。”
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