Automated acoustic classifiers provide insights into calling patterns of cicadas in tropical Australia
Cette étude démontre que le modèle d'apprentissage profond BirdNET peut automatiser efficacement la détection et le suivi de cinq espèces de cigales dans l'Australie tropicale, atteignant une grande précision et fournissant des informations écologiquement cohérentes sur leurs modes de chant sur une période de 15 mois.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Dans les vastes paysages ensoleillés des tropiques, l'air bourdonne souvent du son des insectes. Parmi les plus bruyants et les plus persistants de ceux-ci figurent les cigales, des créatures qui passent des années sous terre avant d'émerger pour chanter pendant quelques courts mois. Pour les scientifiques, écouter ces insectes est bien plus qu'une simple expérience auditive ; c'est un moyen essentiel de comprendre la santé d'un écosystème. Les insectes jouent un rôle crucial dans la nature, agissant comme pollinisateurs, sources de nourriture et recycleurs, pourtant leurs populations déclinent dans le monde entier. Pour les protéger, les chercheurs doivent savoir où ils se trouvent, quand ils sont actifs et combien ils sont. Traditionnellement, compter ces créatures était une tâche lente et laborieuse. Les scientifiques devaient marcher dans la brousse, écouter attentivement et identifier manuellement chaque espèce par son chant, un processus difficile à adapter à grande échelle et facile à manquer. Cependant, un nouvel outil change la donne : des dispositifs d'écoute automatisés qui enregistrent le paysage sonore jour et nuit, couplés à des programmes informatiques capables d'apprendre à reconnaître les appels spécifiques des insectes, offrant ainsi un moyen de surveiller la biodiversité à une échelle massive.
Dans les savanes tropicales du nord du Queensland, en Australie, une équipe de chercheurs a mis cette technologie à l'épreuve. Ils voulaient voir si un programme informatique, conçu à l'origine pour identifier le chant des oiseaux, pouvait être entraîné à reconnaître les appels de cinq espèces différentes de cigales. Ces insectes, incluant la petite vessie (lesser bladder), la roussette orientale (eastern rattler), la corroboree (corroboree cicada), le double tambour du nord (northern double-drummer) et la squawkeruseuse de poussière de fée (fairy dust squawker), vivent dans un environnement acoustique complexe rempli de vent, de pluie et des chants d'autres animaux. Les chercheurs ont installé dix-huit stations d'enregistrement à travers la région, capturant le son en continu pendant quinze mois. Cela a produit une bibliothèque audio massive, totalisant environ vingt-quatre mille heures d'enregistrement. Au lieu d'écouter chaque minute de cette bande, l'équipe a utilisé un système d'apprentissage profond pour scanner les enregistrements. Ils ont enseigné à l'ordinateur ce que chaque espèce de cigale parmi les cinq sonnait en utilisant quelques exemples d'appels clairs, puis ont laissé le système parcourir les milliers d'heures d'enregistrements de terrain pour trouver des correspondances.
Les résultats ont montré que l'ordinateur était remarquablement doué pour la tâche. Le système a identifié avec succès les appels des cinq espèces de cigales avec une grande précision, les distinguant du bruit de fond et des chants d'autres insectes. Les chercheurs ont constaté que le programme pouvait distinguer de manière fiable un véritable appel de cigale d'une fausse alerte, même lorsque les sons étaient mélangés. Ce succès signifiait qu'ils pouvaient désormais consulter les données pour voir exactement quand et où ces insectes chantaient. Ils ont découvert que chaque espèce avait son propre emploi du temps unique. La roussette orientale et la corroboree étaient actives pendant la journée, la roussette orientale culminant en un chœur bruyant en milieu de matinée et la corroboree chantant continuellement du début de la matinée jusqu'au soir. Le double tambour du nord présentait un schéma plus complexe, chantant le matin, faisant une pause, puis chantant à nouveau l'après-midi et en début de soirée. En revanche, la petite vessie était principalement une chanteuse du soir, appelant au moment où le soleil se couchait, tandis que la squawkeruseuseuse de poussière de fée était active pendant la journée mais s'arrêtait avant le crépuscule.
La découverte la plus surprenante fut peut-être le comportement de ces insectes lorsque la météo tournait à l'orage. Bien qu'il soit souvent supposé que les insectes cessent de chanter lorsqu'il pleut, les détecteurs automatisés ont montré que ces cigales continuaient d'appeler même lors de pluies légères, modérées ou fortes. En fait, les chercheurs ont noté que les chœurs semblaient parfois s'intensifier à mesure que la pluie devenait plus forte. Cela suggère que l'évitement de la pluie pour écouter ces insectes pourrait faire manquer aux scientifiques une quantité significative d'activité. L'étude a également révélé que les cigales n'évitaient pas strictement de chanter en même temps les unes que les autres, même lorsque leurs chants se chevauchaient. Au lieu de se relayer pour éviter la confusion, elles reposaient sur les différences de hauteur et de structure de leurs appels pour être entendues. Cette découverte remet en question l'idée selon laquelle les insectes séparent toujours leurs périodes de chant pour éviter les interférences, montrant plutôt qu'ils peuvent partager l'espace acoustique efficacement.
En prouvant que les systèmes automatisés peuvent suivre avec précision ces insectes dans la nature, l'étude offre une nouvelle façon puissante de surveiller la biodiversité. La méthode utilisée était efficace, nécessitant beaucoup moins de temps humain que les inventaires traditionnels tout en fournissant une image détaillée de la vie des insectes sur de longues périodes. Les chercheurs ont constaté que la technologie fonctionnait bien même dans les sons complexes de la savane tropicale, où de nombreuses espèces différentes chantent en même temps. Cette approche permet aux scientifiques de recueillir des données à une échelle auparavant impossible, aidant à construire une compréhension plus claire de la façon dont les populations d'insectes évoluent. Alors que le monde fait face à une perte de diversité des insectes, disposer d'un outil capable d'écouter la forêt et de compter ses chanteurs automatiquement constitue un moyen vital de garder une trace de ces créatures essentielles et des écosystèmes qu'elles soutiennent.
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