El registro de los sonidos de la naturaleza y de los animales es una herramienta fundamental para comprender y además mitigar el impacto del ruido causado por el ser humano en los ecosistemas. La IA, nueva aliada
El shama oriental (Copsychus saularis) es una especie de ave nativa del sudeste asiático conocida por sus melodiosos y fuertes cantos. Un ejemplar de esta ave fue inmortalizado como la primera grabación sonora de un animal. Fue grabado mientras vivía en cautiverio en el zoológico de Frankfurt en 1889. Ludwig Koch, quien entonces tenía ocho años, grabó al pájaro con el primer dispositivo de grabación comercial: una máquina de cilindros Edison. Este instrumento enfocaba el sonido a través de una bocina sobre una aguja, cuyas vibraciones cortaban una ranura en la superficie de un cilindro de cera que giraba a una velocidad de 160 rotaciones por minuto (rpm).
El pequeño Ludwig Koch era un portentoso violinista y a su corta edad ya había conocido a Franz Liszt y era aficionado de los sonidos de la naturaleza, pasión que llegó a convertirlo en uno de los pioneros en las grabaciones de aves. Murió a los 92 años consagrándose como el birdman. La historia se encuentra en el libro titulado Aaaaw to zzzzd. The words of birds, escrito por John Bevis, quien buscó traducir con grafías los sonidos de las aves, mientras hace un recuento de los impulsos y herramientas de quienes han buscado traducir el lenguaje de los animales, en este caso, del reino de las aves.
Las aves fueron los primeros animales en ser grabados. Otras de las historias más célebres al respecto están contenidas en los inicios de la Biblioteca Maucaulay de la Universidad Cornell en Estados Unidos, que cuenta con uno de los más prestigiados laboratorios de ornitología del mundo.
En los archivos de la biblioteca se cuenta cómo hace casi un siglo naturalistas y profesores de ingeniería eléctrica se unieron para construir un reflector parabólico para realizar grabaciones de campo de cantos de pájaros.
Utilizando moldes de parábolas de la Primera Guerra Mundial del Departamento de Física de Cornell construyeron un efectivo, pero voluminoso sistema de grabación y en 1930 realizaron dos históricas expediciones por todo Estados Unidos (en ocasiones transportando el aparato por caminos difíciles en mulas), para grabar los cantos de las aves en peligro de extinción, como el pájaro carpintero de pico de marfil.
La grabación de los sonidos de los animales se convirtió no sólo en una anécdota pintoresca de la historia de la biología, sino en una cuestión de supervivencia.
Los sonidos de los animales no solo son capaces de desentrañar los comportamientos de una especie, sino que también brindan pistas de los riesgos que corre un ecosistema, e incluso de los cambios que está teniendo el planeta.
Para escucharte mejor
En los últimos 10 años, la bioacústica, la ciencia que estudia los sonidos producidos por diferentes especies animales y su entorno, ha sido impulsada por avances tecnológicos como la inteligencia artificial (IA) y el monitoreo acústico pasivo (PAM). La integración de estas herramientas ha tenido avances sustanciales en tres áreas del conocimiento: identificación y censo de especies en diversos hábitats, análisis de patrones y dinámicas del entorno acústico, y monitoreo más puntual del impacto del ruido antropogénico.
Los dispositivos de código abierto, como la proliferación de dispositivos accesibles y pequeños permite a científicos y ciudadanos interesados en la ciencia implementar redes de micrófonos digitales en todo el planeta para el monitoreo a largo plazo. Este tipo de dispositivos permite, incluso, captar frecuencias ultrasónicas, como el vuelo de una polilla, de hecho, recientemente un estudio reveló que las plantas emiten sonidos ultrasónicos que las polillas pueden oír y utilizar para decidir dónde poner sus huevos.
Esta interacción acústica también es posible por la nueva tecnología para catalogar estas frecuencias sonoras fácilmente.
Otras herramientas, como los hidrófonos avanzados, han logrado gran desarrollo en el monitoreo de las zonas marinas, pues se están utilizando micrófonos submarinos de alta precisión para monitorear poblaciones de cetáceos y otros organismos acuáticos, permitiendo estudios menos invasivos y protegiéndo a los ecosistemas en tiempo real. Un ejemplo de esto es la labor que desarrolla la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) de Estados Unidos en el estudio de la acústica de mamíferos marinos.
