Luisteren naar de planeet

Om de problemen van de planeet te kunnen begrijpen, moeten we leren meer en beter naar de natuur te luisteren. De Fransman Michel André installeert een wereldwijd netwerk van elektronische oren. De Amerikaan Topher White beluistert de regenwouden met afgedankte gsm’s.

In partnership met Rolex

Professor Michel André leidt een opwindend leven. De Fransman duikt met potvissen, klimt meer dan 40 meter hoog in het dak van het regenwoud, isoleert zich 600 meter diep in een grot, zwemt tussen piranha’s. Enzovoort. Al deze gevaren trotseert André met één obsessie: luisteren. Luisteren naar wat wij beschouwen als stilte. Naar wat onbekend is. Naar wat we niet willen horen. Overal waar de natuur wordt bedreigd, plaatst André slimme sensoren om te luisteren, te monitoren, te analyseren. Dat helpt hem, dat helpt de mensen om de nodige maatregelen te nemen om het leefmilieu te behouden of, meer nog, te redden.

Toppunt van onderwaterakoestiek

Michel André werd geboren en groeide op in Toulouse. Als kind liet hij zijn ouders weten dat hij dierenarts wou worden, op twaalfjarige leeftijd stuurde hij zijn droom bij: hij zou de communicatie tussen de dolfijnen bestuderen. Toen al, als jongen, had hij begrepen dat deze zoogdieren, die al 30 miljoen jaar meegaan en wier brein zich dus al zo lang ontwikkelt, het toppunt van onderwaterakoestiek hebben bereikt. Alleen, in de vroege jaren 1990 waren er geen specifieke studies die zich op bio-akoestiek (de leer van dierengeluiden) toespitsten. André behaalde een master in biochemie en een master in dierenfysiologie, daarna volgde hij een universitaire opleiding biotechnologie aan het INSA (Institut National des Sciences Appliquées – Nationaal Instituut van Toegepaste Wetenschappen).

Voortaan waarschuwen niet meer de boten de walvissen, maar waarschuwen de walvissen de boten

Boot botst met walvis

Van 1987 tot 1992 trok Michel André naar Californië om er zich in bio-akoestiek te bekwamen in een laboratorium dat dolfijnen bestudeert. In 1992 werd hij naar de Canarische Eilanden gesommeerd om het probleem van de botsingen van toeristenferry’s met potvissen op te lossen. De bezorgdheid van zijn opdrachtgever betrof veeleer de toekomst van het toerisme dan het lot van de potvissen, maar dat belette André niet om zijn concept te testen.

Hij stelde vast dat de dieren in de onderwaterkakafonie niet meer het onderscheid tussen de geluiden konden maken. Verstoord door de overvloed aan geluiden van menselijke activiteiten horen walvissen minder goed. De waarschuwingssignalen van de boten deden hen niet meer van koers veranderen. Dus besloot André de omgekeerde weg te bewandelen: de boten zouden voortaan de walvissen ontwijken.

Om dat te doen installeerde hij met de steun van Rolex een WACS (whale anti-collision system), waarvoor hij het prototype van de passieve, akoestische boei ontwikkelde. Geleidelijk evolueerde zijn concept naar een netwerk van akoestische sensoren. Die capteren de specifieke geluiden van walvisachtigen en bepalen hun positie. Voortaan waarschuwen niet meer de boten de walvissen, maar waarschuwen de walvissen de boten.

Mensen maken lawaai

‘Tot de vroege jaren 1990 werd aangenomen dat alleen walvisachtigen onder lawaai te lijden hadden’, vertelt Michel André. ‘Die produceren nu eenmaal geluiden: voor hun communicatie, voor hun voortplanting, voor hun jacht. Intussen weten we dat ook de zeedieren die niet kunnen horen, geluidshinder ondervinden. Ze vangen de vibraties van de geluiden op. Dan hebben we het dus niet meer alleen over walvisachtigen, maar ook inktvissen, koralen en alle ongewervelden. Kortom, duizenden specimen. Het lawaai tast de volledige voedselketen aan.’

Veel van dat lawaai veroorzaakt de mens, onder meer met cargoschepen, boorplatformen, militaire manoeuvres, offshore windturbines, geofysische experimenten met persluchtkanonnen om de oceaanbodem te bestuderen, et cetera. Al deze lawaaibronnen stoten laagfrequente golven uit die lange afstanden afleggen. Wie denkt dat er zich onder de waterspiegel een wereld van stilte bevindt – denk opnieuw. De afgelopen halve eeuw zijn de door de mens veroorzaakte lage-frequentiegeluiden in de oceanen met 15 decibel gestegen.

