Nowa technologia w służbie puszczy

Dlaczego straż BPN zainstalowała sieć punktów nasłuchowych Nature Guardian?

W ostatnich latach notuje się największy spadek bioróżnorodności w historii. Zgodnie z raportem WWF ,,Living Planet Report 2020” w Europie i Centralnej Azji 1677 z 15 060 europejskich gatunków zwierząt jest zagrożone wyginięciem. W Białowieskim Parku Narodowym bardzo poważnie podchodzimy do ochrony przyrody i pilnowania, aby zachodzące procesy przebiegały z jak najmniejszym, a najlepiej w ogóle z wykluczeniem bezpośredniego wpływu człowieka, tak by móc zachować niepowtarzalność naturalnie kształtowanych ekosystemów, możliwie najbardziej zbliżonych do pierwotnych. By realizować te cele, od wielu lat samodzielnie prowadzimy obserwacje za pomocą fotopułapek czy też innego sprzętu rejestrującego.

Zbieraliśmy dane na temat zwierząt czy roślin, cały czas wywierając pewien poziom bezpośredniej antropopresji. Przykładem może być monitoring ptaków, który opiera się na tzw. wywoływaniu konkurencji. W ustalonych punktach na terenie Parku, pracownik odtwarza odgłos danego gatunku, a potem czeka na odpowiedź. Zebraną informacją jest potwierdzenie lub brak odzewu ze strony aktualnie monitorowanego gatunku ptaka w danej lokalizacji. Metoda jest bardzo prosta i skuteczna, ale w szczególnych warunkach może ujawnić dość istotną wadę – jeśli ptak usłyszy emitowany głos osobnika konkurującego z daleka, a ściślej: w kolejnym sąsiadującym punkcie monitoringu, może podążać za pracownikiem, opuszczając swój dotychczasowy rewir. Lub przeciwnie: może się wystraszyć głośniejszego, „sztucznego konkurenta” i w ogóle się nie odezwać.

Dzięki wdrażanej technologii, jesteśmy w stanie prowadzić monitoringi na dotychczasowym obszarze tych samych gatunków bez swoistej „prowokacji”, a jedynie nasłuchując przez dłuższy czas. W ten sposób ograniczona jest ingerencja człowieka w zachowania ptaków czyli eliminowany jest wpływ metody monitoringu na efekt pomiaru. Co więcej, dzięki systemom dostarczonym przez Huawei i organizację Rainforest Connection (RFCx) możemy zbierać materiał dźwiękowy całodobowo, np. aby poznawać zachowania określonych gatunków zwierząt w nocy. Do tej pory zbieranie takich danych było trudne bo wymagało znacznych nakładów pracy. Obecnie możemy lepiej poznać, nie tylko, jak kompleksowo działa ekosystem naszego parku, ale także generalnie środowisko naturalne charakterystyczne dla naszej szerokości geograficznej. Wnioski wyciągnięte z takich obserwacji można wykorzystać zarówno w kraju, jak i zagranicą.

Z czego składa się system dostarczony przez Huawei i jak działa?

Rozwiązanie zainstalowane na terenie Białowieskiego Parku Narodowego składa się z ponad 60 urządzeń offline o nazwie AudioMoth Edge oraz trzech urządzeń Nature Guardian. Urządzenia AudioMoth Edge to zaawansowane rejestratory dźwięku o pełnym spektrum, które wychwytują częstotliwości słyszalne, a odpowiednio zaprogramowane mogą też rejestrować ultradźwięki. Urządzenia Guardian, w pełni zasilane energią słoneczną, mają z kolei wbudowane mikro-odbiorniki i anteny do przesyłania danych audio do chmury za pośrednictwem sieci GSM, co pozwala na monitorowanie aktywności zwierząt w czasie rzeczywistym. Razem tworzą system czujników akustycznych rejestrujących odgłosy przyrody, w tym wokalizacje różnych gatunków zwierząt, a finalnie prowadzą do znacznie efektywniejszej ochrony obszaru Białowieskiego Parku Narodowego.

Co nasłuchujecie?

Monitoring akustyczny pozwala nam monitorować odgłosy wielu gatunków zamieszkujących park narodowy – przede wszystkim ptaków, ale też wilków, żubrów, rysi i niektórych płazów czy nawet owadów. W poszczególnych sesjach monitorowane były m.in. dzięcioły, jarząbek, muchołówka, sóweczka i włochatka. Umieściliśmy ponadto 3 urządzenia w rezerwatach hodowlanych Ośrodka Hodowli Żubrów oraz dodatkowo 3 urządzenia w miejscach sprzyjających występowaniu płazów do potwierdzenia obecności na obszarze parku narodowego kumaka nizinnego – płaza, który znajduje się w Polsce pod ochroną. Zbierany materiał dźwiękowy cały czas dostarcza nam ciekawych informacji, których zebranie w tradycyjny sposób, w trakcie wyprawy pracownika Parku w teren, było by trudne, a czasami wręcz niemożliwe.

Macie pierwsze wyniki badań i obserwacji z obserwacji odgłosów przyrody. Co z nich wynika? Pojawiło się coś zaskakującego?

