Vad är en ljudkarta? Varför forskare studerar Coyote-samtal i National Parks

Vår hörsel berättar om en bil som närmar sig bakifrån, osynlig eller en fågel i en avlägsen skog. Allt vibrerar, och ljudet går igenom och runt oss hela tiden. Ljud är en kritisk miljöbeteckning.

Alltmer lär vi oss att människor och djur inte är de enda organismer som använder ljud för att kommunicera. Så gör växter och skogar. Växter upptäcker vibrationer på ett frekvens-selektivt sätt med hjälp av denna "hörsel" -sens för att hitta vatten genom att skicka ut akustiska utsläpp och att kommunicera hot.

Vi vet också att tydlig muntlig kommunikation är kritisk, men är lätt nedbrytbar av yttre ljud, annars kallat "buller". Buller är mer än en irriterande: Det hotar också vår hälsa. Genomsnittliga stadsljudnivåer på 60 decibel har visat sig öka blodtrycket och hjärtfrekvensen och inducera stress, med fördröjda högre amplitud som orsakar kumulativ hörselnedsättning. Om detta är sant för människor, så kan det också vara sant för djur och till och med växter.

Bevarande forskning lägger stor vikt vid synen - tänk på det inspirerande vista, eller de sällsynta arterna som fångas på film med kameravallar - men ljud är också ett kritiskt inslag i naturliga system. Jag studerar digitalt ljud och interaktivt media och co-direct Arizona State Universitys akustiska ekologilaboratorium. Vi använder ljud för att främja miljömedvetenhet och stewardship, och tillhandahålla kritiska verktyg för djupare övervägande av ljud i naturbevar, stads- och industriell design.

Ljud som ett tecken på miljöförändring

Ljud är en kraftfull indikator på miljöförstöring och ett effektivt verktyg för att utveckla mer hållbara ekosystem. Vi hör ofta förändringar i miljön, till exempel skift i fågelsamtal, innan vi ser dem. FN: s utbildnings-, vetenskapliga och kulturella organisation (UNESCO) har nyligen bildat en sund charter för att främja medvetenheten om ljud som en kritisk signifikant inom miljöhälsa och stadsplanering.

Jag har tillbringat decennier med fältinspelningar där jag skapar en inställning före gryning eller skymning och ligger sedan på marken och lyssnar på flera oavbrutna timmar. Dessa projekt har lärt mig hur luftens densitet förändras när solen stiger upp eller sätter, hur djurbeteendet skiftas som ett resultat och hur alla dessa saker är invecklade.

Ljudet går till exempel vidare genom tätare material, till exempel kall luft än genom varm sommarluft. Andra faktorer, såsom förändringar i skogens lövtäthet från vår till fall, ändrar också en platsens efterklangskaraktäristika. Att utforska dessa egenskaper har lett mig att tänka på hur perceptuella ljudåtgärder informerar vår förståelse av miljöhälsan och öppnar en ny undersökningsvinkel kring de psykoakustiska egenskaperna hos miljöljud.

Att förändra ljudmiljöer påverkar överlevnad

För att engagera de offentliga och vetenskapliga samfunden i den här forskningen inleddes akustisk ekologilaboratorium 2014 i en storskalig publik, genererad projektlärningskunskap och ljudinspelningsteknik till samhällen intill nationalparker och nationella monument i sydvästra USA. Efter att ha slutfört en lyssnings- och fältinspelningsverkstad, volontärmedlemmar frivilligt spelar in på fasta platser i parkerna varje månad, bygger en stor samling ljudinspelningar som både är en glädje att lyssna på och en rik källa till data för vetenskaplig analys.

Föreställ dig hur klimatförändringar kan påverka miljöens ljud signaturer. Minskad växtdensitet kommer att ändra balansen mellan absorberande ytor, såsom blad och reflekterande ytor som stenar och byggnader. Detta kommer att öka efterklang och göra ljudmiljön mer hårda. Och vi kan fånga det genom att göra upprepade ljudinspelningar på forskningsplatser.

I inställningar där ljudet reverberates under lång tid, till exempel en katedral, kan det bli tröttsamt att fortsätta en konversation som ekon stör varandra. Ökande efterklang kan ha en liknande effekt i naturliga inställningar. Inbyggda arter kan kämpa för att höra parningssamtal. Rovdjur kan ha svårt att upptäcka byte. Sådana effekter kan anfalla befolkningen att flytta, även om ett område fortfarande erbjuder gott om mat och skydd. Kort sagt är de soniska egenskaperna hos miljöer avgörande för överlevnad.

Lyssna kan också främja förvaltning. Vi använder de inspelningar som våra volontärer producerar för att skapa musikaliska verk, som endast består av ljudets ljud, som utförs i de samhällen som gjorde inspelningarna. Dessa händelser är ett underbart verktyg för att mobilisera människor kring frågan om klimatpåverkan.

Kartläggning av ljud och väderkännetecken

Jag leder också ett forskningsprojekt som heter EcoSonic, som frågar om psykoakustiska egenskaper hos miljöljud korrelerar med väderförhållandena. Om de gör det vill vi veta om vi kan använda modeller eller vanliga ljudinspelningar för att förutsäga klimatförändringarnas långsiktiga effekter på de akustiska egenskaperna hos miljöer.

Detta arbete bygger på psykoakustik - den punkt där ljudet möter hjärnan. Psykoakustik används i forskning om taluppfattning, hörselnedsättning och tinnitus, eller ringande i öronen, och i industriell design. Hittills har det dock inte tillämpats i stor utsträckning på miljöens ljudkvalitet.

Vi använder psykoakustisk analys för att utvärdera kvalitativa ljudåtgärder, såsom ljudstyrka, grovhet och ljusstyrka. Genom att mäta antalet unika signaler på en viss plats kan vi skapa ett akustiskt mångfaldsindex för den platsen. Då använder vi maskininlärning - träna en maskin för att göra förutsägelser baserade på tidigare data - för att modellera korrelationen mellan lokal väderinformation och det akustiska mångfaldsindexet.

Våra första tester visar ett positivt, statistiskt signifikant samband mellan akustisk mångfald och molntäckning, vindhastighet och temperatur, vilket betyder att även om dessa variabler ökar, gör också akustisk mångfald. Vi finner också ett omvänt, statistiskt signifikant samband mellan akustisk mångfald och daggpunkt och synlighet: Eftersom dessa faktorer ökar minskar akustisk mångfald.

Ljudande framtid: Konst, vetenskap och gemenskap

Ljudkvalitet är avgörande för vår vardagliga upplevelse av världen och vårt välbefinnande. Forskning vid Akustisk ekologilaboratorium drivs av konsten och grundar sig på sensionerad erfarenhet av att vara närvarande, lyssna, känna luftens täthet, ljudets hörsel och uppleva variationer i djurbeteende.

Utan konsten skulle vi inte fråga dessa perceptuella frågor. Utan vetenskap skulle vi inte ha sofistikerade verktyg för att genomföra denna analys och bygga prediktiva modeller. Och utan närliggande samhällen skulle vi inte ha data, lokala observationer eller historisk kunskap om förändringsmönster.

Alla människor har kapacitet att pausa, lyssna och känna igen mångfalden och kvaliteten på ljudet i ett visst utrymme. Genom mer aktivt lyssnande kan vi alla hitta en annan koppling till de miljöer vi bor i.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Garth Paine. Läs den ursprungliga artikeln här.