BioSoundSCape：基于声景生态学的Fynbos生物群落生物多样性监测创新数据集

本研究针对生物多样性监测中地面数据与遥感数据不匹配的难题，创新性地采用自主录音单元(ARUs)在南非Fynbos生物群落建立了大规模声景数据库。研究团队通过521个采样点的季节性声学采样，获取82.5万分钟地理参照音频数据，首次实现声景多样性(biophony/geophony/anthrophony)与NASA遥感光谱特征的时空关联分析，为全球生物多样性热点区域的自动化监测提供了新范式。

　　

在全球生物多样性急剧丧失的背景下，传统监测方法面临严峻挑战：精细尺度的地面调查难以覆盖大范围区域，而遥感技术虽能获取宏观数据却缺乏物种级分辨率。这种"尺度断层"问题在南非Fynbos生物群落尤为突出——这个拥有8000多种特有植物的全球生物多样性热点，正面临气候变化和人类活动的双重威胁。更棘手的是，该区域61种两栖动物中68%处于受威胁状态，而现有监测主要依赖耗时费力的人工调查。

为解决这一科学难题，由CapeNature（南非开普自然保护局）Andrew A.Turner领衔的国际团队开展了开创性的BioSoundSCape项目。研究人员创造性地将声景生态学(soundscape ecology)概念与遥感技术结合，在119,058km²的Greater Cape Floristic Region(GCFR)部署521个自主录音单元(ARUs)，系统采集了825,832分钟的环境音频数据。这项发表于《Scientific Data》的研究，首次建立了生物声学(biophony)、环境声(geophony)和人为声(anthrophony)的多维声景数据库，为遥感数据的地面验证提供了全新解决方案。

研究团队采用三项核心技术方法：(1)使用AudioMoth记录仪(1.1.0/1.2.0版本)进行标准化声学采样，设置每10分钟记录1分钟的间歇采样策略；(2)基于南非国家土地覆盖图(SANLC)和数字高程模型(DEM)的分层随机抽样，确保覆盖不同植被类型、海拔和火干扰历史的生境；(3)集成ArcGIS Survey123移动端数据采集系统，实现地理坐标(精度20m)、生境照片和元数据的同步获取。

【Study area】研究区域聚焦GCFR三大生物群落：以灌木为主的Fynbos生物群落(火干扰周期7-25年)、Succulent Karoo干旱群落和AfroTemperate森林。研究通过

展示了生物群落的分布格局，为声景特征的生态解读提供空间框架。

【Data acquisition】音频采集系统方面，研究人员优化了AudioMoth参数配置（采样率48kHz，中增益），并通过智能手机应用实现设备间时间同步。值得注意的是，部署策略考虑了地形遮蔽效应，设备优先固定于乔木枝干（占51%）、灌木丛（33%）或岩缝（16%）。

显示湿季(43万分钟)和干季(39万分钟)的采样量均衡。

【Stratification】分层抽样设计体现科学严谨性：54个位点匹配现有植被样方，其余467个位点通过GIS空间分析确定，整合了土地覆盖类型（12类）、海拔梯度（3级）和火干扰历史（5个阶段）等多维因子。

直观展示了采样点的环境梯度覆盖度。

【Data Records】数据资源方面，研究团队通过NASA的ORNL DAAC平台共享了全部音频文件（WAV格式）和元数据集，包含994个SiteID对应的地理信息、生境特征（湿地类型、外来植物入侵度等）和部署照片。

展示了标准的生境记录方法，包括设备安装状态和四方位景观照片。

这项研究的意义在于三个方面：方法学上，建立了声景生态学与遥感协同监测的新框架，通过标准化协议实现400GB声学数据的可比性；技术上，验证了低成本ARUs在大尺度监测中的可靠性，单个设备可记录半径50m范围内的生物声学信号；应用层面，数据集特别关注了8种特有鸟类和62%的特有两栖类，为评估气候变化对敏感类群的影响提供基线数据。研究还揭示人为噪声(anthrophony)在保护区的渗透现象，这对制定声景保护策略具有直接指导价值。

未来，该数据集可通过深度学习算法（如BirdNET）进一步挖掘，探索声景指数与植被光谱特征(LiDAR/AVIRIS)的定量关系。正如作者强调的，这种"天空-地面"协同监测模式，为IPBES（生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台）的全球评估目标提供了可复制的研究范式。随着分析方法的进步，这批时间-空间精确标注的声景数据，将持续揭示地中海型生态系统的生物多样性维持机制。