AI có thể giúp các loài chim tìm lại tiếng hót 'thất truyền'
Suy giảm số lượng cá thể không chỉ đe dọa sự tồn tại của các loài chim mà còn khiến những tiếng hót đặc trưng của chúng dần biến mất.
Từ một thử nghiệm ở Argentina, các nhà khoa học đang tìm hiểu liệu bản ghi âm do máy tính tạo ra, kết hợp với những cá thể chim làm “gia sư”, có thể giúp chim non học lại "giai điệu truyền thống", qua đó cải thiện cơ hội sinh sản và bảo tồn đa dạng sinh học.
Khi tiếng hót biến mất cùng sự suy giảm của quần thể
Tiếng chim hót là một trong những âm thanh quen thuộc và dễ chịu của tự nhiên. Nhưng với các nhà khoa học bảo tồn, mỗi giai điệu còn mang ý nghĩa lớn hơn: đó là một phần văn hóa của loài, được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác và có thể quyết định khả năng tìm bạn tình, bảo vệ lãnh thổ cũng như sinh tồn.
Điều này được thể hiện qua nghiên cứu về loài sẻ cổ hung (rufous-collared sparrow) tại một công viên ở Buenos Aires, Argentina. Khi nghe thấy một giai điệu vang lên từ tán cây, các nhà nghiên cứu đặc biệt phấn khởi bởi đó là kiểu tiếng hót từng phổ biến ở khu vực này vào thập niên 1960, nhưng sau đó đã biến mất.
Để kiểm tra liệu chim có nhận ra và học được giai điệu cũ hay không, nhóm nghiên cứu do Giáo sư vật lý Gabriel B. Mindlin thuộc Đại học Buenos Aires đồng thực hiện đã tạo một bản ghi âm tổng hợp bằng máy tính. Chưa đầy ba tháng sau, một con chim sống trong khu vực bắt đầu bắt chước một phần giai điệu ấy.
Bản ghi được tái tạo từ những kí hiệu chú giải bằng tay về tiếng hót của loài chim này, do các nhà nghiên cứu ghi lại từ những năm 1960. Tiếng hót của sẻ cổ hung gồm hai phần gồm đoạn rung âm có cấu trúc tương đối ổn định giữa các cá thể trong cùng khu vực và phần giai điệu chủ đề có sự khác biệt. Một số chủ đề cũ vẫn được chim địa phương duy trì, nhưng những giai điệu khác đã biến mất.
Hiện chưa rõ nguyên nhân chính xác khiến giai điệu được phục hồi trong thử nghiệm biến mất trước đó. Tuy nhiên, Mindlin lưu ý rằng số lượng chim trong công viên đã suy giảm. Khi quần thể nhỏ đi, chim non có ít cơ hội tiếp xúc với những cá thể trưởng thành để học cách hót. Chúng có thể phát ra âm thanh bất thường hoặc học nhầm tiếng hót của loài khác, từ đó ảnh hưởng đến khả năng giao phối.
Theo Rebecca Lewis, nhà khoa học bảo tồn tại Sở thú Chester, chim trống có lợi thế thu hút bạn tình nếu sở hữu tiếng hót tốt, tức giai điệu phức tạp, được thể hiện ổn định và thành thạo. Một bài hót đòi hỏi nhiều năng lượng cũng có thể cho thấy cá thể sở hữu thể trạng tốt.
Vì vậy, tiếng hót không chỉ là âm thanh để giao tiếp. Nó còn phản ánh sức khỏe, khả năng thích nghi và những đặc điểm văn hóa được tích lũy trong cộng đồng chim. Giáo sư Mindlin cho rằng khi nói về đa dạng sinh học, con người thường tập trung vào gene và vật liệu di truyền, nhưng những hành vi được học và truyền lại, chẳng hạn tiếng hót, cũng là một phần thiết yếu của quần thể.
Chim non cần “gia sư” để học đúng tiếng hót
Trong khoảng 10.000 loài chim trên thế giới, có khoảng 4.000 loài thuộc nhóm chim hót, bao gồm sẻ, chim sẻ cánh vàng và chim hoét. Những loài này thường sở hữu hệ thống tiếng hót phức tạp, ít nhất một phần được học từ các cá thể khác.
Quá trình học có thể diễn ra trong vài tuần hoặc kéo dài suốt cuộc đời, tùy loài. Chim non thường tiếp thu tiếng hót từ chim bố, những cá thể sống gần đó hoặc các thành viên khác trong cộng đồng. Qua thời gian, mỗi khu vực có thể hình thành một tiếng hót địa phương riêng, tạo nên sự khác biệt giữa các quần thể cùng loài.
Sarah Collins, phó giáo sư hành vi động vật tại Đại học Plymouth, từng nghiên cứu nhóm chim sẻ mào vàng (cirl bunting) được di chuyển từ Devon đến Cornwall trong một dự án bảo tồn. Ban đầu, những con chim này phát ra tiếng hót bất thường, âm thanh vừa the thé, vừa chậm và ít đa dạng hơn so với quần thể gốc ở Devon. Theo Collins, chúng thiếu đi sự phong phú trong âm thanh.
