斯幸峰教授团队在《Journal of Biogeography》上发表声景多样性的岛屿生物地理学研究成果

2022年12月29日，华东师范大学斯幸峰教授团队在国际学术期刊Journal of  Biogeography发表了题为“Island biogeography of soundscapes: island area shapes spatial patterns of avian acoustic diversity”的研究成果。该研究采用被动声学监测技术，以鸟类为研究对象，分析了岛屿地理属性对声景（soundscape）空间分布格局的影响，揭示了陆桥岛屿生态系统中大岛上鸟类声景比小岛上更多样化的生物地理模式。该研究证明了声景在空间尺度上的可变性归因于岛屿间的面积差异，发声生物组合和栖息地多样性可作为声景空间分布格局的潜在驱动因子。该研究尝试融合声景生态学和岛屿生物地理学，通过增加声景多样性的信息，进而能够更为深入理解岛屿生物多样性变化的驱动机制。

论文信息

岛屿生物地理学平衡理论（Equilibrium Theory of Island Biogeography, ETIB）描述了岛屿生物群落基于迁入和局部灭绝过程达到动态平衡的一般范式。根据预测，较小及较远岛屿具有较低的物种丰富度。如果发声物种在当地灭绝，这可能导致岛上声学交流减少，同时生物的局部灭绝会释放声学空间（即：声学生态位，acoustic niche），并改变岛屿上的整体声景。声景根据声源可分为生物声音、地球环境声音和人造声音三个组分。目前，声信号（通常被测量为声学指标，acoustic index）在生物地理学研究中受到了广泛地关注。当然，对于岛屿生物群落而言，岛上物种丰富度和声景多样性可能并不显著相关。它们之间的潜在差异可能是由于声学数据还包括了部分非目标声音或背景噪声。尽管在岛屿生物地理学研究中，正的物种–岛屿面积和负的物种–岛屿隔离度关系被广泛报道，然而声景多样性随岛屿面积和隔离度的变化模式还需进一步探究(图1)。

图1. 岛屿面积和隔离度（a），以及物种丰富度/栖息地多样性（b）和声景多样性之间关系的概念模型。

图2. 千岛湖的调查岛屿外貌（a）。研究人员在调查岛屿上安装（b）被动声学监测仪器AudioMoth（c）。

在本研究中，研究人员在千岛湖选择了20个远离人为噪声干扰的岛屿，于2021年5月连续记录了七天以鸟类为主的声景（录制时间为：日出前后5:00–8:00；每天共三小时）（图2）。研究人员使用评估声学丰富度、均匀度和振幅的四个声学指数（声学复杂性指数、生物声学指数、声学均匀性指数和声学熵指数）来衡量声景多样性。最后，在20个研究岛屿上共布置了46台AudioMoth共记录了57960条长度为1分钟的声景记录。研究发现，较大岛屿上的声景展现出了较高的声学丰富度（图3a、3b）和较低的声学均匀性（图3c）。岛屿声景多样性的变化符合岛屿生物地理学平衡理论（ETIB）中正的物种–岛屿面积关系。进一步通过分解岛屿面积的直接和间接影响后发现，鸟类物种丰富度和栖息地多样性是影响岛屿声景的关键因素（图4）。大岛上更丰富的发声生物组合和更异质的栖息地增加了岛屿上声景多样性。该研究探索了陆桥岛屿系统中鸟类组合声学特性的地理变化模式。进一步研究物种和栖息地多样性在构建声景中的作用，将有助于我们更好地理解岛屿上声景形成的机制。

图3. 岛屿面积对千岛湖声景多样性格局的影响。（图中实线代表变量间具有显著的关系）

图4. 结构方程模型显示了岛屿属性、鸟类物种丰富度和声景多样性之间的关系。

华东师范大学生态与环境科学学院博士研究生韩鹏为第一作者，斯幸峰教授为通讯作者，博士后赵郁豪，硕士研究生康熠，浙江大学生命科学学院丁平教授为共同作者。本研究得到了国家自然科学基金和上海市“东方学者”特聘教授项目的资助。

论文链接：http://doi.org/10.1111/jbi.14551

作者：韩鹏