نشستن پای حرف ماهی‌ها!
گروهی از پژوهشگران دانشگاه کرنل ابزاری تازه ابداع کرده‌اند که تصویر ویدئویی ۳۶۰ درجه را با ضبط صدای فضای زیر آب ترکیب می‌کند. این ابزار امکان شناسایی دقیق صداهایی که ماهی‌ها تولید می‌کنند را فراهم کرده است.
اهمیت شنیدن صداهای پنهان زیر آب
بوم‌شناسان سال‌هاست برای پایش محیط‌های دریایی از دستگاه‌های ضبط صدا استفاده می‌کنند. صداهای زیر آب اغلب بسیار شلوغ و پر از تق‌تق‌ها، ترکیدن حباب‌ها و صدای میگوی تپانچه‌ای یا ماهی‌های مختلف است. بااین‌حال، تاکنون دانشمندان نمی‌توانستند به‌راحتی این صداها را به گونههای مشخصی از ماهی‌ها نسبت دهند. دلیل اصلی این مشکل، تراکم بالای گونههای مختلف در صخره‌های مرجانی است؛ جایی که صدها نوع ماهی در کنار هم زندگی می‌کنند و تنها تعداد کمی از صداهای آنها به‌طور دقیق ثبت و شناسایی شده بود. دکتر مارک دانتزکر، مدیر اجرایی نویسنده اصلی این پژوهش توضیح می‌دهد: «وقتی می‌خواهیم صداها را شناسایی کنیم، همان تنوع زیستی که قصد حفاظت از آن را داریم، به چالش اصلی ما تبدیل می‌شود. تنوع صدای ماهی‌ها در یک صخره مرجانی با تنوع آواز پرندگان در جنگل بارانی برابری می‌کند. فقط در دریای کارائیب تخمین می‌زنیم بیش از ۷۰۰ گونه ماهی صدا تولید کنند.»
دوربین صوتی غیرفعال فراگیر زیرآبی
این ابزار می‌تواند منبع دقیق صداهای شنیده‌شده را مشخص کرده و آن را به گونههای خاصی از ماهی‌ها نسبت دهد. با کمک این فناوری، پژوهشگران موفق شدند صدای ۴۶ گونه ماهی در صخره‌های مرجانی جزیره کوراسائو (Curaçao) در دریای کارائیب را شناسایی کنند. نکته قابل توجه این است که بیش از نیمی از این گونه‌ها تا پیش از این اصلا شناخته نشده بودند که صدایی تولید می‌کنند.این یافته‌ها به انتشار گسترده‌ترین بانک صدای ماهیان در جهان منجر شده است؛ بانکی که برای عموم در دسترس است و می‌توان آن را در یک سایت مشاهده کرد.
کاربردهای علمی و حفاظتی
صداهای شناسایی‌شده اکنون می‌توانند برای آموزش سیستم‌های یادگیری ماشینی مورد استفاده قرار گیرند. به این ترتیب، رایانه‌ها قادر خواهند بود گونههای ماهی را در ضبط‌های صوتی زیر آب به‌طور خودکار تشخیص دهند. این فرآیند مشابه اپلیکیشن Merlin (ساخته آزمایشگاه پرنده‌شناسی کرنل) است که پرندگان را از طریق صدا شناسایی می‌کند.
دکتر آرون رایس، نویسنده ارشد مقاله می‌گوید: «هرچند هنوز فاصله زیادی تا ساخت چیزی شبیه Merlin برای اقیانوس‌ها داریم، اما همین حالا هم این صداها ابزار ارزشمندی برای دانشمندان و فعالان حفاظت از دریاست.»
به گفته دکتر دانتزکر: «با شناسایی این‌که کدام گونه کدام صدا را تولید می‌کند، می‌توانیم به نوعی زبان صخره‌های مرجانی را رمزگشایی کنیم. این یعنی پایش صوتی به ابزاری قدرتمند برای حفاظت از اقیانوس تبدیل خواهد شد.»
یکی از نقاط قوت فناوری UPAC-۳۶۰ این است که می‌توان آن را در صخره‌ها قرار داد تا بدون نیاز به حضور غواص یا قایق، برای مدت‌های طولانی داده جمع‌آوری کند. این قابلیت به پژوهشگران اجازه می‌دهد رفتارها و صداهایی را ثبت کنند که هرگز پیش‌تر مشاهده نشده بود.
