蝉声如此响亮 光缆都能“听见”
蝉声如此响亮光缆都能“听见”由于DAS可以跟踪地震活动，其他科学家正越来越多地利用它来监测地震和火山活动。(事实上，一个埋在地下的系统非常灵敏，可以探测到上面行走和开车的人）。不过，普林斯顿的科学家们刚刚发现了这项技术的一个......更嘈杂的用途。2021年春天，负责普林斯顿测试平台的NEC实验室的物理学家萨尔珀-奥扎拉（SarperOzharar）在DAS数据中发现了一个奇怪的信号。Ozharar说："我们意识到发生了一些奇怪的事情。一些不应该出现的东西。到处都有一种频率明显的嗡嗡声。"研究小组怀疑这个"东西"不是隆隆作响的火山--也不是新泽西州的火山--而是刚刚从地下钻出的巨大蝉群发出的嗡嗡声，这个蝉群被称为"BroodX"（17年周期蝉）。Ware说："我一直在观察蝉，并在普林斯顿附近转了一圈，因为我们正在收集蝉的生物样本。因此，当萨珀和他的团队展示出你确实可以听到蝉的音量，而且这与它们的模式相吻合时，我真的很兴奋"。DAS可以监视的对象迅速增加，昆虫也不例外。由于一些特殊的解剖结构，蝉是地球上声音最大的昆虫，但其他各种六足昆虫也会发出很大的声音，比如蟋蟀和蚱蜢。有了光纤电缆，昆虫学家们可能发现了一种强大的新方法，可以廉价地从远处不断监听物种的声音。Ware说："在昆虫数量减少的时候，我们面临的部分挑战是，我们仍然需要收集有关种群数量和昆虫分布的数据。一旦我们能够熟悉这种遥感技术的可能性，我认为我们就能发挥真正的创造力。"DAS的核心是振动，无论是蝉鸣还是地质断层的移动。光纤电缆通过发射光脉冲来传输信息，比如高速互联网。科学家可以使用询问装置将激光照射到光缆上，然后分析反弹回光源的微量光。由于光速是一个已知常数，因此他们可以精确定位电缆上发生干扰的位置：如果光缆在100英尺处受到某种干扰，那么光返回询问器的时间会比在50英尺处受到的干扰稍长。Ozharar说："或多或少，每隔1米的光纤，我们就能把它变成一种麦克风。"Ozharar的团队重点研究了其中一根电线杆顶端的一圈光缆，您可以在上图中看到。(如果光纤是线形的，声音只与光纤发生一次作用，然后就会继续传播），但如果你有一个线圈，同样的信号就会在光纤中传播多次。这使得系统的灵敏度大大提高，就像用多个麦克风录制音乐会一样。当BroodX在2021年春天出现时，Ozharar的DAS系统意外地监听到了。这种"周期性蝉"在地下发育，每隔13年或17年就会出现一次进行交配，这取决于蝉的种类。Ware说："也许是因为气候变化--虽然我们还不太清楚原因--出现了一些散兵游勇，所以有的种群出来得早，有的种群出来得晚，超出了它们的新陈代谢时间。有一种方法可以在一段时间内监测这些情况，这真的很有帮助。"雄蝉有一个称为"瓣膜"的器官，它像鼓一样振动，发出清脆悦耳的鸣叫。每个物种的蝉鸣声都有自己的变化，让合适的雄蝉和雌蝉找到对方。这种声音中还蕴含着额外的信息：雄鸟往往在一天中最热的时候鸣叫，这需要消耗大量的能量。这让雌性能够评估配偶的质量--它们想选择最合适的雄性，这样就能把最优秀的基因传给后代。所以才会有这么多噪音。随着大规模交配仪式的减弱，DAS可以聆听从出现之初到高峰期再到衰退期的整个过程。噪音量是蝉数量的可靠指标，因此昆虫学家可以计算出蝉蛹的数量。他们甚至可以看到温度的影响：温度越高，雄蝉就越难响亮地发出声音。Ware说："你可以看到，在我们有监测数据的五天中，当气温稍低时，它们的鸣叫频率（赫兹）略有不同。"光缆已经遍布各地，只等科学家们去挖掘。当然，光缆在城市中随处可见，但它们也在城市之间穿行，这对想要监测更多农村地区昆虫的昆虫学家来说非常方便。Ozharar说："我们只是用它们来传输数据--zero和ones，但我们可以做得更多。这就是为什么光纤传感在不久的将来会变得越来越重要，应用也会越来越广泛。"这并不是说DAS将取代其他监控昆虫的方法--光纤技术已经普及，但并非无处不在。相反，DAS可以补充其他技术的不足。一个名为"生物声学"的领域已经在使用麦克风来监听偏远地区的物种，有时还辅以人工智能来解析数据。这种方法可以帮助确认来自光纤的数据。科学家们还在尝试使用"环境DNA"或eDNA，例如利用空气质量站收集特定区域漂浮的生物材料。而像Ware这样的昆虫学家仍然需要从野外采集标本，以实际检测动物个体的健康状况。加利福尼亚科学院的昆虫学家兼助理研究员埃利奥特-斯梅兹（ElliottSmeds）说："这项新技术最酷的地方在于，你有一条电缆，它的覆盖范围可能长达数公里，而所有的信息都会被一个设备记录下来，特别是在昆虫数量不断减少的今天，我们意识到，我们甚至不知道很多物种的基线是什么，无法跟踪它们的状况。最大的障碍是要有足够的人员在实地收集这类数据。"他并没有参与这项研究。诀窍在于使DAS能够监测那些不是地球上最吵闹的昆虫的物种。Ware说："在这种情况下，很明显这些是蝉，因为有--毫不夸张地说--数以百万计的蝉突然降临。但在大多数情况下，每个物种的数量要少得多。了解我们是否能真正区分昆虫将是一个有趣的问题"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401865.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401865.htm
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