Biodiversität hören: Bioakustischer Index und akustische Pseudo-Einheiten als Hinweise auf Artenreichtum
Wie viel Vogelvielfalt steckt in der Klanglandschaft eines Standorts? Um diese Frage zu untersuchen, wurden zwei unterschiedliche artenunabhängige bioakustische Messgrössen berechnet und mit der Anzahl der nachgewiesenen Vogelarten verglichen.
Die drei Sonogramme zeigen beispielhaft Aufnahmen mit geringer, mittlerer und hoher akustischer Aktivität. Für jeden dreiminütigen Ausschnitt wurden der Bioakustische Index, die Anzahl akustischer Pseudo-Einheiten und die Anzahl der durch KI erkannten Vogelarten bestimmt. Die Beispiele veranschaulichen, wie sich Unterschiede in der akustischen Aktivität und Vielfalt mit verschiedenen Methoden beschreiben lassen.
Wie stark ist ein Standort akustisch belebt?
Der Bioakustische Index beschreibt, wie stark ein Standort im typischen Frequenzbereich von Vogelstimmen akustisch belebt ist. Dafür muss nicht bestimmt werden, welche Art gerade singt: Gemessen wird die gesamte akustische Aktivität der Vogelgemeinschaft.
Für jeden Loggerstandort wurde der mittlere Bioakustische Index über den gesamten Aufnahmezeitraum berechnet und mit der Anzahl der nachgewiesenen Vogelarten verglichen. Dabei zeigte sich ein deutlicher positiver Zusammenhang: Standorte mit einem höheren Bioakustischen Index wiesen tendenziell auch mehr Vogelarten auf. Der Index erklärte rund 64 % der Unterschiede in der nachgewiesenen Artenzahl zwischen den Standorten (R² = 0.64, p = 0.0052).
Bioakustischer Index (Mittelwert pro Standort)
Wie vielfältig ist die Klanglandschaft zusammengesetzt?
In einem zweiten Ansatz wurde nicht nur untersucht, wie viel akustische Aktivität vorhanden ist, sondern auch, wie unterschiedlich die aufgenommenen Klangmuster sind.
Dazu wurden die Aufnahmen in einminütige Abschnitte unterteilt und anhand verschiedener akustischer Merkmale beschrieben. Ähnliche Minuten wurden anschliessend mit einem statistischen Verfahren zu sogenannten akustischen Pseudo-Einheiten gruppiert – vereinfacht gesagt zu wiederkehrenden Klangtypen.
Für jeden Standort wurde danach gezählt, wie viele unterschiedliche Klangtypen dort vorkamen. Auch hier zeigte sich ein deutlicher Zusammenhang mit der nachgewiesenen Artenzahl: Standorte mit mehr Vogelarten wiesen tendenziell auch mehr unterschiedliche akustische Pseudo-Einheiten auf.
Wie stark dieser Zusammenhang ausfällt, hängt etwas davon ab, wie fein die Klanglandschaft in unterschiedliche Pseudo-Einheiten unterteilt wird. Wird beispielsweise von 150 möglichen Klangtypen ausgegangen, erklärt die Anzahl der beobachteten Pseudo-Einheiten rund 66 % der Unterschiede in der nachgewiesenen Artenzahl zwischen den Standorten (R² = 0.6635, p = 0.0041). Bei anderen gewählten Anzahlen von Pseudo-Einheiten können die Ergebnisse leicht variieren.
Anzahl akustischer Pseudo-Einheiten (Mittelwert pro Standort)
Zwei unterschiedliche Blicke auf die Klanglandschaft
Die beiden Ansätze erfassen unterschiedliche Eigenschaften eines Standorts. Der Bioakustische Index zeigt vor allem, wie stark ein Standort akustisch belebt ist. Die Pseudo-Einheiten-Analyse beschreibt zusätzlich, wie vielfältig die aufgenommenen Klangmuster zusammengesetzt sind.
Beide Methoden ersetzen keine fachliche oder KI-gestützte Artbestimmung. Sie können diese jedoch sinnvoll ergänzen. Da nicht jeder einzelne Ruf oder Gesang einer bestimmten Vogelart zugeordnet werden muss, lassen sich grosse Mengen akustischer Daten automatisiert und vergleichbar auswerten.
Solche Messgrössen könnten künftig beispielsweise dazu eingesetzt werden, Standorte miteinander zu vergleichen, Veränderungen der akustischen Biodiversität über die Zeit zu verfolgen oder auffällige Entwicklungen frühzeitig zu erkennen. Solche Soundscape-Analysen (Klanglandschaft-Analysen) werden damit möglicherweise zu einer zusätzlichen Informationsquelle für ein langfristiges und effizientes Biodiversitätsmonitoring.