Um die Ökologie wiederherzustellen, beschlossen sie, im Freien "Musik" zu spielen

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Earth's Gravity

Hersteller: China Science Expo

Wir alle haben schon einmal den Geräuschen der Natur gelauscht, sei es als Kind oder wenn wir allein auf Reisen waren. Diese Klänge sind immer nostalgisch. Obwohl diese Klänge aus Hunderten unterschiedlicher Quellen stammen können, vermitteln sie uns immer ein unerklärliches Gefühl von Schönheit und Harmonie.

Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie sind diese Geräusche aus der Natur nicht nur zu wertvollen persönlichen Erinnerungen geworden, sondern haben sich auch zu äußerst wichtigen wissenschaftlichen Forschungsdaten entwickelt und werden sogar zu einem wichtigen Instrument, das uns bei der Wiederherstellung des Ökosystems hilft.

Eine weitere wunderbare Anwendung der akustischen Überwachung

Zunächst führten Wissenschaftler nur gelegentlich und für kurze Zeit Schalldatenerhebungen durch, um die Verbreitung und Gewohnheiten einzelner gefährdeter oder invasiver Arten zu untersuchen. In manchen wissenschaftlichen Nachrichten wird beispielsweise häufig von Vogelbeobachtungen und der Erfassung von Geräuschen berichtet. Bei diesen Erfassungsaktivitäten handelt es sich häufig um gelegentliche und kurzfristige Aktivitäten.

Wissenschaftler haben vorgeschlagen, langfristige akustische Überwachungsstationen einzurichten, um die Geräusche der meisten Tiere in der Nähe der Überwachungsstationen zu erfassen und zu analysieren . Durch die Unterscheidung der Laute können sie bestimmen, zu welchem ​​Tier der Laut gehört, sowie die Häufigkeit und Reichweite der Aktivitäten des Tieres bestimmen und so eine Untersuchung der Tiervielfalt durchführen.

Herkömmliche Erhebungen zur Tiervielfalt erfordern häufig manuelle Arbeit, sind zeit- und arbeitsintensiv und erfassen möglicherweise nicht alle Tierdaten. Allerdings sind akustische Sammelgeräte klein und handlich und stören die Umwelt kaum, sodass sie sich sehr gut für die Untersuchung der Tiervielfalt eignen. Auf dieser Grundlage haben australische Wissenschaftler ein akustisches Datenerfassungsnetzwerk aufgebaut, das aus 360 permanenten Schallüberwachungsstationen besteht.

Australiens akustisches Observatoriumsnetzwerk

(Bildquelle: Referenz 1)

Die Installation akustischer Beobachtungsgeräte ist sehr einfach

(Bildquelle: Referenz 1)

Darüber hinaus können diese akustischen Daten tatsächlich die Vielfalt lokaler Ökosysteme vollständig widerspiegeln und somit natürlich als Indikator für die Überwachung von Veränderungen der lokalen Ökosystemvielfalt dienen.

Beispielsweise wird French Island in Australien häufig von Waldbränden heimgesucht. Wissenschaftler sammelten innerhalb von 24 Stunden vor und nach dem Waldbrand akustische Signale am selben Ort. Die Unterschiede in den Daten sind deutlich zu erkennen und spiegeln die Unterschiede in der lokalen ökologischen Vielfalt wider.

Vergleich akustischer Daten vom selben Ort auf French Island, Australien, vor und nach dem Buschfeuer.

(Bildquelle: Referenz 2)

Nachdem diese Idee aufkam, entstand ganz natürlich eine andere Idee: Ist es möglich, in einer beschädigten Umgebung kontinuierlich die Geräusche einer unbeschädigten Umgebung abzuspielen, um Tiere in die beschädigte Umgebung zurückzulocken, sodass die beschädigte Umgebung schnell repariert werden kann?

Diese Idee ist nicht ohne Grund, denn wir Menschen verwenden seit langem akustische Köder. Das vielleicht bekannteste Beispiel ist die Seefischerei, wo Fischereifahrzeuge akustische Technologien nutzen, um Fischschwärme in bestimmte Gebiete zu treiben oder anzulocken. Die Technologie, Fischschwärme mithilfe von Akustik zu vertreiben, kam in meinem Land während der Ming-Dynastie auf. Es handelt sich um die alte Technik des Klopfens auf Booten. Die Fischer klopfen auf die Bretter ihrer Boote, um die Fische zusammenzutreiben, und legen dann ihre Netze aus, um sie zu fangen. Diese Technologie ermöglicht ein sehr großes Fangvolumen, was einst dazu führte, dass Fischarten wie der Gelbe Umber an der Südostküste meines Landes vom Aussterben bedroht waren. Daher wurde es verboten.

