IA revela dois tipos de rugido no leão africano e pode ajudar na conservação

O rugido de um leão africano está entre os sons mais emblemáticos do reino animal.

Ainda assim, a minha pesquisa mais recente indica que esse “rugido” deveria, na prática, ser separado em duas vocalizações diferentes: o rugido de peito cheio, potente e aberto, e um “rugido intermediário”, de timbre mais plano e com menor variação. Fazer essa distinção pode trazer consequências relevantes para a conservação dos leões.

A população total de leões selvagens na África é estimada entre 22.000 e 25.000 indivíduos - mas esse contingente representa metade do que existia há 25 anos. Os principais fatores por trás dessa queda são a perda e a fragmentação do habitat, a diminuição das presas e os conflitos com comunidades locais.

De acordo com a lista vermelha da União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN), os leões são hoje classificados como vulneráveis à extinção.

Eu e meus colegas passamos a investigar os rugidos justamente para melhorar a capacidade de diferenciar as várias vocalizações. Os resultados, porém, podem ir além: se for possível monitorar com mais precisão o número de leões, também fica mais viável protegê-los.

Você talvez ache que sabe como é o rugido de um leão por causa do clipe usado pela MGM na abertura de seus filmes - mas ali não está exatamente um leão. Na verdade, trata-se do rugido de um tigre, colocado por cima dessa imagem clássica do cinema.

Quando comparamos com o leão, o rugido do tigre costuma soar mais áspero e com frequência mais alta.

Como funciona o “surto de rugidos” dos leões

Na realidade, tanto leões quanto leoas produzem o que os cientistas chamam de “surto de rugidos”. Cada sequência começa com uma série de gemidos baixos; depois vem uma parte intermediária com rugidos intermediários e rugidos de peito cheio; e, ao final, a vocalização diminui até virar uma repetição de grunhidos.

Não existe um tempo fixo para a duração de um “surto de rugidos” (embora a maioria fique entre 30 e 45 segundos), e a quantidade de vocalizações em cada trecho também não segue uma fórmula rígida.

Esse “surto de rugidos” é um comportamento importante. Além de indicar para outros leões da própria alcateia (o grupo social, a “pride”) onde eles estão, a sequência também pode servir, diante de leões hostis, para anunciar limites territoriais.

Dentro desse conjunto, o elemento mais alto e mais complexo é o rugido de peito cheio. Ele pode ser reconhecido como um som identificável de indivíduo para indivíduo. O rugido de peito cheio de cada leão é tão particular quanto o padrão de manchas é para um leopardo (e, como meu artigo de 2024 mostrou, o rugido do leopardo também).

Estimativas de densidade populacional são uma métrica-chave para apontar áreas prioritárias de conservação. Se for possível identificar leões individuais pelos seus rugidos de peito cheio, pesquisadores poderiam usar isso para contá-los.

Por que separar o rugido de peito cheio do “rugido intermediário”

O problema é que isolar os rugidos de peito cheio em meio às outras vocalizações de um “surto de rugidos” é difícil. Mesmo para quem tem ouvidos treinados, trata-se de um processo subjetivo e vulnerável a vieses humanos.

A razão fica mais evidente quando observamos um espectrograma do “surto de rugidos” - isto é, uma representação visual do som em que o eixo x mostra o tempo (em segundos) e o eixo y indica a frequência (em hertz).

O rugido de peito cheio que aparece no início do trecho central raramente se parece - no som ou na forma - com o rugido que ocorre logo antes de os grunhidos começarem. Isso me levou a uma pergunta direta: faz sentido colocar esses rugidos diferentes na mesma categoria?

Foi a partir daí que eu e meus colegas recorremos à IA para analisar as gravações. A ideia era que a automatização poderia reduzir a subjetividade e classificar as vocalizações dos leões de forma consistente, criando uma ferramenta que ajude outros pesquisadores a saber, com segurança, qual rugido usar para contagem.

IA e aprendizado de máquina para classificar vocalizações de leões

Nós usamos aprendizado de máquina supervisionado para separar as vocalizações presentes no “surto de rugidos” em três tipos de chamada: rugidos de peito cheio, grunhidos e o nosso recém-identificado rugido intermediário.

Ao olhar o espectrograma, o padrão ficou claro: o rugido de peito cheio é alto, complexo e faz um arco de variação de frequência. Já o rugido intermediário tem um contorno bem mais plano, com menos mudanças - e sempre aparecia depois dos rugidos de peito cheio. Os grunhidos, por sua vez, eram mais curtos e ainda mais compactos.

Usando parâmetros acústicos simples - a duração de cada vocalização e a sua frequência máxima - conseguimos identificar cada tipo de chamada com uma precisão de 95.4%. Como os rugidos de peito cheio são únicos para cada leão, quisemos testar se a análise de IA desses rugidos seria melhor para distinguir indivíduos do que a seleção feita pela audição humana.

O resultado foi que conseguimos reconhecer leões individuais com 94.3% de acerto - um ganho de 2.2% em relação ao cenário em que eram usados rugidos de peito cheio escolhidos por humanos. Aplicar essa técnica para identificar rugidos de peito cheio pode, portanto, levar a estimativas mais precisas da densidade populacional de leões.

É empolgante perceber que a “linguagem” dos leões é mais complexa do que se imaginava. Ainda assim, permanece a dúvida sobre quais seriam as diferenças comunicativas entre os dois tipos de rugido.

Há muito tempo, cientistas consideram que os rugidos de leões podem transmitir informações ligadas ao tamanho do grupo, idade e identidade - mas, sem um Dr. Dolittle para traduzir o significado de gemidos, grunhidos e rugidos, isso continua sendo especulação.

Por isso, provavelmente vai demorar para “leão” aparecer como opção no Duolingo. Por enquanto, vale celebrar o fato de que a IA pode nos ajudar a descobrir mais sobre fenômenos selvagens tão icônicos quanto o rugido de um leão.

Jonathan Growcott, doutorando em Environmental Intelligence, University of Exeter

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.