《Ecology and Evolution》：Optimising Survey Strategies for the Endangered Romer's Tree Frog (Liuixalus romeri): Effects of Diel, Seasonal and Weather Variation on Acoustic Detection
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准确估计物种分布和丰度取决于检测概率，而检测概率可随环境条件变化。对于两栖动物，鸣叫活动和可检测性受昼夜、季节和天气条件强烈影响。然而，许多物种的这些关系仍缺乏量化，限制了调查规划的优化。研究人员使用被动声学监测（PAM）研究香港濒危卢氏小树蛙（Liuixal
准确估计物种分布和丰度取决于检测概率，而检测概率可随环境条件变化。对于两栖动物，鸣叫活动和可检测性受昼夜、季节和天气条件强烈影响。然而，许多物种的这些关系仍缺乏量化，限制了调查规划的优化。研究人员使用被动声学监测（PAM）研究香港濒危卢氏小树蛙（Liuixalus romeri）鸣叫检测的环境因素。声学数据在多个站点连续采集，以量化一天中的时间、季节和天气变量对检测概率的影响。研究人员进一步比较PAM检测与主动鸣叫调查，以评估两种方法的一致性。检测概率表现出强烈的昼夜和季节模式，在湿季（6月—8月）和夜间达到高峰，检测概率最高出现在傍晚（20:00—22:00），并在黎明前（03:00—04:00）出现次高峰。降雨效应随昼夜周期变化，在鸣叫高峰时段为正效应，而在其他时段为负效应或无效应。检测概率与温度呈非线性关系，约在27.5°C达到峰值，并随风速增加而下降。PAM与主动鸣叫调查之间的一致性为中等（Cohen's Kappa=0.47），73%的调查夜晚鸣叫检测结果一致。这表明两种方法互补而非可互换。基于这些发现，研究人员建议在活动高峰时段（6月—8月，20:00—22:00）、低风且近期降雨的条件下开展人工调查。PAM为连续监测和检测鸣叫检测的时间变化提供了有价值的工具，而人工调查对于估计丰度仍然重要。整合两种方法可改善L. romeri及其他两栖动物的监测方案。
一、研究背景
监测分布与丰度是濒危物种管理和保护的基础。然而检测概率因分类群而异，隐匿或活动易受环境条件影响的物种如两栖动物和爬行动物，可靠评估尤其困难。两栖动物调查主要依赖鸣叫活动检测，鸣叫活动受季节、昼夜周期及降雨、温度、风、月相等天气变量强烈影响。次优条件下调查可能产生不准确结果，导致有偏推断和无效保护行动。卢氏小树蛙（Liuixalus romeri）是濒危物种，全球分布极窄，栖息于中国香港及附近岛屿。1990年代因香港国际机场建设导致栖息地丧失，其种群被易地转移。虽然此后种群相对稳定，但外来温室蛙（Eleutherodactylus planirostris）引入和灭蚊幼虫剂使用可能通过竞争和潜在毒性构成风险。有效种群监测对检测种群状态变化和评估威胁至关重要。已知该物种夜行且在湿季繁殖，但鸣叫活动的精确昼夜、季节模式及其与环境条件关系量化不足。已有调查主要依赖主动调查，仅抽样有限时长，可能忽略鸣叫活动随时间和环境条件的变化。被动声学监测（PAM）可连续、高分辨率记录鸣叫数据，为补充主动调查提供机会。因此研究人员用PAM研究 L. romeri 鸣叫检测如何随昼夜、季节和关键天气变量变化，并评估PAM与主动鸣叫调查的一致性，以优化调查条件和监测方案。
二、研究开展与结论意义
研究人员在香港大屿山和赤鱲角七个已知繁殖种群站点连续采集声学数据，并比较PAM检测与主动鸣叫调查。结果发现检测概率具强昼夜和季节模式，湿季（6—8月）和夜间高峰，20:00—22:00最高，03:00—04:00次高峰；降雨效应随昼夜变化，高峰时段为正；温度非线性，约27.5°C达峰；风速增加则检测下降。PAM与主动调查中度一致（Cohen's Kappa=0.47），73%调查夜晚结果一致，说明二者互补而非可互换。意义在于：为人工调查推荐高峰季、傍晚、低风和近期降雨条件；PAM适合连续监测时间变化，人工调查对丰度估计仍重要；整合二者可改善 L. romeri 及其他两栖动物监测方案。
三、关键技术方法
