ИИ помог разгадать тайну загадочного звука из Марианской впадины и идентифицировал новый вид китовых сигналов

Мировой океан — это не только бескрайняя водная гладь, но и огромная звуковая среда, где голоса бесчисленных морских обитателей сплетаются в замысловатую симфонию. Среди множества звуков, которые ученые улавливают с помощью чувствительных гидрофонов, особое внимание привлекает загадочный сигнал, получивший название «Биотванг». Это сложный, многочастный звук, протяженностью около 3,5 секунд, начинающийся с низкой частоты в 30 Гц и завершающийся металлическим звоном на частоте 8000 Гц.

Впервые «Биотванг» был зарегистрирован в 2014 году во время акустического исследования Марианской впадины с помощью подводного глайдера. Ученые предположили, что источником сигнала являются усатые киты, однако без визуального подтверждения определить конкретный вид было невозможно. Тайна «Биотванга» оставалась нераскрытой.

Разгадка тайны

В 2018 и 2021 годах в Марианском архипелаге были проведены комплексные исследования, сочетающие визуальные наблюдения за китами с акустическими записями, получаемыми с помощью гидрофонов, установленных на судах и специальных буях. В ходе этих исследований удалось собрать ценные данные, которые пролили свет на происхождение загадочного звука.

Анализ полученной информации показал, что «Биотванг» издают полосатики Брайда (Balaenoptera edeni). Эти киты были замечены как поодиночке, так и в составе небольших групп, включающих самок с детенышами. Важно отметить, что во всех случаях, когда визуально наблюдались полосатики Брайда, гидрофоны регистрировали «Биотванг».

Полосатики Брайда: малоизученные обитатели теплых вод

Полосатики Брайда — это сравнительно малоизученные представители усатых китов. Они обитают в теплых тропических и умеренных водах по всему миру. Однако, несмотря на широкое распространение, их популяционная структура и миграционные пути до сих пор остаются не до конца изученными. В западной части Тихого океана (ЗТО) выделяют две популяции полосатиков Брайда, генетически и морфологически отличающиеся от популяций в других частях океана.

Акустический мониторинг: ключ к пониманию миграций полосатиков Брайда

Для изучения особенностей распространения и сезонных перемещений полосатиков Брайда в центральной и западной части Тихого океана ученые обратились к данным акустического мониторинга. В их распоряжении оказалась обширная база данных акустических записей, собранных за несколько лет с помощью донных гидрофонов, образующих сеть PIPAN (Pacific Islands Passive Acoustic Network), а также с помощью дрейфующих акустических буев DASBR (Drifting Acoustic Spar Buoy Recorders).

Для обнаружения «Биотвангов» в огромном объеме акустических данных использовались как ручная аннотация, так и методы машинного обучения, основанные на применении сверточных нейронных сетей. Благодаря этому удалось выявить закономерности в появлении «Биотвангов» в разных частях ЗТО и проследить за изменениями их активности в течение года.

Результаты исследования: сезонные миграции и загадки распространения

Анализ данных акустического мониторинга показал, что «Биотванги» регулярно регистрируются в Марианском архипелаге и на атолле Уэйк, расположенном примерно в 2200 км к востоку от Марианских островов. Реже «Биотванги» фиксировались на северо-западных Гавайских островах и вблизи экватора (остров Хауленд).

Сезонные изменения в частоте регистрации «Биотвангов» согласуются с предполагаемыми миграционными маршрутами полосатиков Брайда, которые перемещаются между низкими и средними широтами, следуя за изменениями температуры воды и распределением кормовых объектов.

Наибольшая активность «Биотвангов» наблюдается в период с августа по ноябрь. Это время соответствует осенней миграции полосатиков Брайда из районов нагула в средних широтах в районы размножения вблизи экватора. Меньший пик активности приходится на февраль-апрель, когда киты возвращаются в районы нагула.

Вариабельность миграций и влияние климатических изменений

Интересно, что интенсивность «Биотвангов» в разные годы существенно варьируется. Например, в 2016 году регистрировалось значительно больше «Биотвангов», чем в 2021 году. Это может быть связано с различными факторами, включая изменения климатических условий, которые влияют на распределение кормовых объектов и, следовательно, на миграционные пути китов.

Значение исследования и перспективы

Результаты исследования «Биотвангов» имеют важное значение для понимания биологии и экологии полосатиков Брайда. Акустический мониторинг позволяет получать информацию о распределении и перемещениях этих скрытных животных на протяжении длительного времени, что особенно важно в условиях меняющегося климата.

В будущем планируется продолжить исследования «Биотвангов» с целью более детального изучения миграционных путей полосатиков Брайда, выявления факторов, влияющих на их перемещения, а также для разработки эффективных мер по сохранению этих удивительных обитателей океана. Понимание того, как полосатики Брайда реагируют на изменения окружающей среды, поможет нам разработать стратегии по защите их популяций и поддержанию биоразнообразия океана.