Die akustische Angeltechnologie soll durch das Abspielen von Geräuschen der Fische beim Fressen, Balzen und Zusammensein im Wasser den Fischfang in den entsprechenden Fischgruppen anregen. Die Entwicklung dieser Technologie begann in den 1970er Jahren und sie wird bereits seit langem in Ländern wie Japan, Russland, den USA und Schweden eingesetzt.

Der Schwerpunkt der jüngsten Forschung der Wissenschaftler liegt jedoch nicht auf der Frage, wie man Fische anlockt, sondern darauf, bei verschiedenen Tieren spezifische Reaktionen hervorzurufen , da viele Tiere tatsächlich Schallsignale verwenden, um unterschiedliche Verhaltensweisen wie Fortpflanzung, Migration und Alarm auszulösen.

Bei der Forschung in diesen Bereichen ist es einigen Wissenschaftlern gelungen, bestimmte Geräusche einzusetzen, um Frösche, Seevögel, Fledermäuse, Fische usw. in verschiedene Lebensräume zu locken. Einige Wissenschaftler haben die Verwendung von Paarungsgeräuschen untersucht, um Frösche und Salamander durch unterirdische Tunnel von Hochgeschwindigkeitszügen zu locken. und einige Wissenschaftler haben untersucht, wie man mithilfe von Regen und Froschrufen das Fortpflanzungsverhalten von Fröschen auslösen kann.

Ein Experiment, bei dem Frösche mithilfe von Schall dazu angelockt werden, sich in Gebieten niederzulassen, in denen es keine Frösche gibt. Der schwarze Rahmen ist der Versuchsbereich, in dem sich zuvor keine Frösche niedergelassen hatten, das Sternchen ist der Standort des Geräts, das den Ton abspielt, und die roten und orangefarbenen Punkte sind Frösche.

(Bildquelle: Referenz 3)

Ein Versuch, die Umwelt durch Schall zu schützen

Auf der Grundlage dieser Studien ist es Wissenschaftlern gelungen, Schall erfolgreich zum Schutz der Umwelt einzusetzen, beispielsweise bei der Wiederherstellung von Austernriffen.

Austernriffe waren einst in Flussmündungen auf der ganzen Welt weit verbreitet. Austern wuchsen dicht auf Riffen in flachen Gewässern und bildeten große Austernriffe, die Lebensraum und Zuflucht für zahlreiche Arten boten und außerdem als natürliche Wellenbrecher für Flussmündungen dienten.

Aufgrund von Überfischung und Kalkproduktion wurden die Austernriffe weltweit im Laufe der Jahre jedoch stark geschädigt. Schätzungsweise 85 % der Austernriffe weltweit sind verschwunden.

Austernriff

(Bildquelle: Wikipedia)

Aus diesem Grund erforschen Menschen auf der ganzen Welt Möglichkeiten zum Wiederaufbau von Austernriffen. Das allgemein verwendete Verfahren ist relativ teuer. Zunächst müssen sterilisierte, tote Austernschalen sowie Beton- oder Kalksteinfragmente in den flachen Küstenbereichen platziert werden, da der harte Untergrund dort durch die Fischerei oft zerstört wird und Austern zum Wachsen an harten Substanzen haften müssen. Anschließend werden Austernlarven künstlich gezüchtet und in diesen Gebieten freigelassen. Tatsächlich gibt es jedoch nur sehr wenige Austernlarven, die sich tatsächlich ansiedeln können. Der Wiederherstellungsprozess des Austernriffs kann daher nicht über Nacht abgeschlossen werden. Es muss Jahr für Jahr freigegeben und repariert werden, was sowohl kostspielig als auch zeitaufwändig ist.

