Ecoacústica, ouvindo a natureza para melhor preservá-la

“Um grande pássaro negro, imóvel, marcava o meio do céu, e por todos os lados, como de um mar de música, erguia-se o ruído acobreado das cigarras. "

AÀ nossa volta, como para Marcel Pagnol que aqui evoca a sua entrada musical na Provença, os animais, as plantas, o vento, os rios, o surf produzem longas partituras. Essas composições formam paisagens sonoras naturais que os biólogos vêm estudando há vários anos para melhor compreender e proteger a biodiversidade.

Paisagem mediterrânea perto de Marselha.
Sylvain Haupert / EAR-CNRS, CC BY-NC-ND

Paisagem sonora mediterrânea com três espécies de cigarras e o abelharuco europeu.
Jérôme Sueur / EAR-CNRS, CC BY-NC-ND738 co (Download)

De solista a orquestra

Durante a Segunda Guerra Mundial, submarinos aliados usou os torresmos de pequenos crustáceos - camarão pistola - como um escudo de som para se esconder sonares inimigos. Graças a essa tática militar, a pesquisa em bioacústica teve um desenvolvimento histórico e passou-se a se interessar pelo comportamento sonoro dos animais.

Desde então, a bioacústica tem procurado entender o papel desses sons para a vida e sobrevivência dos animais, sejam eles moscas, sapos, elefantes ou baleias. Hoje sabemos muito sobre canções de namoro, gritos de família ou até mesmo batalhas sonoras entre presas e predadores.

Mas, nos últimos anos, os cientistas têm ouvido a natureza com um ouvido diferente. Em vez de gravar os solistas dos animais, eles capturam a orquestra, ou seja, todos os sons que emergem de uma paisagem natural - uma floresta, um rio, um oceano. Desses entrelaçamentos sólidos, eles extraem informações essenciais para monitorar e proteger a biodiversidade.

Esta nova escuta científica constitui o coração de uma jovem disciplina:ecoacústica.

Espiões da natureza

O que exatamente os ecoacústicos estão fazendo?

Homens e mulheres no campo instalam discretamente gravadores automáticos em ambientes onde a biodiversidade é particularmente interessante e muitas vezes ameaçada: florestas, lagos, savanas, fundos marinhos, recifes de coral, mas também plantações florestais, campos agrícolas ou parques urbanos.

Eles programam seus sensores para gravar em horários específicos ou em uma programação regular - um minuto a cada quinze minutos durante semanas, meses ou mesmo anos, por exemplo. Esses sensores não perturbam a vida animal de forma alguma.

Como verdadeiros espiões da natureza, os ecoacústicos observam sem serem vistos ou ouvidos.

Gravador automático que captura a evolução da paisagem sonora.
Frédéric Sèbe / Universidade Saint-Etienne, CC BY-NC-ND

Coro de pássaros na floresta Risoux (Haut-Jura) às 7h15 de junho de 2019.
EAR-CNRS, CC BY-NC-ND942 co (Download)

De volta aos seus laboratórios, os ecoacústicos buscam informações entre as centenas de milhares de arquivos de áudio obtidos graças aos seus gravadores. Várias soluções estão então disponíveis para eles.

A primeira opção é buscar o som de uma espécie já conhecida e importante para a diversidade local: lobos em andamento na Europa, cachalotes em passagem pelo Mediterrâneo, tucanos amazônicos ou sapos pardos em declínio. Reconhecer uma única espécie é relativamente fácil.

O reconhecimento automático de todas as espécies que formam uma paisagem sonora ainda permanece um desafio de identificação automática que um dia poderá ser superado graças ao muitos laboratórios usando inteligência artificial e bibliotecas de som de referência - como Xeno Canto ou biblioteca de som du Museu Nacional de História Natural.

A segunda opção consiste em classificar automaticamente, sem conhecê-los a priori, os sons contidos em um arquivo de áudio. Estimamos aqui o número de sons em uma paisagem sem tentar identificá-los. O algoritmo dirá, por exemplo, que o arquivo contém cinco sons distintos sem saber se são devidos a um ou mais pássaros, anfíbios ou insetos. Esta técnica é conhecida como "Classificação não supervisionada" está progredindo e deve ajudar no monitoramento de ambientes de difícil acesso, como o dossel ou o fundo do mar.

A terceira possibilidade caracteriza um registro por um único valor matemático, bem como um indicador econômico tenta resumir a saúde financeira de um país. Esses valores, ou índices acústicos, buscam essencialmente medir a riqueza ou complexidade sonora de uma gravação.

Ces índices, criados há cerca de dez anos, são agora muito numerosos e usados ​​em todo o mundo. Eles ajudam, por exemplo, no monitoramento de recifes de coral. Esses habitats marinhos abrigam uma diversidade única e altamente ameaçada, uma grande parte da qual produz sons: peixes e mamíferos marinhos, mas também ouriços-do-mar e crustáceos - incluindo o famoso camarão-pistola.

