完整森林的生物声学基线

时间:2026年5月24日
来源:Global Change Biology

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森林同时处于气候危机与生物多样性危机的前沿:其是地球大气二氧化碳水平调节的核心载体,仅热带森林就容纳了全球一半以上的陆生物种,因此成为全球防止物种灭绝与固碳减缓气候变化行动的核心焦点。当前多数碳汇项目未对其生物多样性保护成效进行评估,主要原因在于评估成本高昂、

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森林同时处于气候危机与生物多样性危机的前沿:其是地球大气二氧化碳水平调节的核心载体,仅热带森林就容纳了全球一半以上的陆生物种,因此成为全球防止物种灭绝与固碳减缓气候变化行动的核心焦点。当前多数碳汇项目未对其生物多样性保护成效进行评估,主要原因在于评估成本高昂、流程复杂且缺乏强制性要求,叠加可靠生物多样性基线的缺失,难以量化保护措施带来的正向变化与人类活动导致的负向影响。声景基线项目(Soundscape Baselines Project)是一项全球性倡议,旨在全球现存完整森林中采集与分析生物声学基线。基线数据通过模块化被动声学监测(passive acoustic monitoring, PAM)系统与辅助数据采集获得,可与其它技术扩展整合,由当地科研人员、保护从业者与社区成员团队管理,重点保障数据与设备在项目外的可用性、推动社区参与,并在有森林分布的国家间构建互联科研网络,尤其关注热带森林国家间历史上未被充分探索的合作。本研究描述该倡议并分享初步结果,展示其未来在生物多样性保护中的应用潜力,概述实施路径,同时列出剩余完整森林的额外基线选址优先级区域。研究人员指出,当前及未来建立的生物声学基线将在快速变化的气候与随之而来的森林前所未有的变迁中具备不可替代的价值。通过协作科学,利用生物声学及其它技术与方法建立严格的生物多样性基线,是将生物多样性保护建立在证据、公平与透明基础上的核心前提。
《Global Change Biology》发表的这项研究聚焦完整森林生物多样性基线缺失的关键问题。当前人类已跨越包括生物圈完整性在内的6项行星边界,约25%的已知动植物物种面临灭绝风险,第六次大灭绝正由栖息地丧失、过度开发及气候变化驱动。森林兼具碳循环调节与物种栖息双重功能,是自然气候解决方案(Natural Climate Solutions, NCS)的核心载体,但现有森林相关保护项目多依赖森林覆盖度、毁林率等卫星遥感代理指标,无法捕捉狩猎、地下火、污染等不可见威胁导致的动物群落衰退,且生物多样性监测指南模糊、碳抵消市场未将详细生物多样性报告列为标准,生物多样性信用项目若缺乏可靠基线将无法验证真实保护成效。全球森林基线数据存在缺失、碎片化、分类群覆盖有限、方法异质等问题,同时“基线偏移(shifting baselines)”现象导致历史参照点失真,进一步阻碍保护成效量化。在此背景下,被动声学监测因可跨鸟类、两栖类、哺乳类、无脊椎动物等多分类群、覆盖偏远区域、成本可控,成为构建生物声学基线的可行路径,声景(soundscape)可作为生物多样性基线的重要组成,反映生态系统结构与功能变化。
研究人员开展了声景基线项目的首阶段试点,在文莱、厄瓜多尔、加蓬、德国、秘鲁、美国6个完整森林区域各设置6个监测位点,位点间距≥1 km以保证声学独立性,部署BAR-LT生物声学记录仪以44.1 kHz采样率连续录制全年声景,同步布设相机陷阱采集影像数据,所有数据由当地团队月度维护并存储于本国与威斯康星大学麦迪逊分校。分析方法包括三类:一是计算声学指数,通过相关性筛选后选用噪声校正声强(Power Minus Noise, PMN)、背景噪声(Background Noise, BGN)与声景饱和指数(Soundscape Saturation, SS),其中SS为超过PMN阈值的频率 bin 占比,已验证与发声多样性相关;二是采用广义相加模型(generalized additive models, GAMs)解析声学指数的时空变异,控制时间序列自相关;三是结合BirdNET卷积神经网络识别鸟类物种,通过人工校验优化置信阈值,分析物种昼夜活动节律与空间β多样性。
研究结果如下:
3.1 未来生物声学基线优先级
全球6个森林界域中,30种森林生物群落-界域组合仅20种仍有完整森林景观(Intact Forest Landscapes, IFL),这些区域为最优先补充基线的对象,当前试点已覆盖6种生态区。
3.2 空间变异
PMN的昼夜模式呈现显著区域差异:热带位点夜间声活动更高,温带位点白天声活动更高;加蓬与文莱位点内部一致性高,秘鲁因海拔梯度位点异质性显著,德国与美国温带位点PMN幅度波动最大。
3.3 森林管理下的基线偏离
加蓬旱季数据显示,完整森林SS均值为66.2%,森林 stewardship 委员会(Forest Stewardship Council, FSC)认证择伐林SS略高于基线(66.5%),非认证择伐林SS显著降低(-6.38%);两类择伐林的晨昏声活动峰值均低于完整森林,非认证林夜间SS下降尤为明显。
3.4 物种尺度时间变异
加蓬试点3个月数据中,13种最常见鸟类的昼夜活动模式分为单晨峰型、双峰型、单晚峰型与全天均匀型四类,仅反映检测到的发声活动规律,不直接对应种群数量。
3.5 物种尺度空间变异
秘鲁6个沿海拔梯度的试点半年内检测到329种鸟类,β多样性主要由海拔 turnover 驱动,高海拔位点物种组成与低海拔差异显著,无嵌套子集特征。
讨论部分指出,完整森林声景具有独特的时间与频谱结构,声学指数可捕捉遥感无法识别的生物多样性细微差异,未来需结合环境变量解析声景驱动机制,比较时需匹配季节与昼夜时段以避免信息损失。生物声学基线不直接等价于物种丰富度,而是作为 emergent 生态信号,可与物种分析互补,支撑保护成效评估;当前局限包括未覆盖全频段发声类群、暂缺年际变异数据,需后续长期监测完善。研究结论强调,该试点网络为全球完整森林生物声学基线全覆盖奠定基础,既可作为声发射生物多样性的“时间胶囊”,规避基线偏移误导,也可为未来气候与人为干扰下的生态变化提供参照,助力全球生物多样性保护目标落地。

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