Ein Team australischer Wissenschaftler nutzte die Geräusche, die sie von normalen Riffen aufgezeichnet hatten, und spielte sie wiederholt in Gebieten ab, in denen Austernriffe repariert werden mussten. Sie stellten fest, dass innerhalb von drei Monaten die Zahl der angelockten Austernlarven dort 4,4±1,6-mal so hoch war wie in dem Gebiet, in dem keine Geräusche abgespielt wurden (Kontrollgruppe). Im März war die Zahl der angelockten Personen sogar 18-mal so hoch wie in der Kontrollgruppe.

Das Gebiet des Austernriff-Renaturierungsexperiments. Der schwarze Stern ist der Versuchsbereich, der weiße Stern ist der Kontrollbereich und das untere rechte Bild zeigt den Entwurf der Unterwasser-Wiedergabeausrüstung

(Bildquelle: Referenz 4)

Darüber hinaus spielten einige Wissenschaftler die Geräusche normaler Korallenriffe auf beschädigte Korallenriffe ab und lockten damit eine große Anzahl von Fischgemeinschaften an, die auf den Korallenriffen leben, wodurch der Artenreichtum der Fische in dem Gebiet um 50 % stieg. Da wir derzeit auch mit einer Krise der Korallenriffzerstörung konfrontiert sind, gibt uns dieser Ansatz mehr Instrumente an die Hand, um die Geschwindigkeit der Zerstörung der Korallenriff-Ökosysteme zu verlangsamen.

Schall wirkt sich nicht nur auf Tiere, sondern sogar auf Bakterien und Pilze aus!

Alle oben genannten Studien wurden an Tieren durchgeführt. Kürzlich haben Wissenschaftler zudem herausgefunden, dass Schall nicht nur bei Tieren, sondern auch bei Bakterien und Pilzen eine Wirkung hat.

In einem Experiment mit Trichoderma harzianum (einem Pilz, der als Fungizid eingesetzt werden kann, um das Wachstum anderer Pilze zu hemmen und so das normale Wurzelwachstum von Pflanzen zu fördern) begannen die Pflanzen ab dem dritten Tag schneller zu wachsen, nachdem man ihnen weißes Rauschen vorgespielt hatte. Während des fünftägigen Versuchszeitraums erhöhte sich ihre Wachstumsrate um das Siebenfache und die Anzahl der Sporen um das Vierfache.

(a) ist der Pilz, der eine Schallstimulation erhielt, (b) ist das statistische Ergebnis von (a), (c) (d) sind die Kontrollgruppe

(Bildquelle: Referenz 5)

Jeder liebt Musik

Diese Entdeckung ist zweifellos von großer Bedeutung für die Wiederherstellung terrestrischer Ökosysteme. Denn Bodenökosysteme sind die Grundlage für das Wachstum von Tieren und Pflanzen. Vielleicht werden wir eines Tages in der Zukunft, wenn wir im Wald spazieren gehen, aus Lautsprechern weißes Rauschen oder Mozart oder Beethoven hören, aber das ist nicht für uns bestimmt, sondern für die Bäume und den Boden.

Quellen:

1.Roe P, Eichinski P, Fuller RA, et al. Das australische akustische Observatorium[J]. Methoden der Ökologie und Evolution, 2021, 12(10): 1802-1808.

2.Znidersic E, Watson D M. Akustische Wiederherstellung: Verwendung von Klanglandschaften zum Benchmarking und zur Beschleunigung der Wiederherstellung ökologischer Gemeinschaften[J]. Ecology Letters, 2022, 25(7): 1597-1603.

3.James MS, Stockwell MP, Clulow J, et al. Untersuchung des Verhaltens für Naturschutzziele: Die Wiedergabe von Rufen artgleicher Arten kann verwendet werden, um die Verteilung von Amphibien in Teichen zu verändern[J]. Biologische Erhaltung, 2015, 192: 287-293.

4.McAfee D, Williams BR, McLeod L, et al. Die Anreicherung der Klanglandschaft fördert die Rekrutierung und den Lebensraumaufbau bei der Wiederherstellung neuer Austernriffe[J]. Journal of Applied Ecology, 2023, 60(1): 111-120.

5.Robinson JM, Annells A, Cando-Dumancela C, et al. Schallregeneration: Akustische Stimulation steigert die pflanzenwachstumsfördernde Pilzaktivität[J]. Biology Letters, 2024, 20(10): 20240295.