Tuy nhiên, sau tám năm, tiếng hót của nhóm chim này đã dần trở lại bình thường. Một số chim non được cho nghe bản ghi tiếng hót của loài, dù không phải tất cả. Nghiên cứu cho thấy khả năng phục hồi tiếng hót là có thật, nhưng chưa thể khẳng định những loài khác cũng sẽ thích nghi theo cách tương tự.
Collins giải thích chim sẻ mào vàng có sẵn một số yếu tố cấu thành các nốt nhạc trong tiếng hót ngay từ khi sinh ra. Điều chúng cần học là cách kết hợp những yếu tố đó thành giai điệu hoàn chỉnh. Một số loài chim hót có nền tảng di truyền tương tự nên có thể cũng sở hữu khả năng phục hồi, trong khi những loài khác không có đặc điểm này.
Một nghiên cứu khác tại Australia cho thấy vai trò của những cá thể làm “gia sư” có thể rất quan trọng. Các nhà khoa học theo dõi chương trình nhân giống trong sở thú nhằm bổ sung cá thể cho quần thể chim hút mật hoàng gia (regent honeyeater) ngoài tự nhiên, vốn đã suy giảm nghiêm trọng và chỉ còn khoảng 250 cá thể.
Những con chim được nuôi trong sở thú ban đầu không có nhiều cơ hội học tiếng hót tự nhiên. Tuy nhiên, chỉ cần tiếp xúc với hai con chim trống sinh ra ngoài tự nhiên, chúng đã học được những giai điệu truyền thống. Sau đó, những con chim trống được nuôi trong sở thú nhưng đã học đúng tiếng hót tiếp tục truyền lại cho thế hệ kế tiếp.
Nghiên cứu này cho thấy việc bảo tồn không chỉ cần duy trì số lượng cá thể mà còn phải bảo vệ khả năng truyền đạt hành vi đặc trưng của loài. Một quần thể có thể được bổ sung về mặt số lượng nhưng nếu chim non không học được tiếng hót phù hợp, cơ hội sinh sản và hòa nhập với cộng đồng tự nhiên vẫn có thể bị ảnh hưởng.
AI mở ra cơ hội phục hồi tiếng hót các loài chim
Việc sử dụng bản ghi âm để dạy chim hót không phải lúc nào cũng hiệu quả. Collins cho biết một số loài chim không học tốt chỉ bằng cách nghe đĩa CD hoặc bản phát lại. Chúng cần có sự tương tác với cá thể khác để tiếp thu cách thể hiện âm thanh.
Tuy nhiên, đưa chim hoang dã vào môi trường nuôi nhốt để làm “gia sư” cho chim non cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro. Quá trình này có thể gây căng thẳng cho những cá thể vốn đã thuộc quần thể nguy cấp, đồng thời làm tăng nguy cơ lây truyền bệnh. Đây là lý do các nhà khoa học bắt đầu quan tâm đến khả năng sử dụng AI để tạo ra hình thức hướng dẫn tương tác trong tương lai.
Một trong những vấn đề cần lưu ý là tiếng hót địa phương địa phương. Các dự án di chuyển chim từ nơi này sang nơi khác từng cho thấy chúng mất nhiều thời gian hơn để thích nghi nếu tiếng hót không phù hợp với cộng đồng ở nơi đến. Lewis cho biết những con chim có tiếng hót không tương thích thường ghép đôi chậm hơn và có kết quả sinh sản kém thuận lợi hơn sau khi kết đôi. Vì vậy, cho chim làm quen với tiếng hót tại khu vực dự kiến tái thả có thể giúp giảm bớt trở ngại.
AI có thể hỗ trợ quá trình này bằng cách tái tạo những giai điệu đã biến mất hoặc tạo bản ghi phù hợp với từng vùng sinh thái. Nhờ đó, các nhà bảo tồn có thêm công cụ hướng dẫn chim non trong trường hợp không còn bản ghi âm tự nhiên hoặc không thể đưa chim trưởng thành vào làm “gia sư”.
Cơ sở dữ liệu tiếng chim hót cũng đang ngày càng phong phú. Mindlin cho biết lượng âm thanh được ghi lại và tải lên các kho dữ liệu đang tăng nhanh, một phần nhờ cộng đồng những người yêu thích quan sát chim. Những bản ghi này có thể trở thành nguồn tư liệu quý trong tương lai, giúp các nhà khoa học nghiên cứu và phục hồi những tiếng hót địa phương đang mai một. Ông cho rằng việc ghi nhận tiếng hót và cách giao tiếp của các loài một cách có hệ thống vẫn chưa được chú trọng đúng mức.
Thử nghiệm tại Buenos Aires là một tín hiệu đáng khích lệ. Giai điệu từ thập niên 1960 vẫn có thể được nghe thấy ở khu vực công viên, do một số ít cá thể tiếp tục cất tiếng hót, khá gần nơi các nhà khoa học phát bản ghi tổng hợp. Dù chưa biết giai điệu này sẽ tồn tại bao lâu, kết quả bước đầu cho thấy công nghệ có thể góp phần khơi lại những âm thanh tưởng như đã mất.