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科研进展

范鹏来课题组利用被动声学监测与深度学习揭示白头叶猴叫声活动与栖息地选择规律

发布时间:2026-05-26 作者:一审/范鹏来 二审/韦韩春 三审/万祎 浏览次数:10

  生物多样性监测是物种保护的关键环节,可提供种群分布、动态及栖息地利用等重要信息。白头叶猴是我国特有的极度濒危灵长类动物,仅栖息于广西崇左的喀斯特石山森林,目前全球种群数量仅约1400只。该地区山势陡峭、岩洞密布,森林呈斑块化分布,加之周边农业开发与频繁的人类活动,构成了复杂多变的地理环境。在此条件下,传统的样线调查与社区访查等方法难以实现持续稳定的长期监测,亟需发展低干扰、可持续的非侵入式监测技术。被动声学监测技术近年来不断发展,已成为野生动物监测的重要手段,但其面临的核心挑战是如何从海量声音数据中快速、准确地识别目标物种的叫声,以及所开发的方法能否推广至其他物种。

  针对上述问题,研究团队在崇左白头叶猴国家级自然保护区板利片区开展了系统的被动声学监测研究。2020年4月至2023年8月,团队首先通过长期追踪习惯化白头叶猴群体,结合指向性话筒与太阳能自主录音设备,构建了近500小时、覆盖多种环境情境的声学数据集。在此基础上,研究团队开发了DeepADN-Plus深度学习模型用于白头叶猴长距离叫声的自动检测。该模型通过引入Context Transformer模块,有效增强了对复杂声学场景中长时程时间依赖关系的建模能力。在严格的日期独立评估中,模型实现了98.5%的平均召回率和87.7%的平均F1-score。将模型应用于2023年12月至2024年6月期间86个监测站点采集的12648小时野外数据后,成功验证了6131次白头叶猴长距离叫声,将人工复核工作量减少了99.2%,并在93.0%的监测站点中检测到了叫声,表明该物种在研究区域内分布广泛。

图1.白头叶猴被动声学监测和声音探测工作流程图

  基于上述检测结果,团队进一步分析了白头叶猴的日鸣叫活动规律和栖息地选择偏好。研究发现,白头叶猴的长距离叫声呈现明显的双峰日节律,清晨出现显著高峰,下午出现次高峰。这种模式可能与喀斯特生境中声音传播的物理条件优化、领域宣示以及夜宿地防御等行为需求密切相关。在栖息地选择方面,占域模型分析结果显示,悬崖的存在对叫声活动呈显著正向影响,表明白头叶猴依赖悬崖作为躲避天敌、夜宿和调节体温的重要庇护所。值得注意的是,距离人类改造土地的远近对叫声活动影响微弱,表明该物种已表现出对破碎化生境的适应能力,这可能解释了其在人类改造景观中的种群恢复。此外,白头叶猴偏好叫声活动于植被较为稀疏的区域,这有助于减少声音衰减,提高通讯效率。

图2.白头叶猴监测和长距离鸣叫点位分布图

图3.白头叶猴长距离鸣叫的规律

  该研究首次将被动声学监测、深度学习自动检测与占域模型分析相结合,系统揭示了白头叶猴的日鸣叫活动规律与栖息地选择偏好,为喀斯特石山生境中的珍稀濒危灵长类监测提供了可推广的技术框架,也为其他具有长距离叫声的濒危物种保护拓展了方法学工具。研究成果发表于生态学领域国际知名期刊Ecological Informatics(IF=7.3,新锐分区一区top,2025中科院分区二区)。广西师范大学范鹏来教授和广州大学曹忠副教授为论文通讯作者,广西师范大学已毕业硕士谢映虹与广州大学硕士研究生洪子文为共同第一作者,广西师范大学周岐海教授和刘银树研究助理参与本研究工作。本研究得到国家自然科学基金(32470497)、广西自然科学基金重点项目(2022GXNSFDA080004)的经费资助。

  原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2026.103837

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