It is not just about birds: what do acoustic indices reveal about a Costa Rican tropical rainforest?

Abstract

Abstract. Acoustic monitoring is used to assess biodiversity across large spatial and temporal scales. However, extracting meaningful information from large data sets might be exceedingly time consuming. For this reason, acoustic indices have been proposed as proxies for biodiversity monitoring. Although acoustic indices hold great promise for standardizing acoustic data analysis, the complexity of acoustic conditions requires careful examination of the relationship between an index and the underlying process of interest. We evaluated 11 acoustic indices at two operational levels: (1) acoustic community level (an aggregation of species that produces sound), using birds as an example to assess how well acoustic indices predict bird indices (abundance, richness, evenness and diversity); and (2) soundscape level (the collection of biological, geophysical and anthropogenic sounds from a landscape), using acoustic indices to classify the study sites according to their ecological condition. To study the relationship among these variables, we selected two study sites with different ecological conditions (in terms of vegetation structure and traffic noise) within the Braulio Carrillo National Park (BCNP), Costa Rica. We sampled the soundscape and bird community using 12 sampling points and four visits to each study site from June 2017 to August 2018. We continuously recorded sounds at sunrise and sunset, and for 10 minutes every hour, during two consecutive days per visit. In addition, we performed four bird counts per visit (sunrise and sunset). We performed a correlation analysis between 11 acoustic indices and 4 community bird indices. We analyzed the ability of acoustic indices to predict bird indices. Furthermore, we used acoustic indices to classify the two sites according to their ecological condition. Bird abundance and richness were positively correlated with acoustic evenness indices and negatively correlated with the acoustic diversity index, but the whole set of acoustic indices predicted bird indices weakly. However, the classification of the sites using acoustic indices was conducted with a high average precision of 0.93 (sd = 0.08). Acoustic indices appear to be more promising for evaluating the ecological condition of a site than abundance, richness or diversity of specific animal groups, in this case birds, in tropical rainforests.Resumen. El monitoreo acústico se utiliza para evaluar la biodiversidad en grandes escalas espaciales y temporales. Sin embargo, extraer información significativa de grandes conjuntos de datos puede llevar mucho tiempo. Por esta razón, se han propuesto índices acústicos como indicadores para el monitoreo de la biodiversidad. Aunque los índices acústicos son muy prometedores para estandarizar el análisis de datos acústicos, la complejidad de las condiciones acústicas requiere un examen cuidadoso de la relación entre un índice y el proceso subyacente de interés. Evaluamos 11 índices acústicos en dos niveles operativos: (1) nivel de comunidad acústica (una agregación de especies que producen sonido), utilizando las aves como ejemplo para evaluar la capacidad de los índices acústicos para predecir los índices de aves (abundancia, riqueza, uniformidad y diversidad); y (2) nivel de paisaje sonoro (la colección de sonidos biológicos, geofísicos y antropogénicos de un paisaje), utilizando índices acústicos para clasificar los sitios de estudio según su condición ecológica. Para estudiar la relación entre estas variables, seleccionamos dos sitios de estudio con diferentes condiciones ecológicas (en términos de estructura de la vegetación y ruido del tráfico) dentro del Parque Nacional Braulio Carrillo (PNBC), Costa Rica. Tomamos muestras del paisaje sonoro y la comunidad de aves utilizando 12 puntos de muestreo y cuatro visitas a cada sitio de estudio entre junio de 2017 y agosto de 2018. Registramos continuamente los sonidos al amanecer y al atardecer, y durante 10 minutos cada hora, durante dos días consecutivos por visita. Además, realizamos cuatro recuentos de aves por visita (amanecer y atardecer). Realizamos un análisis de correlación entre 11 índices acústicos y 4 índices de aves de la comunidad. Analizamos la capacidad de los índices acústicos para predecir los índices de aves. Además, utilizamos los índices acústicos para clasificar los dos sitios según su condición ecológica. La abundancia y la riqueza de aves se correlacionaron positivamente con los índices de uniformidad acústica y se correlacionaron negativamente con el índice de diversidad acústica, pero el conjunto completo de índices acústicos predijo débilmente los índices de aves. Sin embargo, la clasificación de los sitios utilizando índices acústicos se llevó a cabo con una precisión media alta de 0,93 (desviación estándar = 0,08). Los índices acústicos parecen ser más prometedores para evaluar la condición ecológica de un sitio que la abundancia, la riqueza o la diversidad de grupos de animales específicos, en este caso aves, en los bosques tropicales.