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鸟类监测新手段——自动声学监测捕捉鸟类迁徙的时间和强度

来源：萌宠菠菠乐园时间：2025-12-01 10:47

准确、高效和非侵入性的动物监测方法对生物学和保护至关重要。小型、高流动性生物在这些方面面临着独特的挑战，尤其是候鸟(雀形目)。许多鸟类每年在夜间飞行数千公里，这些移动会阻碍传统和现代的监测方法：小型跟踪设备(即鸟类传感器)需要重新捕获，而且对小型鸟类来说往往太大或太贵；多普勒天气监视雷达价格昂贵，不能分离个体或识别物种；只有在明亮的灯光下才能进行视觉观察。这些方法提供了有关鸟类行为方面的重要细节，但没有一个是通用的解决方案。鉴于最近候鸟数量的下降和环境变化的加速，迫切需要非侵入性工具和强有力的应用方法，在不同条件下，目前无法到达的地区(如北方荒野)或不适宜居住的地区(如沙漠或海洋)以个体分辨率监测夜间鸟类迁徙。

声学监测可以解决这些问题。候鸟在夜间迁徙时发出特定物种的叫声，或称为“飞行叫声”。通过记录和识别飞行呼叫，科学家们可以使用广泛使用的录音机来监测大面积的鸟类活动。对飞行呼叫的声学监测可以深入了解长途迁移，揭示传统手段难以探测到的鲜为人知和被忽视的局部运动。然而，需要专业的理论知识来检测和识别调用是方法开发的主要障碍，也是广泛使用的障碍。自动探测和识别飞行呼叫将大大提高数据获取，并允许建立覆盖整个大陆的网络来监测夜间鸟类迁徙。

改进的监测鸟类迁徙的声学工具将为应用保护和政策倡议提供重要资源。空域越来越被认为是飞行生物的重要栖息地，而这种栖息地越来越多地受到人类建筑、车辆和灯光的影响。鸟类对空气圈的利用对风能和航空工业有着极大的兴趣，特别是对濒危物种。光污染和光引起的碰撞是候鸟特别担心的问题。关灯举措是当前政策行动的一个重点，越来越多的证据表明，夜间迁徙期间的声音交流是鸟类易受人工光污染影响的一个重要因素。此外，了解气候变化对生物的影响是保护和政策关注的问题，可以监测它们的行为反应和数量的额外工具是决策的重要资源。在一个快速变化的时代，能够为科学、保护和政策提供信息的长期监测工作至关重要。

BirdVox是由美国国家科学基金会资助的一个项目，旨在开发用于飞行呼叫声学监测的机器学习软件。该项目的BirdVoxDetect软件处理音频记录，并在三个分类级别上输出计数。尽管取得了这些进展，但尚未证明任何自动化声学监测系统能够可靠地估计高空候鸟的数量或准确地测量物种水平上的迁徙物候。使用非自动化方法的研究已经证明了声学和迁移强度之间的联系，但由于人工处理的需求，这些研究在范围上受到了限制。如果自动化声学方法可以提高数据吞吐量，同时实现可靠的迁移强度和物候估计，它可能会扩大这项技术的应用，并增强我们对动物迁移的理解。

研究区域，声学传感器的位置由蓝色填充圈表示（图片：文章）

来自康奈尔鸟类学实验室的团队提取了声学监测与多普勒天气监视雷达、eBird（奥杜邦学会和康奈尔鸟类学实验室创建的鸟类记录数据库）的数据，探究声学监测技术在研究美国东北部鸟类迁徙时间和强度时的作用。该研究成果题为“Automated acoustic monitoring captures timing and intensity of bird migration”，发表在期刊Journal of Applied Ecology上。

文章首页（图片：杂志）

研究自动声学监测的能力，以提供以下信息:(1)高空候鸟的数量和(2)单个物种的迁徙时间。使用多普勒天气监视雷达和社区科学(也称为公民科学)观测来获得迁徙通道和时间的独立测量。通过检查距离声学传感器网络越来越远的雷达站的呼叫活动的预测重要性，来探究声学数据的信息内容如何在地理空间中变化。研究结果表明，低成本的声学传感器可以在宽空间尺度和物种分辨率下成功监测鸟类迁徙，并提取有价值但目前尚未得到充分利用的鸟类高空迁徙行为信息。

通过自动声学监测技术获得的声学信息，被用于分析鸟类迁徙活动的时间和强度。声学数据的加入使我们对鸟类迁徙密度的预测值更加接近观测值（R2值增加到0.75）。根据声学数据对鸟类迁徙时间的估值与观测值也十分接近（R2值为0.71）。也就是说声学信息可以帮我们更加准确的获取鸟类迁徙活动的时间和强度，体现了自动声学监测技术的重要意义，为进一步发展利用该技术提供了支持。

带有模型预测的迁移时间序列（图片：文章）

在这里，证明了声学监测可以提供有关雷达未覆盖和/或观鸟者不经常光顾的地点的迁徙的有价值的信息。声学监测有很大的潜力来了解当地景观特征对不同种类鸟类在积极迁徙期间的影响。在结合天气条件和季节时间信息后，飞行呼叫确实编码了迁移强度的有用测量，同样，声学数据准确地捕捉了迁移时间。研究指出，声波数据在与现有工具一起使用时可能最有价值。将声学监测的分类特异性与天气监测雷达的远程、大规模覆盖相结合的分析，将导致对夜间鸟类迁徙的更完整的理解，而不是单独使用任何一种方式。

声学信息有助于鸟类迁徙密度的估计（图片：文章）

总的来说，研究表明，只需要花费雷达和大规模社区科学计划的一小部分费用和努力自，动化声学方法就可以准确地在物种水平上描述鸟类迁徙。这使得声学监测非常适合雷达覆盖范围之外的区域，或者对局部监测特别感兴趣的区域。关于迁徙通道的本地尺度信息对于许多应用都是至关重要的，包括基础设施布置(如风能和太阳能)、航空碰撞避免，以及了解鸟类如何与人工环境和自然环境相互作用。这些问题对于有保护价值的物种尤其突出，而声学监测是唯一可以在夜间活动中探测到这些物种的遥感方法。最后，研究人员强调，声学监测是一种可行且具有成本效益的方法，可用于监测大规模和难以采样的景观中活跃的夜间鸟类迁徙。投资于广泛的声学监测基础设施将为全球迁徙生物学提供一个宝贵的窗口——随着这些物种继续以惊人的速度消失，这将变为一项越来越重要的任务。

文章链接：https:///10.1111/1365-2664.14342

编辑丨枫叶

主编丨致远