图1：核心发现

图2：鸟鸣识别和分析流程

图3：声场景分类和量化流程

鸟类是重要的环境指示物种，通过监测鸟类鸣声评估人类活动对生物多样性的影响是城市生态学研究的前沿热点。以往研究由于数据连续性和范围限制，难以回答鸟类种群动态变化与环境因素的相互关系等问题。被动声学监测（passive acoustic monitoring）技术有效弥补了这一不足，使鸟鸣多样性成为研究城市鸟类种群动态的重要指标。虽然植被结构被认为是影响鸟鸣多样性的关键因素，但在复杂的城市噪声干扰下植被结构对鸟类鸣声多样性的影响尚不明确，缺乏对其过程与机制的系统研究。

为揭示城市森林的植被结构和人为噪音如何共同影响鸟类鸣声，探索城市森林在维持鸟类多样性方面的关键作用，热林所城市林业与风景园林裴男才团队牵头，联合中山大学生态学院刘阳教授团队和广州大学电子与通信工程学院张承云副教授团队等开展交叉合作研究，取得系列进展：

（1）创新提出了基于被动声学监测+人工智能算法的生态声学研究框架。在广州市不同城乡梯度下的城市绿地中，开展了连续一年的被动声学监测（2021.10-2022.10），积累约1.35 TB的环境声数据；为在海量的声音数据中快速准确地识别和分析目标声音特征，分别构建了城市声场景分类模型和城市噪声背景下的鸟鸣识别模型，得到了城乡梯度下的声场景和鸟类鸣声数据库。同时，为更加全面地揭示城市化对生物多样性的影响机制，研究还量化了监测点的人工噪声特征；并结合遥感影像和地基激光雷达技术，客观评价了声音监测点位附近的土地利用数据和植被结构数据。

（2）综合分析了发声群落尺度上，各类声学场景的声学特征及其对环境因素的响应机制。结果表明，城市声场景与土地利用格局关系密切，生物声相关场景更多的出现在森林环境中；人为噪音侵占了低频声学空间，重塑了城市森林的声学生态位；与体积和密度相关的植被结构因子影响了鸟类鸣声和城市噪声在城市森林中的传播特性，这体现出城市森林为鸟类提供发声空间中的重要作用。

（3）综合分析了鸟类物种尺度上，鸟类鸣声主频的差异及其对噪声和植被结构的响应机制。结果表明，城市核心区的鸟类鸣声主频显著高于城郊地区；低频高能的人工噪声和栖息地空间结构是构成城市鸟类声学空间的重要因素；人工噪音、城市化程度和的林下空间的增加都是导致鸟类鸣声主频增加的因素，而植被密度和树高等植被因素可能会减缓这种上升趋势。

系列研究从生态声学视角，系统地阐明了鸟类鸣声对城市化响应的两个关键科学问题：①不同的城市化地区的鸟鸣多样性存在明显差异；②人工噪音和栖息地特征均是塑造鸟类发声空间的重要因素。系列研究结果为城市化背景下鸟类多样性保护提供了重要启示，同时应更加关注和保护以鸟鸣为代表的城市自然之声，构建合理的城市森林植被结构或优化城市空间格局，进而实现维持城市生物多样性。

相关研究成果以“Assessing the effect of human activities on biophony in urban forests using an automated acoustic scene classification model”“Can urban forests provide acoustic refuges for birds? Investigating the influence of vegetation structure and anthropogenic noise on bird sound diversity”和“Anthropogenic noise and habitat structure shaping dominant frequency of bird sounds along urban gradients”为题，先后在《Ecological Indicators》《Journal of Forestry Research》和《iScience》等国际知名期刊上发表，热林所郝泽周博士为第一作者，热林所裴男才副研究员、中山大学刘阳教授、广州大学张承云副教授等为通讯作者。系列研究得到国家自然科学基金项目（32201338）、广东省林业科技创新项目（2021KJCX017）、广州市科技计划项目（2023A04J0086）、深圳市南亚热带植物多样性重点实验室开放基金课题、中山大学高校基本科研业务费（09020-31670001）等资助，相关成果为珠三角高品质森林城市群和绿美广东生态建设提供了科技支撑。