在变化的气候中监测两栖动物：利用生态声学对纳特杰克蟾（Natterjack Toad，学名：Epidalea calamita）的保护状况进行评估

《Journal for Nature Conservation》：Monitoring amphibians in a changing climate: conservation assessment of Natterjack Toad Epidalea calamita using ecoacoustics

被动声学监测在Natterjack Toad繁殖活动评估中的应用及环境关联性研究。

　　全球两栖动物种群正在经历显著的衰退，这种趋势在许多地区构成了重要的生态保护问题。Natterjack蟾蜍（*Epidalea calamita*）作为其中一种物种，其分布范围正在缩小，且在欧洲范围内的繁殖活动也出现了失败现象。传统的调查方法虽然在一定程度上能够用于评估这些物种的繁殖状况，但往往需要大量的人力资源，并且在调查范围上存在局限。因此，本研究首次将被动声学监测（PAM）应用于Natterjack蟾蜍的繁殖活动评估，通过在苏格兰Caerlaverock湿地中心的多个繁殖池中部署声学记录器，跨越了三个季节（2022–2024），以期获得更全面、高效的数据。

声学数据揭示了Natterjack蟾蜍繁殖活动的规律性。其叫声通常在夜间22:00左右达到高峰，而整个繁殖季节的叫声高峰则集中在四月末至五月中旬。不同年份的叫声开始时间和强度存在差异，这可能受到温度和降雨量的影响。同时，声学监测还发现了叫声检测在空间上的变化，突显了某些繁殖池的重要性以及不同地点的栖息地适宜性差异。这些发现表明，声学监测可以更有效地识别繁殖活动的热点区域，并揭示种群分布和栖息地质量之间的关系。

然而，由于天气因素和资源限制，传统的调查方法在2023年未能检测到繁殖活动的明显证据，这限制了对声学数据的统计分析。尽管如此，这种数据差异突显了声学监测在某些情况下对种群存在和繁殖行为检测的独特价值。尤其是在传统调查方法受限的情况下，声学监测能够提供更为连续和非侵入性的数据采集方式。通过部署声学记录器，研究团队能够捕捉到繁殖活动的细微变化，从而为长期监测提供可靠的基础。

本研究的声学监测方法证明了其在评估两栖动物活动方面的可行性。被动声学监测是一种可扩展的、非侵入性的工具，能够揭示两栖动物活动的时空格局。这种技术特别适用于需要长期监测的物种，尤其是在环境条件不断变化的背景下。此外，声学数据还提供了关于繁殖行为的时间和空间模式的详细信息，有助于更好地理解种群动态和栖息地利用情况。研究团队使用了Wildlife Acoustics的SongMeter Mini记录器，这些设备被安装在已知和潜在的繁殖池附近，高度大约在1至1.5米之间。在2022年的试点研究中，九个记录器检测到了Natterjack蟾蜍的叫声，而在后续的2023和2024年，记录器数量增加到了14个，并且在相同的地点持续部署，以提高数据的全面性和可靠性。

为了提高声学数据的准确性，研究团队采用了BirdNET算法作为分类模型。该算法通过训练和测试数据集，实现了对Natterjack蟾蜍叫声的高精度识别。2022年的训练数据集包含1,119个3秒的音频文件，其中包括949个Natterjack叫声、116个鸟类叫声和54个噪声样本。测试数据集则包含556个文件，其中140个被识别为Natterjack叫声，163个为鸟类叫声，253个为噪声。BirdNET在Natterjack叫声的识别上表现出色，其精度达到1.00，召回率高达0.98，表明该算法在检测Natterjack蟾蜍叫声方面具有很高的可靠性。这为未来的大规模声学监测提供了坚实的技术基础，尤其是在缺乏传统调查数据的情况下。

研究还发现，Natterjack蟾蜍的叫声在不同年份和不同地点存在显著的时空差异。2023年的数据表明，尽管在四月中旬检测到了叫声，但由于春季降雨不足，繁殖池迅速干涸，导致繁殖活动受限。相比之下，2024年的数据显示了更稳定的水位和更广泛的叫声分布，尤其是在五月初至中旬。这些差异反映了环境因素如温度、降雨和水体保持时间对繁殖行为的影响。此外，不同记录器位置的叫声强度也存在明显差异，这可能与栖息地质量、水体条件或种群密度有关。

在统计分析方面，研究团队采用了一种截断的负二项分布广义线性混合效应模型（GLMM）来分析每日叫声检测与环境变量之间的关系。模型包括最小温度、相对湿度、每日降雨量以及以Julian日为基准的二次多项式作为固定效应。此外，记录器位置被纳入随机截距项，以考虑不同地点之间的空间差异。模型诊断显示，数据拟合良好，没有出现过度离散或残差不均匀的情况。结果表明，温度、湿度和降雨量是影响叫声检测的关键因素，而季节性变化则通过二次多项式很好地捕捉到了叫声的峰值。

尽管声学监测在检测Natterjack蟾蜍的繁殖活动方面表现出色，但其在估计种群数量方面的潜力仍有待进一步验证。叫声强度的变化可能受到多种因素的影响，包括雄性密度、降雨量以及雌性存在与否。因此，未来的研究需要进一步探索这些变量之间的相互作用，以确定声学数据是否能够被校准，从而提供更准确的种群规模或繁殖努力的估计。

本研究的结果对生态保护实践具有重要意义。首先，声学监测为Natterjack蟾蜍的繁殖活动提供了新的视角，尤其是在传统调查方法受限的情况下。其次，该技术能够揭示种群动态和栖息地利用的细节，有助于制定更有效的保护策略。此外，声学数据还能够为长期监测提供标准化的、大规模的数据采集方式，从而支持更精确的生态模型构建。最后，结合声学监测与传统调查方法，可以进一步提高数据的分辨率和完整性，为两栖动物保护提供更全面的信息。

综上所述，本研究展示了被动声学监测在评估Natterjack蟾蜍繁殖活动方面的潜力。它不仅能够捕捉到种群活动的时空模式，还能够在传统调查方法难以实施的情况下，提供可靠的生态数据。随着技术的进步和生态监测需求的增加，声学监测有望成为未来两栖动物保护的重要工具。然而，为了充分发挥其潜力，还需要进一步优化分类模型，探索其在种群数量估计方面的应用，并将其与遗传分析、栖息地评估等其他方法相结合，以构建更全面的保护策略。