Att förutse förändringar i ekosystem är ofta i bästa fall en välgrundad gissning, men tänk om det fanns ett sätt att bättre anpassa sig till eventuella förändringar som inträffar?
Ett team av forskare under ledning av Grace O'Malley, en Ph.D. kandidat i biologiska vetenskaper, och Gabrielle Ripa, en Ph.D. student i växt- och miljövetenskap, har upptäckt att den tysta tillväxten av icke-inhemska invasiva växter kan påverka ljudbilden i ett ekosystem. Dessa förändrade ljudlandskap, de akustiska mönstren i ett landskap genom rum och tid, kan ge en nyckel till att bättre observera de svåra att se fysiska och biologiska förändringar som sker i ett ekosystem när de börjar.
Denna nya forskningsmetod publicerades denna månad i Frontiers in Ecology and the Environment att fungera som en inbjudan till andra forskare. Att undersöka ljudlandskap är inte nytt, men idén att titta på ljudlandskapet i ett helt ekosystem snarare än att fokusera på en enskild art i en livsmiljö är ny och växer.
"Det är ett slags nytt sätt att tänka, i termer av att tänka på ekosystemet som helhet istället för om den här grodarten eller den här fågelarten", säger O'Malley, som tillsammans med Ripa är anslutna doktorander till Invasive Species Samarbete. "Tänk på det över alla taxonomiska nivåer."
I cirka 66 områden, många inom 20 minuters bilresa från Virginia Techs Blacksburg-campus, satte forskarna upp enheter för att spela in fem till 15 minuter av varje timme. De jämförde sedan ljuden från platser som invaderats av icke-inhemska växtarter med platser som återställts till sitt ursprungliga tillstånd.
"Vi använder dessa små inspelare med ett SD-kort som är speciellt utformade för att spela in akustik för vilda djur," sa Ripa. "Jag var inte beredd på hur mycket data vi samlade in. Det är vansinnigt."
"Jag blev förvånad över att vi kunde observera skillnader mellan de två livsmiljöerna på så kort tid", sa O'Malley, med hänvisning till en tidig tvåveckorsperiod för pilotstudien. "De invasiva växterna kan faktiskt förändra ljudbilden."
Inspelningsplatserna inkluderade Jefferson National Forest, Pandapas Pond och flera parker i staden Blacksburg på grund av stadens restaureringsinsatser för att ta bort många invasiva växtarter. Data som samlas in för denna studie kan också bidra till en mängd andra typer av forskning som inkluderar ekosystem.
"Staden Blacksburg har arbetat mycket med borttagning av höstoliver, som är en av våra huvudarter", säger O'Malley.
Efter att ha identifierat luckor i nuvarande kunskap och metoder, föreslår teamet ytterligare forskning som fördjupar sig i flera mekanismer genom vilka invasiva växtarter kan förändra ett ekosystems ljudlandskap och vilka konsekvenser dessa oönskade akustiska avbrytare kan ha på systemet som helhet.
"Det är en uppmaning till andra forskare att detta är något som vi tror kan pågå," sa Ripa. "Vi ger förslag på vad vi tror kan vara orsaker till att invasiva växter kan påverka ljudlandskapen och några potentiella mekanismer som vi kanske borde undersöka."
Född ur en nyckfull idé som föreslagits av Jacob Barney, professor i invasiv växtekologi, har konceptet för invasiva arters ljudlandskap nu utvecklats till en potentiell och livskraftig forskningsväg.
Barney slog sig ihop med Meryl Mims, docent i biologiska vetenskaper som studerar bullgrodor och använder akustik i sin forskning, för att undersöka akustikens möjliga roll när det gäller invasiva växter. Detta ledde till ett pilotstudiebidrag från Institutet för kreativitet, konst och teknik och ett samarbete med David Franushich, konstnär och multimediadesigner vid institutet.
"Det här projektet har varit spännande, inspirerande och framför allt roligt. Ljud är en integrerad del av hur vi och andra organismer upplever och förstår vår omgivning. Studiet av ljudlandskapet - och hur vi förändrar det genom introduktionen av invasiva arter - är något människor ansluter till," sa Mims. "Den formella forskningen är viktig, men möjligheten att utöka forskningen och idéerna till en bredare publik genom vårt samarbete mellan vetenskap och konst har varit mycket givande."
Teamet fick ett andra anslag från Global Change Center 2023 för att hjälpa till att utöka forskningen, som fortfarande pågår. De preliminära resultaten är betydelsefulla i samband med bristen på vetenskaplig forskning inom detta område, vilket får forskarna att nå ut till andra forskare för att överväga en hel ekosystems akustisk väg.
"Ingen har ställt den här typen av frågor i den här typen av system. Det är ett helt nytt område, och det studeras inte riktigt," sa Ripa.
Invasiva växter förändrar ekosystemen, och den här nya studien indikerar att det kan finnas ett sätt att få bättre insikt om vi bara lyssnar.
Mer information: Jacob N Barney et al, En tyst vår, eller en ny kakofoni? Invasiva växter som maestros av moderna ljudlandskap, Frontiers in Ecology and the Environment (2024). DOI:10.1002/avgift.2729
Journalinformation: Frontiers in Ecology and the Environment
Tillhandahålls av Virginia Tech