Het laboratorium luistert

35 jaar na zijn jongensdroom om de communicatie tussen dolfijnen te bestuderen, stelde Michel André vast: ‘De oceaan gaat dood aan lawaai.’ Om tot deze sombere conclusie te komen, volgde André zijn obsessie. In 1997 vatte hij een doctoraat aan aan de Universiteit van Grande Las Palmas in Gran Canaria, waar hij ook doceerde. Hij verbleef er zes jaar, op 40-jarige leeftijd vroeg hij de Spaanse regering om het LAB (Laboratory of Applied Bioaoustics) op te richten. Zijn verzoek werd ingewilligd, sinds 2003 is André directeur van het laboratorium, gevestigd aan de Technical University of Catalonia in Barcelona. Daar luistert hij naar de sound van de aarde. In 2002 won Michel André een Rolex Award for Enterprise. ‘Het was een groot voorrecht om erkend te worden en de laatste achttien jaar had Rolex veel aandacht voor mijn onderzoeknoden.’

Systeem in drie stappen

Geruggesteund door die erkenning werkte Michel André hard aan de ontwikkeling van zijn LIDO-programma (Listen to the Deep Ocean). Het systeem om naar de planeet te luisteren bestaat uit drie stappen:

* Het ontwikkelen van gevoelige maar robuuste microfoons, aangepast aan de omgeving waarin ze terechtkomen (zee, regenwoud, woestijn)

* Het constant monitoren en interpreteren van zowel natuurlijke als menselijke geluiden door het inzetten van artificiële intelligentie en machinaal leren (de ontwikkeling van algoritmes en technieken waarmee computers kunnen leren)

* Het in real time waarschuwen wanneer geluiden van mensen (of andere bronnen) een gevaar voor de natuur opleveren

Een stichting voor stilte

Intussen heeft Michel André zijn LIDO-programma grootschalig geïmplementeerd. Het telt 22 belangrijke onderwaterobservatieposten, verspreid over de hele wereld. In zeventien jaar tijd werd progressief een onderwaternetwerk van sensoren uitgerold. Ze vormen slimme oren met een artificieel brein dat alle geluiden in real time automatisch analyseert (zowel hun graad als hun oorsprong). Het is een unieke manier om de evolutie van geluid in alle zeeën van de wereld in kaart te brengen.

Michel André wil het bewustzijn bij overheden en bedrijven aanscherpen en hen oplossingen aanreiken om de geluidsvervuiling van de oceanen te verminderen. Met dat doel voor ogen richtte hij een onderneming en een stichting op: The Sense of Silence Foundation. Maar niet uitsluitend de oceanen: het luisterproject van Michel André overspant intussen veel meer. Zijn netwerk van elektronische oren heeft zich wereldwijd uitgebreid. Overal wordt de natuur beluisterd en worden signalen van bedreigingen voor de natuur opgevangen.

Dankzij het netwerk van sensoren kunnen we nu de gezondheid van de natuur globaal en permanent checken

De natuur eindigt nooit

‘We moeten luisteren naar de natuur,’ vindt Michel André. ‘De mensen hebben hun vermogen verloren om de akoestische boodschappen van de natuur te horen, laat staan te begrijpen. De technologie geeft ons nu de kans om die gave te herwinnen. Maar we moeten ons ook bewust zijn en bewust worden van onze verantwoordelijkheid. We kunnen niet alleen maar luisteren en dan negeren wat er gebeurt. Nee, we moeten actie ondernemen om de planeet te behouden. Dit netwerk van elektronische oren geeft ons de kans om te beseffen wat we moeten doen om de toekomst van onze wereld niet langer op het spel te zetten.’

Zijn globaal soundmonitoringsysteem is een perfect voorbeeld van waar het Rolex Perpetual Planet Initiative voor staat. ‘Ik hou van dat concept van het perpetuele. De natuur is eeuwig, de natuur eindigt nooit en dus komt er ook geen einde aan onze studie van het geluid ervan.’

