Лесной хор: искусственный интеллект меняет наши знания о птицах

Полное и яркое звучание утреннего хора птиц в лесах Центральной Европы всегда было труднодоступным для изучения, требуя от ученых и энтузиастов вставать на рассвете. До недавнего времени подробные данные о суточной и сезонной активности пернатых были фрагментарными, ведь наблюдения отнимали огромное количество времени. Однако революционный подход, примененный исследователями из Геттингенского университета и Северо-Западного немецкого научно-исследовательского института леса, позволил взглянуть на эту проблему по-новому.

С помощью искусственного интеллекта ученые впервые проанализировали пение и позывки 53 видов лесных птиц в течение целого сезона размножения. В 256 точках в лесах Нижней Саксонии были установлены небольшие аудиорекордеры, которые круглосуточно записывали звуки по 30 секунд каждые 10 минут с марта по май. Затем нейросеть обработала колоссальный объем данных — 6,4 миллиона записей, — идентифицируя виды по их уникальным вокализациям. Точность обеспечивалась последующей проверкой результатов специалистами.

Анализ с высоким разрешением раскрыл удивительные подробности. Оказалось, что активность лесных птиц гораздо разнообразнее, чем привычное деление на «жаворонков» и «сов». Помимо большой группы дневных певцов, обнаружились виды, активные на рассвете и в сумерках, например, черные дрозды и вальдшнепы, — их голоса отчетливо звучали дважды в день. Более того, исследование показало, что черные дрозды поют вечером значительно чаще, чем утром, — факт, который ускользал от орнитологов при традиционных подсчетах.

Даже среди дневных птиц были выявлены свои подгруппы. Многие виды синиц и черный дятел проявляли наибольшую активность ранней весной, затихая к концу апреля, в то время как лесная завирушка и крапивник, наоборот, начинали активно петь только в апреле. Особняком стояли ночные виды и перелетные птицы, которые прибывают в Центральную Европу лишь в мае.

Полученные данные заставили пересмотреть существующие методики учета птиц. Выяснилось, что рекомендованное время для наблюдений за многими видами часто не совпадает с пиками их вокальной активности. Например, считалось, что большого пестрого дятла легко зафиксировать в течение всего утра. Новые данные показали, что вероятность услышать его значительно снижается уже через два часа после восхода солнца. В то же время активность других типичных лесных птиц, таких как лазоревка и пеночка-теньковка, оставалась высокой и после рекомендованного периода, что позволяет вести их учет и в более позднее время.

«Сочетание традиционных методов подсчета с новым анализом птичьего пения на основе ИИ значительно расширяет наши знания о поведении птиц», — отмечает лесной эколог, профессор Андреас Шульдт. Этот подход особенно ценен для изучения видов с короткими периодами активности. Например, седоголового и малого пестрого дятлов, которых можно услышать лишь в течение очень короткого промежутка времени, теперь можно фиксировать гораздо надежнее, тогда как для орнитолога встретить их — большая удача.

Результаты исследования уже нашли практическое применение. Они были включены в последнее издание немецкого руководства по стандартам учета гнездящихся птиц «Methodenstandards zur Erfassung der Brutvögel Deutschlands», выпущенного организацией Dachverband Deutscher Avifaunisten. Это поможет ученым более эффективно планировать будущие полевые работы, а текущие проекты позволят в будущем провести аналогичную оценку для птиц, обитающих в сельскохозяйственных ландшафтах.