La NOAA utiliza el monitoreo acústico pasivo para detectar ballenas y mitigar amenazas como colisiones con embarcaciones. Las investigaciones de dos décadas les han llevado a identificar cómo los mamíferos marinos producen una amplia gama de sonidos que les ayudan a navegar, encontrar alimento y comunicarse. Estos sonidos pueden utilizarse para identificar animales por especie o grupo.
Los misticetos (ballenas barbadas) emiten pulsos de baja frecuencia y gemidos, mientras que los odontocetos (ballenas dentadas) emiten silbidos de frecuencia media a alta y clics de ecolocalización.
Los pinnípedos (focas y leones marinos) emiten gruñidos, así como especies de trinos y ladridos de frecuencia baja a media. Este es, a grosso modo, el glosario básico de un lenguaje que sirve a los especialistas para ir haciendo estudios cada vez más precisos sobre comportamiento, pero también para monitorear a individuos y grupos.
Se utilizan hidrófonos con diferentes rangos y para optimizar los análisis, se procesan los datos registrados con detectores acústicos especializados en detectar los cantos de cada especie. Estos detectores pueden distinguir los cantos característicos de los mamíferos de ruidos de fondo como los de otros animales, el viento, las olas y el ruido de barcos.
Los científicos pueden analizar los sonidos en un espectrograma (una representación visual del sonido) e identificar qué especies están presentes y qué podrían estar haciendo. Las redes neuronales pueden identificar y clasificar automáticamente las vocalizaciones de las especies, lo que permite a los científicos analizar datos a una mayor escala y velocidad.
Los cachalotes emiten chasquidos de ecolocalización para detectar a sus presas, mientras los machos de ballenas jorobadas emiten cantos elaborados para atraer parejas o establecer territorio.
Un nuevo estudio ha alertado que los narvales dejan de ecolocalizar y abandonan una zona al exponerse al ruido grave de un barco.
También indica que estos mamíferos marinos son sensibles a sonidos a más de 20 kilómetros de distancia, lo que ha contribuido en que estos cetaceos hayan disminuido alrededor de un 90% en las últimas dos décadas. El ruido del transporte marítimo global se duplica cada 11 años con consecuencias muy graves en los ecosistemas marinos.
Códigos secretos
Es así que los paisajes sonoros, la combinación de sonidos bióticos, abióticos y antropogénicos, actúan como indicadores de la salud ambiental. La bioacústica se vuelve una herramienta básica para comprender y mitigar el impacto del ruido antropogénico (barcos, construcciones, carreteras) en los ecosistemas, y para entender nuevos comportamientos de las especies a través de la huella del hombre.
Ahora el reto para la IA es lograr clasificar adecuadamente tanta información. Un estudio reciente de la Universidad de Wolverhampton, en Reino Unido, usó un modelo desarrollado con memoria asociativa mediante una red neuronal de Hopfield que tarda 5.4 segundos en preprocesar y clasificar las 10 mil 384 grabaciones de murciélagos disponibles públicamente en una MacBook Air estándar. Los murciélagos usan ecolocalización para navegar y cazar, emitiendo pulsos ultrasónicos que varían al acercarse a presas.
Por otra parte, las nuevas tecnologías han facilitado el desarrollo de aplicaciones y plataformas que permiten a naturalistas y voluntarios contribuir con grabaciones y datos. Los principales archivos sonoros de ruidos animales se nutren fuertemente de la ciencia ciudadana, como el caso de la biblioteca Macaulay que, con un siglo de vida, tiene más de 150 mil archivos de audio. O el Archivo de Sonidos Animales del Museo de Naturaleza de Berlín, una de las colecciones de sonidos animales más antiguas y completas del mundo con 120 mil grabaciones, como el complejo canto del ave lira, que imita sonidos del entorno; los cantos de las ballenas jorobadas para atraer parejas y demarcar territorio; los infrasonidos de los elefantes para comunicarse a largas distancias, entre otros.
Fuente: El Universal
Los paisajes sonoros, los grandes indicadores de la salud ambiental | El Universal