研究地点为香港大屿山和赤鱲角七个已知繁殖种群站点。PAM每站点部署2台AudioMoth自动录音单元，2023年6月至2025年3月连续运行，每小时记录5 min，WAV格式，48 kHz、16 bit。用ARBIMON网络平台和模板分类器检测鸣叫，模板为四音符序列（0.48 s，4.7–7.6 kHz），主分析阈值0.3。主动鸣叫调查于2023年8月至2024年9月每月进行，日落后至少1 h开展5 min点计数，并有5 min适应期。环境数据来自香港国际机场香港天文台站，包括小时、月、2日累计降雨、气温、湿度、风速和月相。统计采用广义线性混合模型（GLMM），检测概率用二项分布，鸣叫指数用负二项分布，并含正弦余弦、样条及站点和日期随机效应。
四、研究结果
3 结果：共分析834,180条1 min录音（166,836 h），在15,943条录音和9,722 h检测到 L. romeri 鸣叫。检测概率随小时、降雨、季节、风速和温度显著变化。昼夜方面，余弦分量强正，夜间检测高，06:00—18:00低。温度呈非线性，约27.5°C达峰，更高温度下降。风速有轻度负效应。湿度不显著。月相作用弱，正弦分量仅边缘显著（p=0.058）。降雨总体负相关，但与小时交互显著；分类小时模型显示20:00—22:00和03:00—04:00为正效应，其他时段负或中性。季节上，3月起增加，6—8月高峰，9月后下降。前一小时有鸣叫显著提高检测概率（β=2.470，p<0.001）。鸣叫指数模型结果与检测概率一致。PAM与主动调查精确小时匹配一致性低（Kappa=0.17），整夜聚合一致性中等（Kappa=0.47）。主动调查na?ve检测概率0.44，PAM对应小时为0.08，整夜聚合为0.41；整夜时两方法无显著差异（p=0.30），对应小时主动调查更高（p<0.001）。
五、讨论总结
4.1 昼夜活动模式与降雨：检测呈夜间高峰和双峰，早傍晚及黎明前。早傍晚是最佳调查窗口；黎明前峰值可能与增加鸣叫以保卫隐蔽处和减少种内竞争有关。降雨主效应为负，但随昼夜变化，在高峰鸣叫期增加检测；可能因该蛙依赖浅水或临时水体，受短期累积降雨影响，且强降雨可通过声掩蔽降低可检测性。建议近期降雨后的高峰鸣叫期调查。4.2 季节、温度与风：季节性与繁殖物候一致，3—9月鸣叫，6—8月高峰。温度非线性，27.5°C峰值，过高增加干燥风险；风速负效应可能来自干燥和声音干扰。未确定具体温度阈值，因湿季日间温度变异有限且日尺度温度不能反映调查时微气候；实际应针对高峰季和时间。4.3 PAM应用：PAM与主动调查中度一致。PAM-only检测13夜，主动-only 20夜，后者可能因保守阈值导致假阴性。分类器偏向高精度（0.89）低召回（0.34），可能偏向高鸣叫强度时段并低估总体检测概率。PAM适合长期监测存在、占域、鸣叫物候和分布变化；人工调查适合丰度和人口统计。5 min录音可能限制检测，建议至少10 min，PAM在条件允许时可延长每小时记录时长。
六、研究结论翻译
本研究证明PAM作为人工调查补充工具的价值。PAM不能替代人工调查，但它提供连续、标准化数据，可指导调查优化。根据结果，建议在繁殖高峰季（6月—8月），尤其是20:00—22:00，低风且当天或前一天有降雨的条件下开展人工调查。未来PAM应用可通过扩展训练数据集、改进分类器和优化检测阈值而改善。尽管本研究聚焦单一物种，类似研究应扩展到其他栖息地（如溪流、河流和池塘）和其他两栖动物。由于影响鸣叫活动的因素因物种而异，调查方案应针对目标物种的生态和鸣叫行为定制。PAM有潜力解决当前对 L. romeri 的保护关切。外来 E. planirostris 可能通过资源竞争影响 L. romeri。用PAM同时监测两个物种可提供有价值信息，了解 E. planirostris 的存在是否与 L. romeri 出现或鸣叫活动差异相关，从而比较引入和未引入地点的 L. romeri 检测或鸣叫物候。繁殖地连续记录还可建立标准化基线，以检测管理干预（如繁殖池附近施用灭蚊幼虫剂）后鸣叫活动下降。长期PAM监测可追踪关键地点占域和鸣叫活动随时间的变化，包括种群据点以及 Chek Lap Kok 等保护关切区域，那里残存种群疑似下降。然而，PAM测量声学检测，不能直接估计丰度。因此，PAM检测到变化的站点应继以人工调查，以确定蛙类丰度是否也发生变化。
