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聲景生態學

聲景生態學是生態學的一個分支學科，研究聲景在不同時間和空間上的分布及變化模式，及其與人類和環境的關係[1]。

聲景生態學認為大氣動力學和人為活動可以改變聲景，被改變的聲景又會反作用於生物和人類，從而影響生物種群和群落動態，同時影響人類健康和對環境的感知[2][3]。

發展史

1960年代末加拿大作曲家默里·謝弗創立聲學生態學，呼籲人們關注環境中聲音及其與人類活動的關係[3]。1987年美國音樂學家Bernie Krause提出聲學棲息地理論，認為每個生態系統都有其獨特的生物聲學譜[4]。2011年, 美國普渡大學的Bryan Pijanowski和意大利烏爾比諾大學的Almo Farina將聲學生態學與景觀生態學理論結合,主張研究聲景的時空分布和生態過程，創立聲景生態學[1][3]。

早期的聲景生態學主要研究陸地生態系統中的聲景[5], 研究範圍包括野生動物、棲息地環境質量、生物多樣性、保護成效、氣候變化和人類活動對生物多樣性影響等，同時開發了一系列聲學指標及音頻分析工具[3]。隨後研究範圍逐漸擴展到水上生態系統[3]， 研究對象從單一物種類群擴展到多物種類群[6]。

研究內容

 
人類活動產生的人造聲音是聲景生態學中的研究熱點[3]

聲景生態學研究生物群落中聲音的多樣性，提出了聲學生態位假說和聲學適應假說來解釋生物聲音多樣性的成因[3]。聲學生態位假說認為, 物種間的競爭會促進不同物種發出的聲音在時間和頻率上出現分化[7]；聲學適應假說認為, 動物發出的聲音會根據其所處環境做出適應性改變, 提高聲音傳輸的效率[8]。

聲景生態學研究生物聲音、物理環境聲音和人造聲音之間的相互作用，研究發現生物的發聲會受到包括人造聲音在內的環境聲音的影響，從而改變動物的發聲習慣[3]。

聲景生態學的研究發現不同時間和季節的聲景與生物的習性有緊密的聯繫[3]。在城市和農村, 聲景的時間變化主要受人類活動影響[9]。不同的自然環境和人為環境會使聲景呈現出空間上的異質性，從較大尺度上，聲景隨緯度和海拔的不同會與發聲動物的分布密切相關[3]。物種分布會受到氣候變化的影響, 進而也會從時間和空間上改變聲景[3]。聲景中人造聲音的增加，會使生物聲音減少[10]，干擾某些生物的生活習性[11]。同時, 人類活動會改變物種棲息地的分布, 間接地改變聲景的空間格局[3]。

聲景生態學通過一系列聲學指標來研究生物多樣性問題[3]。一些國家建立了區域性的聲景監測網絡，通過生物的發聲對物種進行識別及估算種群大小[3]。

研究方法

 
美國雷尼爾山國家公園聲景的頻譜圖。 高亮區域顯示了土撥鼠、鳥類、昆蟲的聲音以及飛機的噪音。

聲景生態學通常使用自動錄音機（特別是可編程自動錄音機）採集環境中的聲音信號[3][12]。對於人類可聽聲頻帶之外的聲音，超聲波採用較高採樣頻率(400 kHz)錄製音頻，次聲波則會使用次聲波探測器[3]。自動錄音機通常布設在野外調查點，按照預定的啟動時間和錄音時長錄製聲音[3]。

採集到的聲音製作成聲譜圖用於分析[3]。聲景生態學着重於分析錄音數據的音頻頻域和時域特徵，並通過聲景指數來描述生物多樣性[3]。聲景指數約有60餘種[13]，主要可分為α聲學指標（用於評估聲景中聲音的多樣性或複雜性）和β聲學指標（用於評估不同生物群落間或同一群落不同時段間的聲音多樣性）兩大類[3]。但這種評估方式容易受到背景噪聲和人為聲音的影響，在實驗室分析時，需要對信號進行降噪處理，或通過偏相關分析等統計學方法屏蔽噪聲影響[14][3]。