Udało nam się m.in. zarejestrować odgłosy żubra, charakterystyczne pomrukiwanie. To odgłos raczej rzadko słyszany i jeszcze rzadziej rejestrowany, ze względu na naturalną płochliwość tych zwierząt. Zarejestrowaliśmy też odgłosy jeleni podczas rykowiska w tym także odgłosy walki – uderzenia poroża. Uzyskany materiał dał nam ponadto wgląd w krajobraz dźwiękowy różnych ekosystemów parku. Dla przykładu: o okresie wczesnej jesieni obszary dolin rzecznych są znacznie bardziej bogate dźwiękowo niż wnętrze lasu. Otwarte przestrzenie to miejsca odpoczynku migrującego ptactwa, rykowisko jeleni. Z kolei wnętrze lasu jesienią i zimą zamienia się w oazę ciszy i spokoju mąconą co jakiś czas szumem wiatru w koronach drzew czy trzaskiem łamanych gałęzi przy mocniejszych porywach.

Do tej pory przeprowadziliśmy dwie sesje nasłuchowe: jesienną i zimową, a trzecia – wiosenna – oczekuje na wgranie danych. Z dwóch pierwszych uzyskaliśmy łącznie ponad 32 tys. godzin nagrań zawierających odgłosy różnych gatunków ssaków, ptaków czy owadów. W sumie do analizy mamy ponad 2 mln plików dźwiękowych, których przetwarzanie wspomagane jest zintegrowaną z platformą Huawei i RFCx technologią sztucznej inteligencji. Odsłuchanie tak ogromnej ilości nagrań, przy jednoczesnym przypisaniu dźwięków do konkretnego gatunku to ogromne wyzwanie logistyczne, które wymagałoby sztabu ludzi i bardzo dużo czasu. Dzięki inteligentnej automatyzacji od Huawei i RFCx można przypisać występowanie gatunków do lokalizacji w znacznie krótszym czasie i zdecydowanie mniejszym nakładem pracy ludzkiej.

Do czego przydają się takie badania? Czy można za ich pomocą także zwalczać kłusownictwo?

System wdrożony przy współpracy z Huawei i RFCx pozwala nam zidentyfikować niektóre gatunki występujące na badanym obszarze i w przybliżeniu określić zagęszczenie populacji. Takie analizy pomogą następnie w przygotowaniu temporalnej mapy aktywności. Jest to istotne z zarówno z perspektywy realizacji działań wynikających z planu ochrony parku, jak też przy prowadzeniu edukacji i turystyki. Dzięki temu jesteśmy bowiem w stanie bardziej precyzyjnie określić, w jakich warunkach, gdzie i o jakiej porze najdogodniej będzie można np. usłyszeć jelenie lub zobaczyć konkretny gatunek ptaka. Możemy też podejmować działania polegające na zmodyfikowacji przebieg szlaku w taki sposób, aby omijać ostoje gatunków szczególnie wrażliwych na obecność człowieka. Ponieważ część systemu oparta na urządzaniach Guardian działa w czasie rzeczywistym możliwe jest wykrywanie nielegalnych wycinek lasów lub kłusowników. W naszym konkretnym przypadku możemy przede wszystkim kontrolować dostęp do obszarów nie objętych możliwością zwiedzania lub zauważyć czy ktoś wszedł na teren parku poza godzinami zwiedzania.

Czy poza Polską działają gdzieś takie systemy?

Do września 2022 roku Huawei wsparł RFCx we wdrożeniu Nature Guardian w 11 krajach, w tym na Kostaryce, Filipinach, w Grecji, Malezji, Irlandii, Chile, Wielkiej Brytanii, Austrii, Włoszech, Meksyku i Polsce. W Europie rozwiązania te zostały wykorzystane do ochrony wielu zagrożonych gatunków i naturalnych ekosystemów, w tym waleni w Irlandii, kozic w Grecji, czerwonych wiewiórek w Wielkiej Brytanii, pasów trzcinowych w Austrii i terenów podmokłych we Włoszech. Do tej pory platforma monitorowania bioróżnorodności RFCx zebrała ponad 76 milionów jednominutowych nagrań dźwięków pochodzących od ponad 2,7 tys. gatunków, w tym ponad 100 gatunków zagrożonych.

Czy takie systemy mogą zastąpić pracowników parków narodowych?

Dynamiczny rozwój sztucznej inteligencji w ostatnim roku i wyjście ChatGPT z zacisza laboratoriów do przestrzeni publicznej wzbudza w nas wszystkich naturalny niepokój, jednak technologia wywierająca znaczny wpływ na codzienność obecna jest z ludźmi od bardzo dawna. Gutenberg upowszechniając druk zapoczątkował rozpowszechnianie wiedzy na niespotykaną dotąd skalę. Bell, wypowiadając słowa „Panie Watson, proszę przyjść, potrzebuję pana”, pozwolił na prowadzenie rozmów na odległości znacznie przekraczające zasięg głosu ludzkiego. Bracia Wright oderwali nas od ziemi. Upowszechnienie IBM PC pozwoliło nam gromadzić i przetwarzać zasoby naszej wiedzy w sposób zupełnie odmienny od dotychczasowego z czasem również w globalnej sieci Internet. Jednak na każdym z wymienionych etapów, u podstaw, zawsze chodziło o to samo: przesunąć granice naszych możliwości dalej.