Acoustic indices applied to biodiversity monitoring in a Costa Rica dry tropical forest

Abstract

Abstract. Standardized methods for biodiversity monitoring are needed to evaluate conservation efforts. Acoustic indices are used in biodiversity assessments, but need to be compared to traditional wildlife methods. This work was conducted in the Santa Rosa National Park between June and November, 2015. We installed recorders and conducted bird point counts in twelve sampling sites. We compared acoustic indices (Acoustic Evenness Index [AEI], Acoustic Diversity Index [ADI], Acoustic Complexity Index [ACI], Bioacoustic Index [BIO], Normalized Difference Soundscape Index [NDSI], Total Entropy [TE], Median Amplitude Envelope [MAE], Number of peaks [NP]) with indices from bird point counts (Bird Abundance, Bird Richness, Bird Diversity and Bird Evenness), and discuss the utility of acoustic indices as indicators for biodiversity monitoring in tropical forests. ADI, ACI, BIO and TE presented a similar temporal pattern peaking between 5 am and 6 am; and an additional peak at 5 pm, except for ACI. These patterns were consistent with the daily biological rhythms. AEI, ACI, BIO and Bird Abundance were related to characteristics of younger forests (lower percentage of canopy cover) but NP, ADI, TE, Bird Diversity and Bird Evenness were related to characteristics of older forests (higher percentage of canopy cover and a lower number of patches). ACI was positively correlated to Bird Abundance and NP was positively correlated to Bird Diversity. ACI reflects biological activity, but not necessarily a more diverse bird community in this study area. This might be an indication of a strong acoustic competition, or several highly dominant bird species in younger forests. Furthermore, acoustic communities in tropical forests commonly include insects (cicadas) and frogs, which might affect resulting acoustic indices. A variety of methods are probably needed to thoroughly assess biodiversity. However, a combination of indices such as ACI and NP might be considered to monitor trends in abundance and diversity of birds in dry forests.Resumen. Se necesitan métodos estandarizados para el monitoreo de la biodiversidad con el fin de evaluar los esfuerzos de conservación. Los índices acústicos se utilizan en las evaluaciones de biodiversidad, pero deben compararse con los métodos tradicionales de estudio de la fauna silvestre. Este trabajo se llevó a cabo en el Parque Nacional Santa Rosa entre junio y noviembre de 2015. Instalamos grabadoras y realizamos recuentos de aves en doce sitios de muestreo. Comparamos los índices acústicos (Índice de uniformidad acústica [AEI], Índice de diversidad acústica [ADI], Índice de complejidad acústica [ACI], Índice bioacústico [BIO], Índice de paisaje sonoro normalizado [NDSI], Entropía total [TE], Envolvente de amplitud media [MAE], número de picos [NP]) con índices de recuentos puntuales de aves (abundancia de aves, riqueza de aves, diversidad de aves y uniformidad de aves), y discutimos la utilidad de los índices acústicos como indicadores para el monitoreo de la biodiversidad en bosques tropicales. El ADI, el ACI, el BIO y la TE presentaron un patrón temporal similar, con un pico entre las 5 y las 6 de la mañana, y un pico adicional a las 5 de la tarde, excepto el ACI. Estos patrones eran coherentes con los ritmos biológicos diarios. El AEI, el ACI, el BIO y la abundancia de aves estaban relacionados con las características de los bosques más jóvenes (menor porcentaje de cobertura del dosel), mientras que el NP, el ADI, el TE, la diversidad de aves y la uniformidad de aves estaban relacionados con las características de los bosques más antiguos (mayor porcentaje de cobertura del dosel y menor número de parcelas). El ACI se correlacionó positivamente con la abundancia de aves y el NP se correlacionó positivamente con la diversidad de aves. El ACI refleja la actividad biológica, pero no necesariamente una comunidad de aves más diversa en esta zona de estudio. Esto podría ser un indicio de una fuerte competencia acústica o de la presencia de varias especies de aves muy dominantes en los bosques más jóvenes. Además, las comunidades acústicas de los bosques tropicales suelen incluir insectos (cigarras) y ranas, lo que podría afectar a los índices acústicos resultantes. Probablemente se necesiten diversos métodos para evaluar exhaustivamente la biodiversidad. Sin embargo, se podría considerar una combinación de índices como el ACI y el NP para monitorizar las tendencias en la abundancia y diversidad de aves en los bosques secos.