《Journal for Nature Conservation》:Crowdsourcing citizen science as a data source for the conservation of threatened species
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为有效保护受威胁物种,准确数据至关重要。鉴于众包公民科学(Crowdsourcing Citizen Science, CCS)数据质量参差不齐,研究人员检验了其在保护中的可用性,并实施了一种过滤器以提升数据质量。研究人员使用来自两个在线平台(eBird 与
为有效保护受威胁物种,准确数据至关重要。鉴于众包公民科学(Crowdsourcing Citizen Science, CCS)数据质量参差不齐,研究人员检验了其在保护中的可用性,并实施了一种过滤器以提升数据质量。研究人员使用来自两个在线平台(eBird 与 WikiAves)及文献的三种受威胁物种数据,将数据分为对照组、locality 组与 cleaned 组;cleaned 组在 locality 组基础上剔除环境变量与其余记录差异显著的记录。分别为各组建模,并比较分布区范围(Extent of Occurrence, EOO)、占域面积(Area of Occupancy, AOO)、适宜区与环境空间参数。CCS 为三种物种提供了大部分准确数据。locality 组模型高估了环境空间进而高估适宜区,cleaned 组减轻了该高估。总体所提过滤器提升了模型质量。若经审慎处理以避免误导,CCS 数据对受威胁物种保护规划至关重要。CCS 数据代表性随物种熟悉度与记录难度变化,对研究甚少物种尤为关键。所测过滤器有助于数据清洗、补充既有方法,并为认知甚少物种提供模型。
研究背景方面,近年来公民科学(Citizen Science)在“大数据”资源推动下快速增长,其中众包公民科学(Crowdsourcing Citizen Science, CCS)依托 eBird、WikiAves 等在线平台汇集全球记录,体量远超传统科研数据,但质量不稳定,存在空间与时间采样偏倚、记录者技能差异等固有偏差。物种分布模型(Species Distribution Modeling, SDM)是受威胁物种保护规划的重要工具,但高精度保护应用要求存在点精度小于 100 m、环境数据分辨率≤1 km,而 CCS 原生记录常仅提供 municipio 或 locality(保护区/公园中心点)信息,直接入模会在细分辨率下放大 commission error(错划适宜区)。同时,热带受威胁鸟类(如巴西大西洋森林濒危种)学术记录稀缺,形成 Wallacean deficit(华莱士缺口,即分布认知的空间偏差)。因此,研究人员探讨:经筛选的 CCS 记录能否支撑高精度 SDM,以及怎样过滤 locality 记录以降低误判。
研究人员以巴西大西洋森林为研究区,选取三种受威胁鸟类——Aburria jacutinga(濒危、体型大、观鸟者熟悉)、Touit melanonotus 与 Touit surdus(均易危、小型、隐蔽、公众熟悉度低)——代表不同“物种熟悉度—记录难度”梯度。存在点来源包括 eBird(2020 年 1 月下载,筛选 Stationary 且距离>5 km 的 checklist 记录归 locality)、WikiAves(2018 年站内全量+向记录者补发坐标请求,精确坐标称 location)、文献与研究者相机陷阱/样线记录(均取精确坐标)。记录分三组:Control(全部精确坐标,含 CCS location+文献)、Locality(WikiAves 仅 locality+eBird 筛选记录)、Cleaned(对 Locality 组做环境空间过滤)。为补坐标,研究人员向 624 名 A. jacutinga 记录者、129 名 T. melanonotus 与 122 名 T. surdus 记录者发函,回应率 49.8%、58.9%、59.8%,获得大量精确点。空间抽稀 7 km(A. jacutinga)与 10 km(Touit spp.)保证独立。环境层 53 个(气候、地形、用地、景观异质性、植被指数),Pearson 相关|r|>0.7 剔除,统一 1 km。
关键技术方法上,研究人员采用 Maxent 算法(bootstrap 10 重复、10,000 背景点、70%训练 30%测试、cloglog 输出、最大训练敏感度加特异度阈值)构建 SDM;以 PCA(ecospat 包)将记录投到环境空间,用 siber 包以 90%置信椭圆筛选 Locality 点得 Cleaned 组;以 Brener 等框架计算 EOO(最小凸多边形)、AOO(2×2 km 网格占域)、环境空间凸多边形面积;模型评价除 AUC、TSS、敏感度、特异度外,重点比较 commission/omission error 与预测适宜区面积。
研究结果各节如下。
材料与方法部分已述三组定义、PCA 椭圆过滤、Maxent 设置与 EOO/AOO 环境空间度量框架。
结果部分显示:Locality 组环境空间较 Control 扩大 21%(A. jacutinga)、44%(T. melanonotus)、69%(T. surdus);其 SDM 适宜区较 Control 夸大 127%、49%、19%,commission error 高、omission error 低。Cleaned 组环境空间与适宜区较 Locality 显著收缩(适宜区降 59%、51%、43%),较 Control 则 A. jacutinga 增 42%,两种 Touit 略减(1%、10%)。所有模型 AUC>0.9、TSS>0.6,但 Locality 组特异度最低、敏感度最高,Cleaned 组介于其间。EOO 三组无变,AOO 在 Cleaned 组下降。
讨论部分指出,locality 坐标把点落到保护区/城市公园中心,使提取的环境值偏离真实微生境,在 1 km 分辨率下扭曲环境空间并导致过度预测;CCS 价值在于填补学术空白,但对隐蔽种(Touit)即便补坐标仍依赖少量回报,模型需专家研判。所提 90%椭圆过滤能剔掉极端环境点,减轻 commission error,但可能切掉分布边缘真记录,对高熟悉度种 A. jacutinga 过滤后逼近 Control,对低熟悉度 Touit 种则在控制 omission 同时压制 commission,优于两组原型。研究人员强调过滤器是补充手段而非替代逐条核查,阈值与跨分类群适用性待扩试。
结论部分译文:CCS 数据在填补物种分布认知缺口、支撑可靠 SDM 以保护规划上潜力巨大。逐条记录核查不可缺,但所测过滤器作为补充工具有较高潜力,尽管存在须逐案权衡的局限。促进 CCS 平台集成地理信息、提升用户认知并激励共享坐标,可改善研究与决策数据质量,进而助益受威胁物种保护。该文发表于《Journal for Nature Conservation》。