ШІ допоміг науковцям дослідити понад 98 мільйонів сигналів кажанів у лісах Англії

Штучний інтелект допоміг ученим проаналізувати 98 мільйонів звуків кажанів, зібраних під час наймасштабнішого дослідження рукокрилих у лісах Англії.

Завдяки цьому вдалося створити один із найповніших наборів даних про кажанів, які живуть у лісах країни, повідомляє Університетський коледж Лондона (UCL).

Упродовж 2021-2024 років дослідники зібрали акустичні записи за 9734 ночі спостережень. Загалом зареєстрували понад 98 мільйонів звукових сигналів на 310 лісових ділянках Англії. Всього обсяг даних становив 217 терабайтів – близько 90 тисяч годин записів.

Дослідження National Woodland Bat Survey проводили природоохоронна організація Bat Conservation Trust (BCT) та науково-дослідна установа Forest Research за фінансування уряду Великої Британії через програму оцінювання природного капіталу та екосистем Міністерства довкілля, продовольства та сільського господарства (Defra).

BCT та Forest Research разом із науковцями Університетського коледжу Лондона й Единбурзького університету розробили та використали технології ШІ для розпізнавання ехолокаційних сигналів кажанів.

Частину результатів, отриманих за допомогою ШІ, перевірили 19 експертів із мережі BCT Verifier Network. Це одна з найбільших у Великій Британії мереж фахівців із розпізнавання звуків кажанів.

Під час дослідження виявили всі види або групи видів кажанів, які трапляються у Великій Британії, крім пергача пізнього (Eptesicus serotinus). Цей вид менш поширений, а його звукові сигнали особливо складно розпізнати.

Серед зареєстрованих кажанів були й одні з найрідкісніших видів країни. Зокрема, вухань сірий (або австрійський) (Plecotus austriacus) та широковух звичайний (Barbastella barbastellus), які занесені до Червоного списку Великої Британії. Також дослідники виявили нетопира лісового (Pipistrellus nathusii) та вечірницю малу (Nyctalus leisleri), які мають статус видів, близьких до загрожених.

Як досліджували британських кажанів

Професорка Кейт Джонс, яка керує лабораторією People and Nature Lab Університетського коледжу Лондона, зазначила, що штучний інтелект докорінно змінив можливості спостереження за дикою природою.

"Раніше проаналізувати такий обсяг акустичних даних було б просто неможливо", – сказала науковиця.

Для збору даних дослідники використовували по три акустичні датчики, які встановлювали на 9 ночей поспіль на ділянках площею один гектар.

Науковці також використали дані про структуру та стан лісів, навколишні ландшафти й клімат, щоб дослідити чинники, які впливають на популяції кажанів та використання ними лісових територій.

Результати дослідження підтвердили, що ліси мають надзвичайно важливе значення для кажанів. Найвищу активність цих тварин у середньому зафіксували в широколистяних лісах.

Ліси забезпечують кажанів місцями для живлення, сховищами та можливістю переміщуватися між різними територіями. Вони є важливим середовищем існування для всіх видів кажанів Великої Британії.

Кажанів виявили на більшості досліджених ділянок. Зокрема:

• нетопира-карлика (Pipistrellus pipistrellus) – в усіх 310 обстежених лісах;
• нетопира пігмея (Pipistrellus pygmaeus) – на 99% ділянок;
• кажанів роду нічниць (Myotis) – на 98%;
• вечірницю руду (Nyctalus noctula) – на 94%;
• вуханя бурого (Plecotus auritus) – на 90%.

Докторка Хлоя Белламі, старша наукова співробітниця Forest Research із просторового аналізу, зазначила, що завдяки ШІ фахівцям вдалося зібрати один із найповніших наборів даних про кажанів у лісах Англії.

"Ці унікальні дані допоможуть удосконалити підходи до створення та управління лісами, сприятимуть збереженню популяцій кажанів і відновленню природи загалом", – сказала вона.

Для 7 видів це наразі єдине загальнонаціональне дослідження в Англії, яке проводять за межами відомих місць їхніх сховищ. Йдеться про підковика великого (Rhinolophus ferrumequinum), підковика малого (Rhinolophus hipposideros), широковуха європейського, вуханя бурого, вуханя сірого, вечірниці малої та нетопира лісового.

А для широковуха європейського, вечірниці малої та нетопира лісового це взагалі єдина чинна програма моніторингу національного масштабу в Англії.

Вчені розповідають, що спостерігати за кажанами досить складно, адже вони активні вночі, багато переміщуються і їх важко побачити безпосередньо. Тому дослідники використовують акустичний моніторинг – він дозволяє записувати ехолокаційні сигнали, які кажани видають під час польоту, та з'ясовувати, де вони живуть і як використовують різні середовища існування.

Зібрані дані вже допомогли виявити певні закономірності в поширенні кажанів Англією. Зокрема, найвищу активність нетопира-карлика та нетопира пігмея – найчисленніших видів кажанів Великої Британії – зазвичай фіксували в західних регіонах.

Натомість широковух європейський, один із найрідкісніших видів кажанів країни, був найбільш активним переважно на півдні Англії, за винятком значної частини південного сходу.

Також широковухів виявили в окремих районах Корнуоллу, Девону та Дорсету, де раніше були лише поодинокі записи про їхню присутність. Це допомогло дослідникам краще зрозуміти поширення виду.

Науковці припускають, що на поширення кажанів можуть впливати клімат, площа лісів, протяжність живоплотів та зв'язок між різними природними оселищами. Надалі вони планують детальніше дослідити ці чинники за допомогою моделювання даних.

Це особливо важливо в умовах зміни клімату, адже такі знання допоможуть краще захищати кажанів, управляти лісами та відновлювати природні екосистеми.

Докторка Ліа Гілмор, керівниця досліджень Bat Conservation Trust, пояснила, що кажани можуть бути показниками стану середовища, у якому живуть.

"Кажани можуть бути індикаторами якості оселищ, від яких залежить їхнє виживання, незалежно від того, чи використовують вони ці території для живлення, розмноження або просто переміщення з одного місця в інше.

Тому розуміння стану популяцій кажанів у лісах дасть нам змогу краще оцінити, як такі чинники, як зміна клімату та зміни в управлінні ландшафтами, можуть впливати на ці важливі оселища, а також визначити найефективніші способи їх збереження. Набори даних, отримані під час цього дослідження, є надзвичайно цінним ресурсом, який дає змогу оцінити сучасний стан кажанів у лісах Англії", – зазначила вона. 

У Bat Conservation Trust зазначили, що збір початкових даних триватиме до 2027 року. Нові результати допоможуть дослідникам краще зрозуміти, як кажани використовують ліси.

"Отримана інформація буде корисною не лише для збереження кажанів. Вона також допоможе вдосконалити управління лісами та сприятиме відновленню природи загалом", – йдеться на сайті організації.