Samen met andere laureaten

Uit de samenwerking met andere laureaten van de Rolex Awards for Enterprise ontstonden nieuwe toepassingen van het luisterconcept van Michel André. In India werkte hij samen met milieudeskundige Arun Krishnamurthy (Rolex Award for Enterprise in 2012) om botsingen van treinen met olifanten te voorkomen. De Italiaanse speleoloog Francesco Sauro (Rolex Award for Enterprise in 2014) gebruikt André’s LIDO-systeem om de geluiden in diepe grotten te beluisteren (in het nieuwe wetenschappelijke veld van de speleologieakoestiek). ‘De laureaten van de Rolex Award for Enterprise vormen een familie,’ aldus André. ‘Ze delen hun uitdagingen en werken samen om ze op te lossen.’

Roze dolfijnen en piranha’s

Ook het Amazone-woud fascineert Michel André. Geen wonder dus dat hij ambassadeur werd van het Mamirauá Sustainable Development Reserve, een reservaat op 500 kilometer van Manaus, de hoofdstad van de staat Amazonas in Brazilië. Daar leven de laatste roze dolfijnen ter wereld, omringd door piranha’s. André en José Márcia Ayres (laureaat van de Rolex Awards for Enterprise editie 2002) sloegen er de handen in elkaar. De Fransman ontwikkelde de eerste fase van zijn experimenteel ‘Providence’-project, waarbij hij de oren van de oceaan aanpaste aan de regenwouden: hoog in de bomen vangen de sensoren het geluid op van wat er daaronder allemaal gebeurt.

Altijd overal naartoe

‘Satellieten kunnen zien dat er bomen worden omgehakt, maar ze kunnen niet detecteren of en hoe het leven in het woud verandert’, zegt Michel André. ‘Geluid kan dat wel.’ Omdat hij problemen in een vroeg stadium detecteert, kan André ook gebieden zonder menselijke interferentie vergelijken met gebieden mét menselijke interferentie. Op termijn hoopt hij het hele Amazone-woud te monitoren.

Bijkomend voordeel van zijn aanpak: ‘Dankzij het netwerk van sensoren kunnen we nu de gezondheid van de natuur globaal en permanent checken. Nog maar enkele jaren geleden benaderden we de natuur apart in haar diverse domeinen: oceaan, regenwoud, woestijn. Nu kunnen we altijd overal naartoe. We kunnen overal in de wereld naar de natuur luisteren. Thuis, vanuit onze comfortabele zetel, hebben we toegang tot de geluiden van het regenwoud in de Amazone, van de Noordpool of Antarctica. We horen Afrika, we kunnen onderwater gaan, we kunnen op hetzelfde moment overal naartoe.’

Oren voor het regenwoud

De Amerikaan Topher White gebruikt afgedankte mobiele telefoons voor de creatie van een systeem dat illegale activiteiten in de tropische regenwouden detecteert. Zijn innovatief project leverde hem in 2019 een Rolex Award for Enterprise op.

Verslingerd op gibbons

Gibbons of langarmapen, een apengeslacht zonder staart en met een onbehaard gezicht, intrigeerden Topher White al als kind. Samen met zijn broer ging hij ze geregeld bekijken in de zoo van San Francisco. ‘Je kon ze al horen nog voor je in de zoo was.’ In 2011, op 26-jarige leeftijd, kreeg White de kans om zijn lievelingsdieren in het wild te spotten. Als ingenieur was de Amerikaan toen aan het werk in een Frans laboratorium voor kernfusie. Daar deed zich de mogelijkheid voor om als vrijwilliger te werken in een Indonesische reservaat voor gibbons, meer bepaald in Borneo.

We gebruiken oude technologie om op een ultramoderne manier aan wetenschap en behoud van leefmilieu te doen

Onvoldoende beveiligd

In het reservaat patrouilleerden drie veiligheidsagenten om het gebied te beschermen tegen illegale houthak. Toch liep Topher White tijdens een wandeling een man tegen het lijf die net, op een paar honderd meter van het reservaat, een boom had omgehakt. ‘Het probleem was dat niemand hem gehoord had. Regenwouden zijn erg lawaaierige plaatsen. We hoorden de kreten van de gibbons en van vogels en veel andere dieren, van neushoornvogels tot krekels. Het was er een constante kakofonie.’

