城市公园冬季鸟类声景多样性驱动因素研究：基于声学指数的解析

推荐：城市化加速导致生态系统生物多样性面临严峻挑战，鸟类作为指示物种可反映生态健康。南京大学研究团队采用被动声学监测技术(PAM)，通过计算6种声学指数(ACI/ADI/NDSI等)，结合植被特征与人为变量，揭示冬季鸟类声活动的关键影响因素。研究发现：(1)声学指数可反映鸟类昼夜活动节律；(2)灌木丰富度显著提升鸟类多样性；(3)城市噪声产生负面影响。该研究为城市生态保护策略提供新见解。

　　

随着城市化进程加速，城市生态系统生物多样性面临前所未有的挑战。鸟类作为环境健康的"晴雨表"，其种群动态能敏锐反映生态系统的变化。然而，冬季鸟类活动规律及其与环境因子的关系研究仍存在明显空白。传统观测方法受限于人力成本和时空覆盖范围，而新兴的被动声学监测技术(PAM)为破解这一难题提供了新思路。在此背景下，南京大学的研究团队开展了一项创新性研究，相关成果发表在生态学领域权威期刊《Ecological Indicators》上。

研究团队采用多学科交叉方法，在南京市10个城市公园设置30个采样点，通过Zoom H5录音设备进行24小时连续声学监测，获取598份原始音频。利用Python和R语言平台计算6种声学指数（ACI声学复杂度指数、ADI声学多样性指数、AEI声学均匀度指数、NDSI标准化声景差异指数、BIO生物声学指数、H声学熵指数），并结合无人机航测和GIS空间分析获取植被参数。通过主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)等统计方法，系统探究了冬季鸟类声活动的时空格局及其驱动机制。

研究首先揭示了声景的昼夜变化规律。数据显示，5种声学指数均在日出前后（约7:00）出现峰值，印证了鸟类"晨鸣"现象。值得注意的是，与春夏季节相比，冬季晨鸣出现时间延迟1-2小时，这可能是低温导致的生理响应。通过功率谱密度(PSD)分析发现，2-6kHz频段的生物声学信号强度在10:00出现异常高峰，经BirdNET物种识别系统验证，这与白头鹎(Pycnonotus sinensis)、乌鸫(Turdus merula)等留鸟的持续鸣叫行为相关。

在植被影响方面，研究创新性地将城市公园植被结构划分为四类：物种丰富型(D)、高大乔木型(T)、低覆盖型(L)和灌木优势型(S)。统计分析表明，灌木覆盖率(COS)与声学指数呈显著正相关，RDA结果显示2-9kHz生物声学频段与灌木覆盖度关系最为密切。这表明在冬季，茂密的灌木丛能为鸟类提供更理想的栖息环境和食物资源，这与春夏季节乔木层主导的生态模式形成鲜明对比。

关于人为干扰的影响，广义加性模型(GAM)显示噪声是抑制鸟类声活动的首要因素，噪声水平每增加10dB，ADI指数下降约15%。值得注意的是，人工夜间照明(ALAN)呈现复杂非线性效应：当光强低于25nW/(cm²sr)时抑制鸟类活动，超过该阈值后影响减弱。研究还发现城市梯度与鸟类多样性呈负相关，这可能与城区人工投喂等人为因素改变鸟类行为有关。

该研究的创新价值主要体现在三个方面：首次系统评估了中国东部城市冬季鸟类声景特征，填补了非繁殖季鸟类生态研究的空白；证实灌木结构在冬季栖息地中的关键作用，为城市公园设计提供了实证依据；开发了基于声学指数的快速评估方法，推动被动声学监测技术在城市生态研究中的应用。研究人员建议，未来城市规划应注重构建多层次的灌木植被带，合理控制硬质铺装面积，并在噪声敏感区域设置声屏障。这些措施将有助于实现《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》提出的城市生态保护目标，为人与自然和谐共生的可持续城市发展提供科学支撑。