چرا صخره‌های مرجانی اهمیت دارند؟
صخره‌های مرجانی از مهم‌ترین نقاط تنوع زیستی زمین هستند. آنها تنها ۱/۰درصد از کف اقیانوس‌ها را پوشش می‌دهند، اما خانه ۲۵ درصد از کل گونههای دریایی محسوب می‌شوند. بااین‌حال، این زیست‌بوم‌های ارزشمند به‌شدت در معرض تهدید قرار دارند. تغییرات اقلیمی، آلودگی و ماهیگیری بی‌رویه باعث کاهش سریع سلامت و گستره آنها شده است.
دکتر دانتزکر هشدار می‌دهد: «این صخره‌ها با سرعت بالایی در حال نابودی است. چنین وضعیتی نه‌فقط تنوع زیستی را تهدید می‌کند، بلکه امنیت غذایی و معیشت نزدیک به یک‌میلیارد نفر از مردم جهان که به آن وابسته‌اند را نیز به خطر می‌اندازد.»
به همین دلیل دولت‌ها و سازمان‌های غیردولتی میلیاردها دلار در حفاظت و بازسازی صخره‌های مرجانی سرمایه‌گذاری می‌کنند. اما منابع مالی محدود است و باید مطمئن شویم این سرمایه‌ها به شکلی مؤثر هزینه می‌شوند. پایش دقیق و علمی وضعیت صخره‌ها و واکنش آنها به فشارهای محیطی یا مداخلات انسانی، کلید موفقیت این تلاش‌هاست.
شنیدن صداهای ناشناخته دریا
مت دوگان، دانشجوی دکتری و از نویسندگان مقاله می‌گوید: «تا امروز صدای گونههای پرقدرت مثل دلفین‌ها، نهنگ‌ها و میگوهای تپانچه‌ای، توجهات را به خود جلب کرده بودند. اما بسیاری از صداهای دیگر در دریا نادیده گرفته می‌شدند. با کشف و شناسایی این صداهای پنهان، آکوستیک به شاخصی قدرتمند برای سنجش سلامت و پایداری صخره‌ها تبدیل خواهد شد و به ما کمک می‌کند گسترده‌تر و عمیق‌تر پایش کنیم.»
برای ساخت این ابزار، پژوهشگران میکروفن‌های زیرآبی(هیدروفن)رابا دوربین ۳۶۰درجه ترکیب کردند.فناوری صدا و تصویر ۳۶۰ درجه معمولا درساخت محتوای واقعیت مجازی استفاده می‌شود، امابرای نخستین بار این روش به زیرآب برده شد.
دکتر دانتزکر توضیح می‌دهد: «صدای فضایی (Spatial Audio) به ما امکان می‌دهد جهت دقیق منبع صدا را تشخیص دهیم. وقتی این داده‌های صوتی را با تصویر ۳۶۰درجه روی هم می‌گذاریم، ویدئویی به دست می‌آید که نشان می‌دهد هر صدا دقیقا از کدام ماهی آمده است.»
آینده چه خواهد شد؟
اگرچه مجموعه صداهای منتشرشده تاکنون بزرگ‌ترین آرشیو جهان است، اما همچنان تنها بخش کوچکی از گونههای موجود در صخره‌های مرجانی را پوشش می‌دهد. پژوهشگران امیدوارند این روش راه را برای رمزگشایی کل صخره‌ها باز کند. برنامه آنها گسترش آرشیو در دریای کارائیب و سپس توسعه آن به سایر نقاط جهان، ازجمله هاوایی و اندونزی در ماه‌های آینده است.
پژوهش تازه نشان می‌دهد که با ترکیب فناوری‌های نوین تصویر و صدا می‌توان به لایه‌ای عمیق‌تر از درک زندگی زیر آب رسید. اکنون صداهای ناشناخته ماهی‌ها که سال‌ها در پس‌زمینه اقیانوس محو می‌شدند، به ابزار کلیدی برای حفاظت از صخره‌های مرجانی و گونههای وابسته به آنها تبدیل شده است.این دستاورد نه‌فقط دانش بوم‌شناسی را دگرگون می‌کند، بلکه امید تازه‌ای برای حفاظت مؤثرتر از اکوسیستم‌های در حال خطر اقیانوس‌ها به ارمغان می‌آورد.