A instalação de um hidrofone (microfone imersível) permite captar parte da vida acústica dos recifes e estimar variações ecológicas por meio de índices acústicos. entre vários sites e ao longo do tempo.

Sistema de registro automático colocado no recife Aboré na Nova Caledônia.
Simon Élise / Universidade da Reunião, CC BY-NC-ND

Paisagem sonora de um recife da Nova Caledônia com artrópodes e peixes.
Simon Élise / Universidade da Reunião, CC BY-NC-ND314 co (Download)

Mudanças climáticas, mudanças acústicas

As paisagens sonoras dos recifes de coral, como as de muitos outros locais naturais, estão sendo alteradas pelas mudanças climáticas.

O comportamento sonoro dos animais é de fato regulado em parte pela fisiologia dos sistemas vocais e auditivos. Mudanças de temperatura pode afetar as emissões sonoras tornando-as, por exemplo, mais rápidas, mais intensas, mais agudas. A sensibilidade dos ouvidos e de outros órgãos receptores pode ser afetada pela temperatura. Essas mudanças também influenciam a propagação de sons entre cantor e ouvinte.

As mudanças climáticas também induzem movimentos populacionais, reorganizando ecossistemas e paisagens de acordo com a latitude e altitude. O clima determina em parte os ritmos da natureza, em particular a alternância entre o dia e a noite e as estações. O consequências acústicas podem, portanto, ser significativos: ganhos sônicos, perdas, deslocamentos e mudanças de fase.

Em altas latitudes, o início da primavera mudará o coro dos pássaros tanto quanto as noites quentes estimularão o chilrear dos insetos. Nos trópicos, as mudanças nas estações chuvosas também implicam em fortes mudanças acústicas.

Os efeitos climáticos sobre a acústica ainda não são muito conhecidos porque os ecoacústicos carecem de dados históricos, mas ainda há tempo para fazer observações, por isso as florestas - como a do maciço Risoux na reserva natural regional do Parque Haut-Jura e que da reserva Nouragues na Guiana - serão registrados ao longo de 15 anos.

Na floresta amazônica, a estação de pesquisa do CNRS em Nouragues (Guiana Francesa), uma área acusticamente protegida.
Nina Marchand / CNRS, CC BY-NC-ND

Paisagem sonora da reserva natural Nouragues (Guiana Francesa).
EAR-CNRS, CC BY-NC-ND942 co (Download)

A queda ou o nada

Mas a mudança climática não é a única ameaça: destruição, construção, poluição e exploração são todos fatores que podem alterar a acústica dos ambientes naturais com duas alternativas extremas: ruído ou silêncio, ruído ou nada.

Por outro lado, as atividades humanas geram ruído quase contínuo. Nos Estados Unidos, a maioria nationaux Parcs são impactados pelo ruído de máquinas humanas, especialmente de transporte. Na floresta Risoux no Haut-Jura, três quartos das gravações acumuladas ao longo de um ano de escuta automática contêm pelo menos um ruído de avião, indicam-nos leituras recentes.

Nos oceanos, o tráfego naval dobrou entre 1950 e 2000, induzindo um nível de ruído duas vezes mais intenso a cada dez anos. Esses ruídos interferem nas conversas dos animais e ocupam muito espaço nas paisagens sonoras. A tranquilidade que o ser humano busca nos espaços naturais só pode ser perturbada pela presença desses ruídos.

Por outro lado, a atual perda de biodiversidade induz uma redução dos sons naturais. É assim que a natureza pode ficar rouca, como previsto Rachel Carson em seu livro Primavera Silenciosa (1964):

“A primavera havia perdido sua voz. De manhã, outrora vibrante ao amanhecer com o coro de dezenas de pássaros cantando, nenhum som era perceptível; apenas o silêncio reinou sobre os campos, bosques e pântanos. "

Entrar em uma floresta silenciosa é uma experiência assustadora, a natureza muda ainda é vida. Mas o silêncio na natureza pode não ser o que pensamos que é: não é necessariamente o decibel zero - esta escala que mede a intensidade do som - mas simplesmente a ausência de sons originais. O silêncio na natureza seria, como uma criança do ensino fundamental afirmou com maior precisão durante um workshop liderado pela empresa Aqui e alí, "Um som que não faz barulho" ...

Floresta Boreal da Rússia.
Simon Targowla / EAR-CNRS, CC BY-NC-ND

Paisagem sonora silenciosa ou silenciosa da floresta boreal russa às 3h de junho de 00.
Simon Targowla / EAR-CNRS, CC BY-NC-ND938 co (Download)

Este artigo foi publicado em colaboração com pesquisadores do ISYEB (Instituto de Sistemática, Evolução, Biodiversidade, Museu Nacional de História Natural, Universidade de Sorbonne).A Conversação

Jerome Sueur, Palestrante, Museu Nacional de História Natural (MNHN)

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob licença Creative Commons. Leia oartigo original.

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