《Scientific Data》：High-Res Acoustic and Environmental Data to Monitor Bombus dahlbomii Amid Invasive Species, Habitat Loss
编辑推荐：
为解决传统监测方法难以有效监测濒危长颊熊蜂（Bombus dahlbomii）的问题，研究人员开展了利用被动声学监测（PAM）技术收集阿根廷 Puerto Blest 地区相关数据的研究。结果获得了包含音频、环境变量等的数据集，该数据集有助于开发监测熊蜂种群的机器学习模型，对物种保护意义重大。
在广袤的自然界中，熊蜂作为重要的传粉昆虫，对生态系统的稳定和植物的繁衍起着关键作用。然而，全球范围内的熊蜂正面临着诸多严峻挑战。栖息地的持续退化，使得它们的生存空间不断压缩；气候变化带来的极端天气，干扰了它们的生活节奏；农药的广泛使用，更是对其生命安全构成直接威胁。而在众多困境中，外来物种的入侵问题尤为突出。在巴塔哥尼亚地区，
长颊熊蜂（Bombus dahlbomii） 就深受其害。自农业和国际蜜蜂贸易引入大型花园熊蜂（Bombus ruderatus）和 Buff - tailed 熊蜂（Bombus terrestris）后，长颊熊蜂的栖息地被不断侵蚀。这些入侵熊蜂不仅与长颊熊蜂竞争食物资源，还导致病原体传播，使得长颊熊蜂种群数量急剧下降，已被国际自然保护联盟（IUCN）列为濒危物种。
传统的熊蜂监测方法，如网捕、诱捕等，不仅会干扰熊蜂的自然行为，还常常导致熊蜂死亡，无法满足长期、大规模监测的需求。而非致死性的样带步行监测法，虽然相对温和，但需要专业人员沿着固定路径识别熊蜂，在植被茂密或光线较暗的环境中，这种方法的准确性会大打折扣，而且一些外观相似的蜂种难以通过肉眼区分。
为了更好地监测长颊熊蜂，来自美国麻省理工学院媒体实验室（MIT Media Lab）等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们采用被动声学监测（PAM）技术，在阿根廷的 Puerto Blest 地区进行了数据收集。通过定制的立体声声学记录仪，研究人员同步采集了 12 个地点、6 天内的音频、温度、湿度和气体浓度等数据，涵盖了不同的天气条件。同时，他们还对记录到的音频进行了标注，区分出本地和入侵熊蜂的声音片段。
研究结果表明，该研究获得了丰富的数据集。在数据收集方面，定制的 BuzzCam 记录仪发挥了重要作用。它配备的两个相距 144 毫米的驻极体麦克风，能够清晰捕捉熊蜂飞行时的嗡嗡声。记录仪还集成了环境传感器（BME688），可实时监测环境参数。研究人员通过实地观察，在发现熊蜂活动的地点布置设备，并利用定制的 iOS 应用程序对观察到的熊蜂种类进行实时标注。在数据处理上，研究人员先对原始音频数据进行筛选，去除其中的人类语音片段，然后利用亚马逊机械土耳其人（Amazon Mechanical Turk，ATurk）平台进一步验证标注数据的准确性。他们还使用音频频谱图变压器模型（Audio Spectrogram Transformer Model，AST）对数据进行深度处理，提高了数据的可靠性。
该研究具有重要意义。一方面，收集到的声学和环境数据有助于深入了解长颊熊蜂的生态习性以及它们与入侵物种之间的相互作用。例如，研究发现温度和湿度等环境因素会显著影响熊蜂的活动。另一方面，这些数据为开发用于监测熊蜂种群的机器学习模型提供了有力支持，有助于推动物种保护工作的开展。论文发表在《Scientific Data》上，为相关领域的研究提供了重要参考。
研究人员开展研究时用到的主要关键技术方法包括：一是采用定制的 BuzzCam 记录仪进行数据采集，该记录仪集成了声学和环境传感器，可同步收集音频和环境数据；二是利用定制的 iOS 应用程序进行实地标注，提高标注的准确性和效率；三是运用 ATurk 平台和 AST 模型对数据进行验证和处理，提升数据质量。
研究结果如下：
数据收集 ：在 Puerto Blest 地区多个地点部署 BuzzCam 记录仪，收集不同天气条件下的音频和环境数据，记录了约 250 小时的未压缩立体声数据，并对部分数据进行了实时标注。数据记录与整理 ：将收集到的数据进行分类整理，包括原始数据、提取的标注片段、ATurk 验证结果、过滤后的标注数据以及气象站数据等，形成了完整的数据集。技术验证 ：通过对标注数据的分析和处理，利用 ATurk 和 AST 模型去除错误标注和干扰数据，得到了较为准确的包含熊蜂嗡嗡声的数据，为后续研究提供了可靠的数据基础。
研究结论表明，利用被动声学监测技术收集的高分辨率声学和环境数据，能够为长颊熊蜂的监测和保护提供重要信息。研究人员通过一系列的数据收集、处理和验证方法，成功构建了一个包含丰富信息的数据集。这不仅有助于理解长颊熊蜂的生态，还为机器学习模型的开发奠定了基础。该研究成果对于保护长颊熊蜂这一濒危物种以及维护巴塔哥尼亚地区的生态平衡具有重要意义，为未来的生物多样性保护研究提供了新的思路和方法。
打赏
下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究
10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析！
欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书
单细胞测序入门大讲堂 - 深入了解从第一个单细胞实验设计到数据质控与可视化解析
下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》
