想象一下，走進一片茂密的熱帶雨林，閉上眼睛，聆聽四周——此起彼伏的鳥鳴聲交織成一張獨特的“聲音地圖”（科學家稱之為“聲景”）。這張“地圖”不僅動聽，還隱藏著森林健康的密碼！如今，科學家們借助自動錄音設備，能像“竊聽”森林秘密一樣，記錄下這些聲音，并用一系列“聲音指紋”（聲學指數）來描繪它。

過去的研究發現，森林里的“聲音地圖”跟樹木長得怎么樣（植被結構）很有關系，不同區域的“聲音指紋”也不同。但森林的“高矮胖瘦”（地形）對聲音地圖的影響，以及當我們用不同“放大鏡”（空間尺度）去觀察時，這種關系會不會變，科學家們還不太清楚。

為了解開這個謎題，中國科學院西雙版納熱帶植物園的科學家們，在西雙版納熱帶雨林的22塊足球場大小（1-1.44公頃）的樣地里，當起了“森林錄音師”。他們在每塊地中心架起錄音機，專門捕捉鳥兒的“歌聲”。然后，他們像分析音樂一樣，提取了8種不同的“聲音指紋”（聲學指數），看看它們和錄音機周圍25米圈和50米圈范圍內的樹木狀況（樹種密度、樹木粗壯程度）以及地形（高低起伏程度）有什么關聯。

茶廠后山（納板河流域國家級自然保護區）1公頃樣地的地形（A）和林冠高度（B）

“放大鏡”下的驚人發現：地形是“調音大師”

研究結果讓人意想不到：

最大的“調音師”：地形！ 樣地整體的地形復雜程度（比如坑洼、山丘多不多）是影響“聲音指紋”的頭號因素！它在兩個“放大鏡”范圍（25米和50米）內，竟然能解釋接近一半（高達47.2%） 的“聲音指紋”變化！簡單說，地形越復雜，鳥兒的“合唱”聽起來就越不一樣。

樹木也是“伴奏者”： 樹木本身的狀況也重要。樹種越密集、樹木越粗壯（胸高斷面積總和大）的森林，對“聲音地圖”也有不小的影響。

“放大鏡”一變，地圖就變！ 這才是最關鍵的發現！當科學家把觀察圈從25米擴大到50米時，原本43% 的“聲音指紋”和植被、地形的緊密聯系消失了！這意味著，在一個小圈子里發現的規律，放到更大的范圍可能就不靈了。這種關系具有強烈的空間尺度依賴性。

“穩如泰山”的關系： 不過，也有“鐵三角”——地形的復雜程度與三個關鍵的“聲音指紋”（聲音的豐富度-H、平均音高-CENT、聲音頻率分布形狀-SKEW）的關系，在25米和50米兩個尺度下都非常穩定，不受“放大鏡”倍數影響。

“聲音地圖”的奧秘：

樹種密集 = “復雜交響樂”： 樹種又多又密的森林里，鳥兒的叫聲組合往往更復雜、更多樣。

地形復雜 = “均勻低音炮”： 地形坑洼起伏大的地方，鳥鳴聲的能量分布更均勻，而且聽起來平均音調更低沉（想象更渾厚的低音合唱）。

鳥類鳴聲波形圖（上）和聲譜圖（下）片段

為什么這項“聽音識林”研究很重要？

首次證明“看尺度”： 這是首次清晰證明，用“聲音指紋”來解讀森林環境（植被和地形），必須考慮你觀察的范圍有多大！在小圈子里有效的指標，放到大圈子可能就失效了。這解決了生態聲學領域一個關鍵的知識空白。

地形是“關鍵先生”： 研究強力指出，地形復雜度是一個極其重要卻被長期低估的影響因子，未來用聲音監測森林，必須把它納入考慮。

監測森林的“新耳朵”： 這項研究讓用自動錄音設備“聽音”評估森林生物多樣性和生態系統健康的方法更科學、更可靠。它告訴我們如何更準確地設置設備和分析數據，才能聽懂森林“聲音地圖”講述的真實故事。

總結：

科學家在西雙版納雨林發現，鳥兒的“合唱地圖”與樹木和地形的關系，會隨著你“監聽”范圍的大小而改變！地形復雜度是隱藏的“調音大師”，能極大改變鳥鳴特征。在“足球場”大小范圍內穩定的規律，放大到更廣區域可能失效。這項研究為利用“聲音指紋”精準監測森林健康提供了關鍵科學依據，強調空間尺度和地形因素不可或缺！

（作者：和雪蓮）

新聞來源

http://xtbg.cas.cn/2022/kxyj01/kydt_1/202208/t20220804_6496805.html