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春天來了北極地區(qū)的一部分，一些候鳥也來了。但是研究人員尚未清晰了解氣候變化如何改變苔原生活。隨著用于追蹤偏遠地區(qū)鳥類和其他動物的自動化工具的浮現，這種情況開始發(fā)生變化，這為研究人員提供了關于野生生物如何適應高溫柔 更不穩(wěn)定天氣的線索。

在《科學發(fā)展》的一項新研究中，哥倫比亞大學的研究人員描述了一種快速篩選數千小時野外記錄的方法，以估算鳴禽何時到達阿拉斯加北坡的生殖地。他們在數據的子集上訓練了一種算法，以從風，卡車和其他噪音中挑選出鳥兒的歌聲，并從鳥群集體到達時每天花在歌唱和呼叫中的時間進行估算。

研究人員還對這種算法進行了寬松處理，無需進行任何培訓，即可查看該算法是否可以自己挑選鳥兒的歌聲并估量到達日期。在這兩種情況下，計算機的估量值都與人類觀察者在實地所觀察到的情況非常接近。他們的無監(jiān)督機器學習方法可能會擴展到任何動物發(fā)聲數據集。

這項研究的主要作者，哥倫比亞大學的研究生露絲·奧利弗說：“我們的方法可以被重新設計，以檢測鳥類和其他有聲動物在高度季節(jié)性棲息地的到來?！?“這可以使我們追蹤動物對氣候變化的反應方式的大規(guī)模變化?！?/p>

康奈爾大學鳥類學實驗室的研究員安德魯·法恩斯沃思說，盡管相對簡單，但是這些工具可以加快對包含對保護主義者和其他人有價值的生物多樣性信息的聲學數據集的分析。

他說：“錄音檔案告訴您生物多樣性是如何隨著時間變化的。” “了解鳴禽的到來和生殖時間的動態(tài)是思量氣候變化以及溫度，天氣和降雪如何影響各種物種的門戶?！?/p>

眾所周知，在野外很難追蹤鳴禽。他們的遷徙跨越數千英里，他們的身體太小，無法用GPS接收器標記。哥倫比亞Lamont-Doherty地球觀測站的生態(tài)學家Natalie Boelman和她的同事們采納一種新穎的方法，在阿拉斯加布魯克斯山脈山麓的山坡上設置了麥克風，以監(jiān)聽兩個特別的物種，這些物種在每年春天飛行以交配并撫養(yǎng)它們的幼年：白色冠麻雀和拉普蘭長馬刺。

從2010年開始，該團隊從5月初到7月定期記錄了五個賽季。希翼在鳥類到達的時候以及物種的種類會隨著有利于溫暖溫度的植物擴大其范圍而轉移時確定下來。白冠麻雀更喜歡木質灌木，而拉普蘭長刺則是開闊的草原。預計到2050年，灌木將在該地區(qū)占主導地位，麻雀最終可能會驅逐 長刺和其他適應苔原的鳥類。

在研究的下一階段，研究小組希翼進一步開辟該工具，以區(qū)分麻雀和長刺以及其他物種，以發(fā)現種群水平的趨勢。

特定物種的識別是其他研究人員試圖破解的一個復雜問題。在康奈爾大學，法恩斯沃思和他的同事們在一個名為BirdVox的項目中使用深度學習工具對夜間候鳥鳴叫的記錄進行分類，這是因為競爭性噪音較少，無法過濾掉。波士頓附近的一家公司Wildlife Acoustics正在開辟低成本的現場記錄儀，并開辟軟件來根據鳥類發(fā)出的聲音來跟蹤鳥類以及青蛙，蝙蝠和鯨魚的來往。

法恩斯沃思說：“我們想知道人類不在時存在什么物種?！?“我們正在嘗試教機器以人腦的方式對聲音進行分類?！?/p>

數據集越長，浮現氣候變化信號的機會就越大。對于Boelman而言，在一個以逐年大幅度變化的天氣和溫度而聞名的地區(qū)，五年證明太短了。隨著氣候變化，該地區(qū)似乎變得越來越極端。在最近的一項基于觀測數據的Oecologia的研究中，研究小組報告說，麻雀和長刺似乎都將它們的到來和生殖的時間定在了當地條件。當2013年的一個春末推遲融雪10天時，這些鳥比平時晚了3至6天到達，并在4至10天后孵化了它們的幼蟲。

博爾曼說：“但是，如果春天比我們學習期間早或晚，鳴禽將如何應對?！?“物種的遷徙和生殖也按照日間的時間進行計時，而這不會隨氣候變化而改變。僅將遷徙反應硬性地與日間聯系的物種可能無法適應不斷變化的環(huán)境?！?/p>

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