بوم‌شناسان سال‌هاست برای پایش محیط‌های دریایی از دستگاه‌های ضبط صدا استفاده می‌کنند. صداهای زیر آب اغلب بسیار شلوغ و پر از تق‌تق‌ها، ترکیدن حباب‌ها و صدای میگوی تپانچه‌ای یا ماهی‌های مختلف است. بااین‌حال، تاکنون دانشمندان نمی‌توانستند به‌راحتی این صداها را به گونههای مشخصی از ماهی‌ها نسبت دهند. دلیل اصلی این مشکل، تراکم بالای گونههای مختلف در صخره‌های مرجانی است؛ جایی که صدها نوع ماهی در کنار هم زندگی می‌کنند و تنها تعداد کمی از صداهای آنها به‌طور دقیق ثبت و شناسایی شده بود. دکتر مارک دانتزکر، مدیر اجرایی نویسنده اصلی این پژوهش توضیح می‌دهد: «وقتی می‌خواهیم صداها را شناسایی کنیم، همان تنوع زیستی که قصد حفاظت از آن را داریم، به چالش اصلی ما تبدیل می‌شود. تنوع صدای ماهی‌ها در یک صخره مرجانی با تنوع آواز پرندگان در جنگل بارانی برابری می‌کند. فقط در دریای کارائیب تخمین می‌زنیم بیش از ۷۰۰ گونه ماهی صدا تولید کنند.»
دوربین صوتی غیرفعال فراگیر زیرآبی
این ابزار می‌تواند منبع دقیق صداهای شنیده‌شده را مشخص کرده و آن را به گونههای خاصی از ماهی‌ها نسبت دهد. با کمک این فناوری، پژوهشگران موفق شدند صدای ۴۶ گونه ماهی در صخره‌های مرجانی جزیره کوراسائو (Curaçao) در دریای کارائیب را شناسایی کنند. نکته قابل توجه این است که بیش از نیمی از این گونه‌ها تا پیش از این اصلا شناخته نشده بودند که صدایی تولید می‌کنند.این یافته‌ها به انتشار گسترده‌ترین بانک صدای ماهیان در جهان منجر شده است؛ بانکی که برای عموم در دسترس است و می‌توان آن را در یک سایت مشاهده کرد.
کاربردهای علمی و حفاظتی
صداهای شناسایی‌شده اکنون می‌توانند برای آموزش سیستم‌های یادگیری ماشینی مورد استفاده قرار گیرند. به این ترتیب، رایانه‌ها قادر خواهند بود گونههای ماهی را در ضبط‌های صوتی زیر آب به‌طور خودکار تشخیص دهند. این فرآیند مشابه اپلیکیشن Merlin (ساخته آزمایشگاه پرنده‌شناسی کرنل) است که پرندگان را از طریق صدا شناسایی می‌کند.
دکتر آرون رایس، نویسنده ارشد مقاله می‌گوید: «هرچند هنوز فاصله زیادی تا ساخت چیزی شبیه Merlin برای اقیانوس‌ها داریم، اما همین حالا هم این صداها ابزار ارزشمندی برای دانشمندان و فعالان حفاظت از دریاست.»
به گفته دکتر دانتزکر: «با شناسایی این‌که کدام گونه کدام صدا را تولید می‌کند، می‌توانیم به نوعی زبان صخره‌های مرجانی را رمزگشایی کنیم. این یعنی پایش صوتی به ابزاری قدرتمند برای حفاظت از اقیانوس تبدیل خواهد شد.»
یکی از نقاط قوت فناوری UPAC-۳۶۰ این است که می‌توان آن را در صخره‌ها قرار داد تا بدون نیاز به حضور غواص یا قایق، برای مدت‌های طولانی داده جمع‌آوری کند. این قابلیت به پژوهشگران اجازه می‌دهد رفتارها و صداهایی را ثبت کنند که هرگز پیش‌تر مشاهده نشده بود.
