Программное обеспечение для распознавания голоса помогает изучению редких сов Йосемити

В мире птиц они заставляют считать находящихся под угрозой исчезновения кондоров почти обычным явлением. Уникальные Бородатые неясыти (Strix nebulosa) Йосемити, оставшиеся эволюционировать после того, как ледник отделил их от многочисленных канадских сородичей 30 тысячелетий назад, представляют как загадку, так и предмет беспокойства для учёных, ответственных за их защиту.

Их численность в этом небольшом районе Сьерра-Невады составляет менее 200 особей. Малейшее беспокойство со стороны людей может спугнуть этих крайне пугливых птиц с гнёзд, нарушив нерегулярные циклы размножения, которые колеблются ежегодно в зависимости от доступности пищи.

Поэтому этим летом исследователи нашли способ отказаться от традиционных грубых методов — отлова, кольцевания и проигрывания совиных криков — в пользу дискретных, сложных технологий, используемых шпионами и судебными экспертами.

Цель — уменьшить влияние человека на этот подвид сов, ценный для науки из-за потенциального понимания выживания в специфической среде обитания.

"Даже если отлов птицы занимает всего 15 минут, для них это долгосрочная травма", — сказал Джо Медли, аспирант по экологии Калифорнийского университета в Дэвисе, усовершенствовавший ПО для распознавания голоса для отслеживания самых крупных сов Северной Америки. — "При такой малой популяции мы хотим перестраховаться в методах сбора данных".

Медли разместил 40 цифровых аудиорекордеров с компрессией данных вокруг лугов средней высоты, которые обычно предпочитает сова Strix nebulosa Yosemitensis, надеясь идентифицировать их по брачным, кормовым и территориальным крикам.

В результате он получил 50 терабайт совиных криков, смешанных с шумом самолётов, кваканьем лягушек, воем койотов, рычанием медведей и даже хрустом зубов о дорогие микрофоны. На прослушивание этих данных вручную потребовалось бы семь лет.

Затем он разработал алгоритмы для существующей компьютерной программы, которая искала бы специфическую частоту и временные интервалы низкого уханья бородатой неясыти "whooo-ooo-ooo-ooo". Программа могла отличать самцов и самок от птенцов и даже идентифицировать самок в гнезде, зовущих пищу, чтобы определить успех размножения. Результаты всё ещё анализируются.

"Она способна проанализировать недельный объём данных за час. В итоге у меня остались совы и множество других звуков, попавших в ту же полосу частот", — сказал Медли.

Большинство бородатых неясытей в мире обитают в бореальных лесах северного полушария, хотя некоторые живут на юге, вплоть до Орегона и Айдахо. Эти гиганты с пронзительными жёлтыми глазами и размахом крыльев 5 футов (1,5 метра) так хорошо приспособились к снегу, что могут нырять в него головой вперёд через слой до фута (30 см), чтобы поймать полёвок, которых слышат под снегом. Их лицевой диск работает как усилитель звука.

Во время последнего ледникового периода 30 000 лет назад небольшая популяция на территории будущего Йосемити, сформированного ледниками, оказалась отрезана от остальных и эволюционировала самостоятельно в более тёплом, менее снежном климате.

Эти совы, численностью всего около двухсот особей, внесены в список исчезающих видов Калифорнии. Гигантские кондоры, когда-то почти вымершие, насчитывают около 400 особей в Калифорнии и на юго-западе США и находятся в федеральном списке исчезающих видов.

"Эти совы больше нигде в мире не встречаются, и место, где они обитают, удивительно", — сказал Джошуа Халл, исследователь Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США и адъюнкт-профессор UC Davis. — "Они развиваются в ином эволюционном направлении, чем остальные, и мы пока не знаем, в каком именно".

Учёные из Йосемити, Лесной службы США и Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных при финансировании Yosemite Conservancy работают над пониманием значения этих различий. Пока что исследования ДНК выявили отчётливые генетические различия между изолированными группами, помимо разных источников пищи и моделей гнездования, к которым адаптировались южные птицы. Различия в окраске очень незначительны.

"Это важно знать, потому что если популяция генетически уникальна, мы должны стараться сохранить её такой", — сказал Халл. — "Нельзя привозить особей из Орегона для пополнения уникальной популяции".

Основные угрозы их выживанию — вирус Западного Нила, переносимый комарами, и люди. В августе в парке автомобиль сбил и убил самку, считавшуюся самой надёжной производительницей потомства в группе. Это привело к предупреждениям о снижении скорости для защиты этих низколетящих хищников, которые редко поднимаются выше 20 футов (шести метров) над землёй.

Из-за редкости они очень востребованы у орнитологов-любителей, чьё присутствие на лугах может препятствовать спариванию и поиску пищи. Поэтому точное место их нахождения в парке не разглашается.

"Они покидают гнёзда, если их потревожить", — сказал Стив Томпсон, руководитель отдела управления дикой природой Йосемити. — "Это крайне малочисленная популяция, очень уязвимая к событиям как естественного, так и антропогенного характера. У них нет способности восстанавливаться, как у более многочисленных видов. Мы их очень защищаем".

Настолько, что сов больше не будут отлавливать для забора крови для исследований. Вместо этого учёные собирают выпавшие перья, чтобы выделить и амплифицировать ДНК для отслеживания родословных, моделей спаривания, размера популяции, выживаемости и даже генетических мутаций, которые могут происходить по мере изменения климата.

"Генетические мутации происходят случайно. Это просто вопрос случая, окажутся ли эти мутации полезными или вредными для популяции", — сказал Томпсон. — "И всё это происходит на протяжении десятков тысяч лет, поэтому для меня как биолога очень интересно наблюдать эту демонстрацию того, как происходит эволюция".