‘De organisatie deed wel inspanningen om het reservaat te beschermen. Helaas vergeefs, al betrof het een tamelijk klein domein. Maar met enkele agenten in een woud rondlopen is geen efficiënte strategie. Er is gewoon te veel kwetsbaar regenwoud om dat te voet te kunnen bewaken. Gebrek aan toezicht in de verste en meest ontoegankelijke zones van de regenwouden is het belangrijkste obstakel in de strijd tegen illegale houthak en stroperij. Het gevolg is dat er bij inbreuken niet tijdig kan worden gewaarschuwd en opgetreden.’

Geleden van de dinosauriërs

Elke seconde wordt volgens de IUCN (International Union for Conservation of Nature) meer dan een hectare tropisch woud verwoest of drastisch gedegradeerd. Volgens cijfers van de Verenigde Naties heeft 90 procent van de illegale houthak plaats in de tropische regenwouden. Ontbossing is verantwoordelijk voor 17 procent van de emissie van broeikasgassen en verschraalt de biodiversiteit – die werd nog nooit zo bedreigd sinds de verdwijning van de dinosauriërs en ontelbare andere specimen, en dat voorval dateert van ongeveer 66 miljoen jaar geleden.

Indonesië heeft een van de grootste en oudste regenwouden. Maar hun ecosystemen zijn wel bedreigd. Van 2000 tot 2012 verloren de gibbons op Sumatra en de omliggende eilanden 54 procent van hun habitat als gevolg van illegale houthak en bosbranden om het gebied klaar te maken voor landbouw.

Een trieste reputatie torst ook het eiland Borneo, dat gedeeltelijk bij Indonesië hoort (het ander deel is bij Maleisië ingeschreven). Met bijna 300 km2 van ontbost, verbrand en/of beschadigd gebied in de laatste eeuw heeft het een van de hoogste graden van ontbossing van de wereld.

Bereik in het regenwoud

Topher White vroeg zich af hoe dit probleem kon worden aangepakt. Hij zette zijn instinct van uitvinder aan het werk. Van bij de start was hij ervan overtuigd dat het probleem een simpele, praktische benadering vereiste, en geen absurd hoogtechnologische oplossingen. ‘Tot mijn verrassing stelde ik vast dat ons digitaal netwerk in het regenwoud niet uitviel – we hadden overal bereik. We stonden daar in the middle of nowhere, toch konden we communiceren met onze mobile phone. We hadden geen elektriciteit, de dichtstbijzijnde weg lag honderden kilometers ver, en toch was het gebied gedekt door een netwerk, en konden we bellen of gebeld worden.’

Oude technologie op een moderne manier

Zo beviel Topher White van het idee: oude mobieltjes recupereren en daarmee een systeem opzetten om het woud te monitoren en alle geluiden die het voortbrengt te capteren. ‘Het idee van een systeem op basis van beelden verwierp ik meteen. Dat zou in een zo dichte omgeving als het regenwoud niet werken.’

White is verkleefd aan technologie. Toch, voert hij aan, berust zijn uitvinding niet op hightech. ‘Een van de meest verbazende aspecten aan dit project is dat we oude technologie gebruiken om op een ultramoderne manier aan wetenschap en behoud van leefmilieu te doen’, legt hij uit. ‘We nemen een oude gsm – de toestellen die iedereen weggooit – en we installeren ze in het regenwoud.’ De tropische regenwouden oren geven, dat is de baanbrekende missie van White.

Waterdichte box met zonnepanelen

In 2014 richtte Topher White de niet-gouvernementele organisatie Rainforest Connection (vaak afgekort als RFCx) op. Die ontwikkelde en lanceerde toestellen die een softwareprogramma, genaamd The Guardians, bevatten. Het programma maakt gebruikt van processoren van gerecycleerde gsm-toestellen, die mensen van over de hele wereld hem toestuurden. De toestellen worden, samen met een uiterst gevoelige microfoon, in een waterdichte box gestopt. De box heeft vier antennes en zonnepanelen zodat het toestel 24 uur per dag functioneert.

Deze ‘elektronische oren’ worden in het dak van het regenwoud geplaatst – in de vegetatielagen op meer dan 30 meter hoogte, die vanop de grond onzichtbaar blijven. Het toestel capteert en stockeert alle geluiden in een straal van 3 kilometer. Dankzij artificiële intelligentie en machinaal leren kunnen ze dierlijke geluiden onderscheiden van geluiden die de mens produceert, bijvoorbeeld kettingzagen, trucks, wegenwerken, motoren… Wanneer het geluiden detecteert die niet van dieren afkomstig zijn, schakelt het toestel een applicatie in om een waarschuwingssignaal naar de woudwachters in de buurt te sturen. Het meldt zowel de locatie als de aard van het geluid. De lokale rangers beslissen dan of ze actie ondernemen maar hoe dan ook kunnen ze de lokale activiteit in real time stoppen.

