沿纬度梯度热带森林?科(Tinamidae)鸟类的鸣叫物候:日照长度(daylength)与降水的影响

《Ecology and Evolution》:Vocal Phenology of Forest Tinamous Along a Latitudinal Gradient: Effects of Daylength and Precipitation

【字体: 时间:2026年06月14日 来源:Ecology and Evolution 2.3

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  鸟类鸣叫物候(phenology of bird vocalizations)日益被用于了解鸟类繁殖、领域性等行为。尽管降水 ostensibly 是赤道地区季节性的主要驱动因子,但日照长度(daylength)存在微妙的季节性信号,全年典型变幅为20~25

  
鸟类鸣叫物候(phenology of bird vocalizations)日益被用于了解鸟类繁殖、领域性等行为。尽管降水 ostensibly 是赤道地区季节性的主要驱动因子,但日照长度(daylength)存在微妙的季节性信号,全年典型变幅为20~25 min。然而在热带等超多样性地区,物候模式的环境线索相较温带地区较小,需长期数据才能识别鸣叫季节性。公民科学计划(如eBird)产生的大量鸟类视听觉记录是此类数据源之一。研究人员首先验证了eBird公民科学数据用于鸣叫物候研究的可行性,证明其独立音频记录间具强一致性;继而利用大规模eBird数据集评估森林?(forest tinamous)的鸣叫物候,检验热带森林?的鸣叫物候受日照长度变化和降水变化影响的假设。为检验上述影响,研究人员将森林?记录按4个纬度带(bands)和具相似降水模式的5个区域(regimes)分组,经筛选获得2000年1月至2022年12月共44,071条16种森林?的记录。研究发现热带森林?的鸣叫物候可被降水变化预测,但主要受日照长度变化驱动;不同降水模式大区之间鸣叫模式存在明显差异,较湿润区降水效应更强。森林?主要在降水较低时鸣叫,尤以具相似气候模式的湿润区为甚;其亦倾向于在昼长增长或缩短时增加鸣叫,鸣叫活跃度最低点出现在昼长12 h时。此类热带物候问题经由公民科学对本新兴领域的贡献得以阐明。
本文发表于《Ecology and Evolution》,研究对象为新热带界(Neotropical)森林?科(Tinamidae)鸟类的鸣叫物候(vocal phenology)。现有研究多聚焦温带地区物候及候鸟迁徙,热带鸟类物候虽受降水和微小日照长度(daylength)变化潜在调控,但因环境季节性信号弱、缺乏大尺度长期数据而较少被量化;且?类为典型林下隐秘地栖、难目视、主要靠叫声辨识的鸟类,适合以"听到即记录"的公民科学数据开展物候推断。本研究利用eBird平台2000–2022年记录验证其可表征鸣叫季节信号后,在新热带分布区按纬度带(latitudinal bands)与降水区(precipitation regimes)归纳月度检测数,采用广义加性模型(Generalized Additive Model, GAM)分析昼长与月均降水对鸣叫活跃度的影响,探讨微幅光周期能否作为热带鸟类繁殖预测线索,并比较不同纬度和降水区效应差异。结果证实森林?鸣叫呈双峰季节模式,受昼长变化(主要驱动)与降水(次要,湿区更强)共同调控——低降水期及昼长偏离12 h(变长或变短)时鸣叫增多,支持热带鸟类可感知并利用微小光周期变化启动繁殖行为,eBird可作为大尺度鸣叫物候研究的可靠数据源。
主要关键技术方法:研究人员从eBird Basic Dataset下载2000–2022年29种?属(Tinamus)、隐?属(Crypturellus)、高山?属(Nothocercus)即森林?记录,依巡测距离≤5 km、时长<60 min、观察者<15人、个体计数<5、完整记录协议(complete checklist)及物种总观察≥300条筛选,获44,071条16种记录;随机抽取30,000点以k-means聚类WorldClim v2月降水划分5个降水区并匹配记录,按15°间隔划4个纬度带(?30°~30°);取每月15日各带质心以suncalc包算昼长(日出至日落);汇总各带×各区×月份检测数作响应变量。eBird数据与xeno-canto及Macaulay Library音频库构建GAM拟合曲线互相关(cross-correlation)验证一致性,记录注释核查听/视比例。最终以负二项分布的GAM(mgcv包),昼长与月均降水为固定平滑项(thin plate spline)、月为循环平滑、种/纬度带/降水区为随机平滑,并分纬度和降水区拟合交互平滑评估异质性。
研究结果
3.1 Validation of eBird Data(eBird数据验证)
通过将eBird与xeno-canto及Macaulay Library中两种窄分布?Crypturellus boucardi和C. tataupa的月度鸣叫活跃GAM拟合曲线做互相关分析,得相关系数分别达0.98和0.97(微小相位差≤0.45月),表明eBird捕捉与专业声学记录相同的根本物候信号;eBird记录注释中约49%明确标注"heard/escuchado",仅2%为目视,印证森林?eBird记录基本代表鸣叫检测。故eBird可用于大尺度鸣叫物候研究。
3.2 Patterns in Vocalization Phenology(鸣叫物候模式)
全局GAM显示:鸣叫检测数随月均降水升高而降低(湿季抑制鸣叫),随昼长偏离12 h(变长或变短)总体升高,呈双峰分别在3–4月与9–10月(对应南北半球昼长由12 h开始延长时段),模型解释偏差(deviance explained)57.6%。分纬度带拟合显示昼长对鸣叫的正向效应在远离赤道带(15°N~30°N与15°S~30°S)最强,近赤道带(0°~15°)较弱——符合昼长年变幅随纬度增大;分降水区拟合显示降水抑制鸣叫效应在年降水变异大的北南美/中美(降水区1、3)及北亚马逊(区4)显著且效应量大,其余区不显著或无效应。
讨论与结论翻译总结:
eBird记录与声学档案高度相关(r>0.95),证明公民科学 incidental观测可忠实反映主要靠听辨物种的鸣叫季节动态,是大尺度鸣叫物候可靠资源。本研究发现16种森林?跨分布区具季节鸣叫模式,受昼长变化(主要)与降水(次要,湿区更强)共同影响,鸣叫活跃度在降水偏低期上升、在昼长偏离赤道恒定12 h(即昼长变长或变短)时上升,出现3–4月与9–10月双峰——分别对应南北半球昼长自春分/秋分始增,因南北半球繁殖期错开而在全热带聚合为延长的"热带繁殖季"。即使在赤道微小昼长变化(~20–25 min)也可作为跨ITCZ(Intertropical Convergence Zone, 热带辐合带)降水来临前的预测性天文线索供隐秘林下?类启动求偶与领域行为。较湿润降水区降水抑制鸣叫效应更显著。研究表明热带鸟类能利用微弱光周期信号调控物候,鸣叫物候可作气候变化对鸟类行为影响的生物指示;eBird等公民科学数据库适用于研究难目视但易听闻的森林鸟类(如tinamous, antpittas, tapaculos等)的大尺度物候。
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