생물 음향학

Bioacoustics
스러시 나이팅게일과 커먼 나이팅게일의 소나그램은 이 두 종을 목소리로 확실히 구별하는데 도움을 준다.

생물 음향학은 생물학과 음향학을 결합한 학문이다.보통 동물(사람 [1]포함)의 소리 생성, 분산 및 수신에 대한 조사를 말한다.여기에는 소리 생성과 검출의 신경생리학적, 해부학적 기초와 음향 신호가 확산되는 매체에 대한 관계가 포함됩니다.그 발견은 음향 메커니즘의 진화와 그것들로부터 그것들을 사용하는 동물의 진화에 대한 단서를 제공한다.

수중 음향 및 수산 음향학에서 이 용어는 일반적으로 바이오매스 추정을 위한 [2][3]음파 탐지 기술을 사용하는 것과 관련하여 수중 전파 음파에 대한 식물과 동물의 영향을 의미하기 위해 사용된다.동물에 의해 사용되는 기질 전달 진동에 대한 연구는 생물혈류학이라고 불리는 [4]독특한 분야로 여겨진다.

역사

오랜 시간 동안 인간은 동물의 소리를 인식하고 찾기 위해 사용해 왔다.과학 분야로서의 생물 음향학은 곤충 소리를 체계적으로 연구하기 시작한 슬로베니아 생물학자 이반 리젠에 의해 설립되었습니다.1925년에 그는 곤충과 듀엣으로 연주하기 위해 특별한 조절 장치를 사용했습니다.나중에, 그는 마이크 뒤에 수컷 귀뚜라미를, 확성기 앞에 암컷 귀뚜라미를 두었습니다.암컷들은 수컷이 아니라 확성기를 [5]향해 움직이고 있었다.곤충이 공중에 떠다니는 소리도 감지한다는 사실을 깨닫는 것 외에 리젠이 이 분야에 기여한 가장 중요한 것은 고막 기관의 기능을 [6]발견했다는 것이다.

당시 사용 가능한 비교적 조잡한 전기 기계 장치(포노그래프 등)는 신호 특성을 조잡하게 평가하는 데만 허용되었다.20세기 후반에는 전자 기술의 발전과 오실로스코프 및 디지털 레코더와 같은 장치의 활용으로 더 정확한 측정이 가능해졌다.

생물 음향학의 가장 최근의 발전은 동물과 동물들의 음향 환경 간의 관계와 인공 소음의 영향과 관련이 있다.생물 음향 기술은 지역의 [7]생물 다양성을 추정하기 위한 비파괴적 방법으로 최근 제안되었다.

중요성

인간을 시각 동물로 간주하기 때문에, 빛은 지상 환경에서 매우 잘 전달되기 때문에 시력은 일차적인 거리 감각을 가지고 있다.한편, 수중 환경에서 빛은 수십 미터까지만 전파될 수 있기 때문에, 빛은 해양 환경을 탐사하는 데 더 나은 역할을 하지 못한다.반면 바다 속 음의 전파는 해양학자들이 수중 의사소통을 위해 소리를 선택하게 하는 동기가 된다.그러므로, 해양 동물들은 잘 볼 수 있지만 청각을 강조할 수 있는 인간과 반대로 청각을 강조할 수 있는 것은 분명하다.동물에서 청각과 시각의 상대적 중요도를 측정하는 것은 청각과 시각 신경의 수 비교만으로 수행될 수 있다.

해양 동물은 목소리가 매우 큰 동물로 불려 왔다.1950년대와 1960년대에 고주파 클릭 소리를 이용한 돌고래의 반향 위치 추적 행동에 대한 연구는 다른 해양 포유류 종에 의해 생성된 다른 소리와 관련된 연구와 함께 활발하게 연구되어 왔으며, 따라서 물 속에서 다른 종과 관련된 소리를 식별해 왔다.생물학적 소음원이 바다에서 [8]군사적으로 소리의 사용을 방해할 수 있기 때문에 생물 소음 분야의 연구 대부분은 해군 연구 기관에 의해 자금을 지원받았다.

방법들

하이드로폰

청취는 여전히 생물 음향 연구에 사용되는 주요 방법 중 하나이다.동물의 소리의 생산, 검출, 해석에 역할을 하는 신경생리학적인 과정에 대해서는 거의 알려져 있지 않기 때문에 동물의 행동과 신호 자체는 이러한 과정에 대한 통찰력을 얻기 위해 사용된다.