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 Pijanowski, Bryan C.; Villanueva-Rivera, Luis J.; Dumyahn, Sarah L.; Farina, Almo; Krause, Bernie L.; Napoletano, Brian M.; Gage, Stuart H.; Pieretti, Nadia. Soundscape Ecology: The Science of Sound in the Landscape. BioScience. 2011-03, 61 (3): 203–216. doi:10.1525/bio.2011.61.3.6. 
  2. ^ Barber, Jesse R.; Crooks, Kevin R.; Fristrup, Kurt M. The costs of chronic noise exposure for terrestrial organisms. Trends in Ecology & Evolution. 2010-03, 25 (3): 180–189. doi:10.1016/j.tree.2009.08.002. 
  3. ^ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 Zhao, Ying; Shen, Xiaoli; Li, Sheng; Zhang, Yanyun; Peng, Renhua; Ma, Keping. Progress and outlook for soundscape ecology. Biodiversity Science. 2020-07-20, 28 (7): 806. doi:10.17520/biods.2020114. 
  4. ^ Krause BL. Bioacoustics, habitat ambience in ecological balance. Whole Earth Review. 1987, 57: 14–18 [2020-12-18]. （原始內容存檔於2018-11-03）. 
  5. ^ Krause, Bernie; Gage, Stuart H.; Joo, Wooyeong. Measuring and interpreting the temporal variability in the soundscape at four places in Sequoia National Park. Landscape Ecology. 2011-11, 26 (9): 1247–1256. doi:10.1007/s10980-011-9639-6. 
  6. ^ Sousa-Lima, Renata S.; Ferreira, Luane M.; Oliveira, Eliziane G.; Lopes, Lara C.; Brito, Marcos R.; Baumgarten, Júlio; Rodrigues, Flávio H. What do insects, anurans, birds, and mammals have to say about soundscape indices in a tropical savanna. Journal of Ecoacoustics. 2018-02-27, 2 (1): 1–1. doi:10.22261/jea.pvh6yz. 
  7. ^ Krause BL. The niche hypothesis: A virtual symphony of animal sounds, the origins of musical expression and the health of habitats (PDF). The Soundscape Newsletter. 1993, 6: 6–10 [2020-12-18]. 
  8. ^ Morton, Eugene S. Ecological Sources of Selection on Avian Sounds. The American Naturalist. 1975-01, 109 (965): 17–34. doi:10.1086/282971. 
  9. ^ Liu, Jiang; Kang, Jian; Luo, Tao; Behm, Holger; Coppack, Timothy. Spatiotemporal variability of soundscapes in a multiple functional urban area. Landscape and Urban Planning. 2013-07, 115: 1–9. doi:10.1016/j.landurbplan.2013.03.008. 
  10. ^ Kuehne, Lauren M.; Padgham, Britta L.; Olden, Julian D. The Soundscapes of Lakes across an Urbanization Gradient. PLoS ONE. 2013-02-12, 8 (2): e55661. doi:10.1371/journal.pone.0055661. 
  11. ^ Holles, S; Simpson, Sd; Radford, An; Berten, L; Lecchini, D. Boat noise disrupts orientation behaviour in a coral reef fish. Marine Ecology Progress Series. 2013-06-27, 485: 295–300. doi:10.3354/meps10346. 
  12. ^ Sugai, Larissa Sayuri Moreira; Silva, Thiago Sanna Freire; Ribeiro, José Wagner; Llusia, Diego. Terrestrial Passive Acoustic Monitoring: Review and Perspectives. BioScience. 2019-01-01, 69 (1): 15–25. doi:10.1093/biosci/biy147. 
  13. ^ Buxton, Rachel T.; McKenna, Megan F.; Clapp, Mary; Meyer, Erik; Stabenau, Erik; Angeloni, Lisa M; Crooks, Kevin; Wittemyer, George. Efficacy of extracting indices from large-scale acoustic recordings to monitor biodiversity: Acoustical Monitoring. Conservation Biology. 2018-10, 32 (5): 1174–1184. doi:10.1111/cobi.13119. 
  14. ^ Desjonquères, Camille; Rybak, Fanny; Depraetere, Marion; Gasc, Amandine; Viol, Isabelle Le; Pavoine, Sandrine; Sueur, Jérôme. First description of underwater acoustic diversity in three temperate ponds. PeerJ. 2015-11-05, 3: e1393. PMID 26587351. doi:10.7717/peerj.1393. 

外部連結

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