Eine röhrende Pfeife und ein hohes Triller-Duett vor dem Hintergrund einer leisen Insektendrohne. Diese Symphonie ist der Klang eines Waldes und wird von Wissenschaftlern beobachtet, um die Artenvielfalt zu messen.
Die Aufnahme aus dem Wald in Ecuador ist Teil einer neuen Forschungsarbeit, in der untersucht wird, wie künstliche Intelligenz das Leben von Tieren in sich erholenden Lebensräumen verfolgen könnte. Wenn Wissenschaftler die Wiederaufforstung messen wollen, können sie große Landstriche mit Hilfe von Instrumenten wie Satelliten und Lidar vermessen. Aber die Bestimmung, wie schnell und reichlich Wildtiere in ein Gebiet zurückkehren, stellt eine schwierigere Herausforderung dar – manchmal ist ein Experte erforderlich, um Tonaufnahmen zu sichten und Tierrufe herauszufiltern.
Jorg Muller, Professor und Feldornithologe am Biozentrum der Universität Würzburg, fragte sich, ob es einen anderen Weg gibt.
„Ich habe die Lücke gesehen, dass wir, insbesondere in den Tropen, bessere Methoden brauchen, um die enorme Vielfalt zu quantifizieren … um die Naturschutzmaßnahmen zu verbessern „, sagte er gegenüber der AFP.
Er wandte sich der Bioakustik zu, die mit Hilfe von Geräuschen mehr über das Leben und die Lebensräume von Tieren erfährt. Es handelt sich um ein seit langem bestehendes Forschungsinstrument, das jedoch in jüngster Zeit mit dem Computerlernen kombiniert wird, um große Datenmengen schneller verarbeiten zu können.
Muller und sein Team machten Tonaufnahmen an Orten in der ecuadorianischen Choco-Region, die von kürzlich aufgegebenen Kakaoplantagen und Weiden über landwirtschaftliche Flächen, die sich von der Nutzung erholen, bis hin zu alten Wäldern reichen.
Zunächst ließen sie Experten die Aufnahmen anhören und Vögel, Säugetiere und Amphibien heraussuchen. Dann führten sie eine akustische Indexanalyse durch, die ein Maß für die biologische Vielfalt auf der Grundlage breiter Metriken einer Geräuschkulisse, wie Lautstärke und Häufigkeit von Geräuschen, liefert. Schließlich ließen sie die Aufnahmen von zwei Wochen durch ein KI-gestütztes Computerprogramm laufen, das darauf trainiert war, 75 Vogelstimmen zu unterscheiden.
Weitere Aufnahmen erforderlich
Das Programm war in der Lage, die Rufe, auf die es trainiert worden war, auf konsistente Weise zu erkennen, aber konnte es auch die relative biologische Vielfalt an jedem Ort korrekt identifizieren?
Um dies zu überprüfen, verwendete das Team zwei Basiswerte: einen von den Experten, die sich die Audioaufnahmen anhörten, und einen zweiten auf der Grundlage von Insektenproben von jedem Standort, die einen Anhaltspunkt für die Artenvielfalt bieten.
Obwohl das KI-Modell aufgrund der verfügbaren Geräusche nur ein Viertel der Vogelstimmen erkennen konnte, die die Experten identifiziert hatten, war es dennoch in der Lage, das Niveau der Artenvielfalt an jedem Ort korrekt zu bestimmen, so die Studie.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Analyse von Klanglandschaften ein leistungsfähiges Instrument ist, um die Erholung von Tiergemeinschaften in sehr artenreichen Tropenwäldern zu überwachen“, heißt es in der am Dienstag in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie. „Die Vielfalt der Geräuschkulisse kann auf kosteneffiziente und robuste Weise über den gesamten Gradienten von aktiver Landwirtschaft bis hin zu sich erholenden und alten Wäldern quantifiziert werden“, heißt es weiter.
Es gibt jedoch noch Unzulänglichkeiten, darunter ein Mangel an Tiergeräuschen, mit denen KI-Modelle trainiert werden können. Und der Ansatz kann nur Arten erfassen, die ihre Anwesenheit ankündigen.
„Natürlich gibt es keine Informationen über Pflanzen oder stille Tiere. Vögel und Amphibien reagieren jedoch sehr empfindlich auf ökologische Integrität, sie sind ein sehr gutes Surrogat“, sagte Muller gegenüber der AFP.
Seiner Meinung nach könnte das Instrument angesichts des derzeitigen Vorstoßes für „Biodiversitäts-Credits“ – eine Möglichkeit, den Schutz von Tieren in ihrem natürlichen Lebensraum zu monetarisieren – immer nützlicher werden.
„Die Möglichkeit, die biologische Vielfalt direkt zu quantifizieren, anstatt sich auf Ersatzwerte wie das Wachstum von Bäumen zu verlassen, ermutigt und ermöglicht eine externe Bewertung von Schutzmaßnahmen und fördert die Transparenz“, heißt es in der Studie.