음향 신호

혹등고래의 울음소리 스펙트로그램(위) 및 오실로스코프그램(아래)

경험 많은 관찰자는 동물의 소리를 이용하여 "노래하는" 동물의 종, 자연의 위치와 상태를 인식할 수 있습니다.동물 소리 조사에는 전자 녹음 장치에 의한 신호 녹음도 포함된다.전파되는 신호 특성 및 매체의 범위가 넓기 때문에 일반적인 마이크(수중음용), 초음파(매우 고주파음) 또는 초저주파(매우 저주파음) 검출기 또는 레이저 진동계(기판 전달 진동 신호)와 같은 특수 장비가 필요할 수 있습니다.컴퓨터는 녹음된 소리를 저장하고 분석하는 데 사용됩니다.특수음 편집 소프트웨어는 강도, 주파수, 지속시간 및 기타 파라미터에 따라 신호를 기술 및 분류하기 위해 사용된다.

자연사 박물관과 다른 기관에서 관리하는 동물 소리 수집은 신호를 체계적으로 조사하기 위한 중요한 도구입니다.신호 처리, 데이터 마이닝 및 기계 학습 기법과 관련된 많은 효과적이고 자동화된 방법들이 [9]생물 음향 신호를 감지하고 분류하기 위해 개발되었다.

동물의 소리 생성, 감지 및 사용

생물 음향학 분야의 과학자들은 소리 생성과 검출에 관여하는 기관의 해부학과 신경 생리학에 관심이 있으며, 여기에는 관련된 신경 네트워크의 형태, 근육 활동, 활동 등이 포함된다.특히 관심사는 후자의 활동 전위를 가진 신호의 부호화이다.

그러나 신경생리학 연구에 사용되는 방법들은 여전히 상당히 복잡하고 관련 과정에 대한 이해가 불완전하기 때문에, 더 사소한 방법들도 사용된다.특히 유용한 것은 음향 신호에 대한 행동 반응을 관찰하는 것이다.이러한 응답 중 하나는 음소성 – 신호 소스를 향한 방향 이동입니다.제어된 환경에서 잘 정의된 신호에 대한 응답을 관찰함으로써 신호 기능, 청각 장치의 감도, 노이즈 필터링 기능 등에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

바이오매스 추정

주요 기사:수중 음향학

바이오매스 추정은 수중 음파탐지 [3]기술을 이용하여 어류 및 기타 해양생물을 검출하고 정량화하는 방법입니다.음의 펄스가 물을 통과할 때, 그것은 음원을 향해 소리를 반사하는 물고기와 같은 주변 매체와 다른 밀도의 물체를 만나게 됩니다.이러한 메아리는 물고기의 크기, 위치, 그리고 풍부함에 대한 정보를 제공한다.과학적 에코 경보 발생기 하드웨어 기능의 기본 구성 요소는 에코를 전송, 수신, 필터링 및 증폭, 녹음 및 분석하는 것입니다.상업적으로 이용 가능한 "어류 발견기" 제조사가 많지만 정량적 분석을 위해서는 신호 대 잡음 비율이 높은 보정된 에코 경보 발생기 장비를 사용하여 측정해야 한다.

동물의 소리

베르기셰 크로우어 크라우잉
유럽의 찌르레기 노래

생물 음향학의 범위에 속하는 동물들이 사용하는 소리는 광범위한 주파수와 미디어를 포함하며, 좁은 의미의 "소리"가 아닌 경우가 많다(즉, 공기를 통해 전파되고 인간의 귀가 감지할 수 있는 압축파).예를 들어 Katydid 귀뚜라미는 초음파 범위까지 [10]100kHz 이상의 주파수를 가진 소리로 의사소통을 한다.더 낮지만, 여전히 초음파에서는 박쥐가 반향 위치 파악을 위해 사용하는 소리입니다.바다 벌레인 Leocratides kimuraorum은 157dB, 주파수 1~100kHz로 바다에서 가장 큰 펑펑 소리를 냅니다. 이는 [11][12]새우와 비슷합니다.주파수 스펙트럼의 반대편에는 낮은 주파수 진동이 있는데, 이는 종종 청각 기관에서는 감지되지 않지만, 전문성이 떨어지는 다른 감각 기관에서는 감지된다.그 예로는 주요 주파수 성분이 약 15Hz인 코끼리에 의해 발생하는 지상 진동과 [13]대부분의 곤충 목에서 사용되는 저주파에서 중주파 기질 전달 진동이 있다.그러나 많은 동물 소리는 인간의 귀로 감지할 수 있는 20,000Hz에서 20,000Hz [14]사이의 주파수 범위 내에 있습니다.소리 생성 및 검출 메커니즘은 신호 자체만큼이나 다양합니다.