Prijs na twee dagen

‘Voor de eerste tests keerden we terug naar Indonesië, naar een ander reservaat dat door illegale houthak werd bedreigd’, vertelt Topher White. ‘Al de tweede dag na de installatie van de toestellen, liep het eerste signaal binnen: houthakkers die kettingzagen gebruikten. We rukten uit om hen te arresteren. Ik was bloednerveus. We betrapten hen op heterdaad, ze werden volkomen overrompeld. Zover ik weet, keerden ze niet meer naar die plek terug.’

Het nieuws over de succesvolle tests verspreidde zich snel. Veel mensen van overal in de wereld namen contact op met White en wilden de sensoren ook bij hen in de wouden ophangen. In samenwerking met de lokale gemeenschappen beproefde White zijn technologie in Brazilië, Costa Rica, Ecuador, Roemenië, Zuid-Afrika, Belize, de Filipijnen, het Indonesisch eiland Sumatra en Peru. ‘Een belangrijk element in het project is de samenwerking met lokale mensen, want zij zijn het die deze gebieden beschermen. Zij krijgen ook de grootste impact van de klimaatverandering over zich heen. In de strijd tegen ontbossing en klimaatverandering spelen ze een essentiële rol.’

Elk lied van een vogel, elke tsjirp van een insect, elk geritsel van een blad, elke regendruppel – we kunnen elk geluid opvangen

Zes miljoen auto’s minder

RFCx-technologie wordt momenteel toegepast in negen landen en vijf continenten. De uitvinding van Topher White garandeert al de bescherming van bijna 3000 km2 regenwoud, goed voor 400 miljoen bomen; 30 miljoen ton CO2 worden bewaard in de plaats van uitgestoten. De hoeveel beschermde zone heeft het equivalent van zes miljoen auto’s die uit het verkeer worden genomen. White hoopt die zone de komende jaren te verdubbelen. Er zitten meer dan zestig projecten in de pipeline. Hij wil zijn impact op het milieubehoud verdrievoudigen. ‘Onze ambitie is dat organisaties, stichtingen en donoren onze tool aanwenden om hun inspanningen voor het leefmilieu te meten.’

We horen zelfs de stille dieren

De visie van Rainforest Connection is inmiddels geëvolueerd: van louter de strijd aanbinden tegen illegale houthak en stroperij tot het onderzoek en de bescherming van alle ecosystemen. RFCx wil uitgroeien tot een bio-akoestiek platform dat alle geluiden van de regenwouden registreert en archiveert. ‘Elk lied van een vogel, elke tsjirp van een insect, elk geritsel van een blad, elke regendruppel – we kunnen elk geluid opvangen’, zegt Topher White. ‘We zouden zelfs in staat moeten zijn om ook de aanwezigheid te detecteren van dieren die geen geluid maken. Jaguars bijvoorbeeld zijn doorgaans ongelooflijk stil, maar de vogels en andere dieren in hun buurt niet.’

Digitale bibliotheek voor wetenschappers

Het RFCx-platform wil de gedeelde data benutten voor een nog meer gesofistikeerde analyse en meer mogelijkheden op het vlak van machinaal leren. Topher White: ‘We creëren een digitale bibliotheek die wetenschappers onmiddellijke toegang tot een immense schat van akoestische data geeft zonder dat ze compilaties van de klanken van tropische regenwouden van de hele planeet moeten maken. Ze kunnen dan de gezondheid van de populaties van de dieren in het wild in een bepaald gebied bestuderen en/of de inspanningen voor het behoud van het leefmilieu verbeteren.’

Iedereen connecteren met de regenwouden

Rainforest Connection wil niet alleen de wetenschap bereiken maar, bij uitbreiding, de hele wereld. ‘Met een app kan iedereen op elk moment naar de regenwouden luisteren. We streven ernaar om iedereen op een persoonlijke en emotionele manier te linken aan wat er in de regenwouden gebeurt. Ze fysiek naar de regenwouden brengen is geen duurzaam model. Met onze Guardians kunnen we mensen alsnog connecteren met de wereld van de regenwouden. Zodat ze beseffen dat de regenwouden een bron van leven zijn die we niet mogen verliezen.’