چرا صخره‌های مرجانی اهمیت دارند؟
صخره‌های مرجانی از مهم‌ترین نقاط تنوع زیستی زمین هستند. آنها تنها ۱/۰درصد از کف اقیانوس‌ها را پوشش می‌دهند، اما خانه ۲۵ درصد از کل گونههای دریایی محسوب می‌شوند. بااین‌حال، این زیست‌بوم‌های ارزشمند به‌شدت در معرض تهدید قرار دارند. تغییرات اقلیمی، آلودگی و ماهیگیری بی‌رویه باعث کاهش سریع سلامت و گستره آنها شده است.
دکتر دانتزکر هشدار می‌دهد: «این صخره‌ها با سرعت بالایی در حال نابودی است. چنین وضعیتی نه‌فقط تنوع زیستی را تهدید می‌کند، بلکه امنیت غذایی و معیشت نزدیک به یک‌میلیارد نفر از مردم جهان که به آن وابسته‌اند را نیز به خطر می‌اندازد.»
به همین دلیل دولت‌ها و سازمان‌های غیردولتی میلیاردها دلار در حفاظت و بازسازی صخره‌های مرجانی سرمایه‌گذاری می‌کنند. اما منابع مالی محدود است و باید مطمئن شویم این سرمایه‌ها به شکلی مؤثر هزینه می‌شوند. پایش دقیق و علمی وضعیت صخره‌ها و واکنش آنها به فشارهای محیطی یا مداخلات انسانی، کلید موفقیت این تلاش‌هاست.
شنیدن صداهای ناشناخته دریا
مت دوگان، دانشجوی دکتری و از نویسندگان مقاله می‌گوید: «تا امروز صدای گونههای پرقدرت مثل دلفین‌ها، نهنگ‌ها و میگوهای تپانچه‌ای، توجهات را به خود جلب کرده بودند. اما بسیاری از صداهای دیگر در دریا نادیده گرفته می‌شدند. با کشف و شناسایی این صداهای پنهان، آکوستیک به شاخصی قدرتمند برای سنجش سلامت و پایداری صخره‌ها تبدیل خواهد شد و به ما کمک می‌کند گسترده‌تر و عمیق‌تر پایش کنیم.»
برای ساخت این ابزار، پژوهشگران میکروفن‌های زیرآبی(هیدروفن)رابا دوربین ۳۶۰درجه ترکیب کردند.فناوری صدا و تصویر ۳۶۰ درجه معمولا درساخت محتوای واقعیت مجازی استفاده می‌شود، امابرای نخستین بار این روش به زیرآب برده شد.
دکتر دانتزکر توضیح می‌دهد: «صدای فضایی (Spatial Audio) به ما امکان می‌دهد جهت دقیق منبع صدا را تشخیص دهیم. وقتی این داده‌های صوتی را با تصویر ۳۶۰درجه روی هم می‌گذاریم، ویدئویی به دست می‌آید که نشان می‌دهد هر صدا دقیقا از کدام ماهی آمده است.»
آینده چه خواهد شد؟
اگرچه مجموعه صداهای منتشرشده تاکنون بزرگ‌ترین آرشیو جهان است، اما همچنان تنها بخش کوچکی از گونههای موجود در صخره‌های مرجانی را پوشش می‌دهد. پژوهشگران امیدوارند این روش راه را برای رمزگشایی کل صخره‌ها باز کند. برنامه آنها گسترش آرشیو در دریای کارائیب و سپس توسعه آن به سایر نقاط جهان، ازجمله هاوایی و اندونزی در ماه‌های آینده است.
پژوهش تازه نشان می‌دهد که با ترکیب فناوری‌های نوین تصویر و صدا می‌توان به لایه‌ای عمیق‌تر از درک زندگی زیر آب رسید. اکنون صداهای ناشناخته ماهی‌ها که سال‌ها در پس‌زمینه اقیانوس محو می‌شدند، به ابزار کلیدی برای حفاظت از صخره‌های مرجانی و گونههای وابسته به آنها تبدیل شده است.این دستاورد نه‌فقط دانش بوم‌شناسی را دگرگون می‌کند، بلکه امید تازه‌ای برای حفاظت مؤثرتر از اکوسیستم‌های در حال خطر اقیانوس‌ها به ارمغان می‌آورد.