식물음

2013년부터 2016년 사이에 발표된 일련의 과학 저널 기사에서 웨스턴 오스트레일리아 대학의 모니카 갈리아노 박사는 이 과학을 식물 생물 음향학으로 [15]확장했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Bioacoustics - the International Journal of Animal Sound and its Recording". Taylor & Francis. Retrieved 31 July 2012.
  2. ^ Medwin H. & Clay C.S. (1998년)음향 해양학, 학술 출판의 기초
  3. ^ a b Simmonds J. & MacLennan D. (2005)수산용 음향: 이론과 실천, 제2판블랙웰
  4. ^ Hill, Peggy S.M.; Wessel, Andreas (2016). "Biotremology". Current Biology. 26 (5): R187–R191. doi:10.1016/j.cub.2016.01.054. PMID 26954435.
  5. ^ 코차르 T. (2004)코빌릭의 코트 리스트자(잎과 메뚜기만큼 많음).GEA, 2004년 10월믈라딘스카 크니가, 류블랴나(슬로베니아어)
  6. ^ Glen Wever, Ernest (2008). "Sound reception: Evidence of hearing and communication in insects". Britannica online. Retrieved 2008-09-25.
  7. ^ Sueur J.; Pavoine S.; Hamerlynck O.; Duvail S. (December 30, 2008). Reby, David (ed.). "Rapid Acoustic Survey for Biodiversity Appraisal". PLoS ONE. 3 (12): e4065. Bibcode:2008PLoSO...3.4065S. doi:10.1371/journal.pone.0004065. PMC 2605254. PMID 19115006.
  8. ^ Tyack, P. L. (2001-01-01), "Bioacoustics", in Steele, John H. (ed.), Encyclopedia of Ocean Sciences (Second Edition), Oxford: Academic Press, pp. 357–363, doi:10.1016/b978-012374473-9.00436-7, ISBN 978-0-12-374473-9, retrieved 2022-06-17
  9. ^ M. Pourhomayoun, P. Dugan, M. Popescu 및 C.Clark, "연속 영역 특징, 그리드 마스킹 특징 및 인공 뉴럴 네트워크를 기반으로 한 생물 음향 신호 분류", ICML(International Conference on Machine Learning), 2013.
  10. ^ Mason, A.C.; Morris, G.K.; Wall, P. (1991). "High Ultrasonic Hearing and Tympanal Slit Function in Rainforest Katydids". Naturwissenschaften. 78 (8): 365–367. Bibcode:1991NW.....78..365M. doi:10.1007/bf01131611. S2CID 40255816.
  11. ^ Goto, Ryutaro; Hirabayashi, Isao; Palmer, A. Richard (2019-07-08). "Remarkably loud snaps during mouth-fighting by a sponge-dwelling worm". Current Biology. 29 (13): R617–R618. doi:10.1016/j.cub.2019.05.047. ISSN 0960-9822. PMID 31287974.
  12. ^ Saplakoglu 2019-07-16T15:48:02Z, Yasemin (16 July 2019). "Tiny Fighting Worms Make One of the Loudest Sounds in the Ocean". livescience.com. Retrieved 2019-12-28.
  13. ^ Virant-Doberlet, M.; Čokl, A. (2004). "Vibrational communication in insects". Neotropical Entomology. 33 (2): 121–134. doi:10.1590/s1519-566x2004000200001.
  14. ^ Mikula, P.; Valcu, M.; Brumm, H.; Bulla, M.; Forstmeier, W.; Petrusková, T.; Kempenaers, B. & Albrecht, T. (2021). "A global analysis of song frequency in passerines provides no support for the acoustic adaptation hypothesis but suggests a role for sexual selection". Ecology Letters. 24 (3): 477–486. doi:10.1111/ele.13662. PMID 33314573.
  15. ^ www.monicagagliano.com http://www.monicagagliano.com. Retrieved 26 December 2016. {{cite web}}:누락 또는 비어 있음 title=(도움말)

추가 정보

외부 링크