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Vor dem Hintergrund eines fortschreitenden Artensterbens können (teil-) automatisierte Methoden der Umwelterfassung wichtige Daten zum Zustand der Natur liefern.

HearTheSpecies wird das Potenzial einer bisher wenig erforschten Datenklasse ausschöpfen: Ton.

Wir möchten die Lücke zwischen den vorhandenen Daten und den modernsten AI-Techniken schließen. Dafür entwickeln wir Werkzeuge zur groben und feinen Bestimmung von Schallquellen und zur Bestimmung von Arten. Die gewonnen Daten können verwendet werden, um die Wechselwirkungen zwischen den Umweltvariablen lokaler und regionaler Landnutzung, Vegetationsbedeckung und den verschiedenen Komponenten der Klanglandschaft zu analysieren.


  • Bestimmung und Klassifizierung von vorhandenen akustischen Daten. Dadurch ermöglichen wir das Training von KI-Algorithmen. Ebenso werden wir aktuelle Daten sammeln um umfassende zeitliche Analysen der akustischen Landschaft durchführen zu können.
  • Die Entwicklung von KI-basierten automatischen Diarisierungs- und Einteilungsswerkzeugen, die eine grobe Trennung von Biophonie (Laute der belebten Umwelt), Anthropophonie (Laute menschlichen Ursprungs) und Geophonie (Abiotische Geräuche) aus Komplexen Klanglandschaften und die genaue Erkennung von Arten und unterschiedlichen anthropogenen Klängen erlauben.
  • Verwendung dieser identifizierten Geräuschkulisse zur Modellierung der Effekte potenzieller Einflussfaktoren auf die Zusammensetzung von Geräuschlandschaften und einzelner Arten.
  • Die Vorhersage von Parasitierungsraten bei Vögeln anhand ihrer individuellen Vokalisationen.

  1. Mit zunehmender lokaler und regionaler Landnutzungsintensität nimmt die Vielfalt und die Abundanz von vokalisierenden Arten ab.
  2. Eine intensive lokale und regionale Landnutzungsintensität führt zu einer homogeneren Zusammensetzung der vokalisierenden Arten (vgl. Gossner et al., 2016) und damit zu einer Vereinheitlichung der Klanglandschaft.
  3. Zunehmende Geophonie und Anthropophonie verkleinern den akustischen Raum, der für Tiervokalisationen zur Verfügung steht (vgl. Farina, 2014, 2019), und erhöhen somit die Konkurrenz zwischen den Tieren.
  4. Eine Verringerung der lokalen Landnutzungsintensität im Grünland hat positive Auswirkungen auf die akustische Aktivität von Insekten (hauptsächlich Orthopteren) und Kleinsäugern.
  5. Eine Erhöhung des Totholzvolumens verbessert die Verfügbarkeit von biotischen Ressourcen für vokalisierende Arten und erhöht somit die Vielfalt der Biophonie.
  6. Veränderungen der abiotischen Bedingungen wirken sich auf die zeitlichen Aktivitätsmuster vokalisierender Arten aus.

 


Im Rahmen der Biodiversitäts-Exploratorien gibt es bereits einen großen Audio-Datensatz, der im Rahmen von zwei früheren Projekten, “Birds & Bats” und “BEsound”, gesammelt wurde. Neue Daten werden bei den gemeinsamen Multisite-Experimenten sowohl im Wald als auch im Grasland gesammelt.
Im Rahmen dieses Projekts werden wir einen Teil dieses riesigen Datensatzes bestimmen, um die neu zu entwickelnden Algorithmen zu trainieren. Diese werden dann auf den gesamten Audiodatensatz angewendet.

Im Offenland wollen wir die akustische Aktivität von Insekten (Orthoptera und Bienen) sowie von Kleinsäugern erfassen. Im Wald erlauben die jeweils größeren Abstände zwischen den Versuchsflächen, die Auswirkungen von Waldstrukturen auf die akustische Aktivität von Vögeln zu untersuchen.

Mittels Multi-Event-Diarisierung werden wir automatische Einteilung und Bestimmung aller relevanten Schallquellen (basierend auf den vorgenommenen Annotationen) vornehmen.

Mit Hilfe der ermittelten Schallquellen werden wir das Vorkommen verschiedener Komponenten der Klanglandschaft untersuchen. Im Anschluss wird durch ökoakustische Diversitätsindizes (z. B. Acoustic Complexity Index) für jede vokalisierende Tiergruppe (Insekten, Vögel, Säugetiere) die akustische Diversität bestimmt. Multivariate Methoden finden hiernach Anwendung, um die akustische Zusammensetzung der Versuchsflächen und Regionen zu bestimmen. Ferner prüfen wir welche Aspekte der lokalen und regionalen Landnutzung die Zusammensetzung der Klanglandschaft und die Vielfalt der Biophonie beeinflussen.

Überblick über das Konzept und die Arbeitspakete des Projekts

Doc
The Impact of Landscape and Vegetation Structure Parameters of Temperate Forest Environments on their Soundscapes
Gutsche T. J. (2023): The Impact of Landscape and Vegetation Structure Parameters of Temperate Forest Environments on their Soundscapes. Bachelor thesis, University Freiburg

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Prof. Dr. Michael Scherer-Lorenzen
Projektleiter
Prof. Dr. Michael Scherer-Lorenzen
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Prof. Dr.-Ing. Björn Schuller
Projektleiter
Prof. Dr.-Ing. Björn Schuller
Universität Augsburg
Dr. Sandra Müller
Mitarbeiterin
Dr. Sandra Müller
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Dominik Arend
Mitarbeiter
Dominik Arend
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Andreas Triantafyllopoulos
Mitarbeiter
Andreas Triantafyllopoulos
Universität Augsburg
Alexander Gebhard
Mitarbeiter
Alexander Gebhard
Universität Augsburg
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