Soundscape structure in forests surrounded by protected and productive areas in central Costa Rica

Abstract

Ecosystems are under a multitude of pressures, including land-use change, overexploitation, pollution, and climate change. Most studies, resources, and conservation efforts are allocated to protected areas, while anthropogenic activities in their surroundings may affect them in ways that are poorly understood. We evaluated soundscape structure in forests surrounded by protected or productive areas in central Costa Rica. We sampled soundscapes in 91 recording sites in Grecia Forest Reserve and Poas Volcano National Park, and surrounding areas with productive activities (predominantly agricultural and urban). We classified sampling sites into three clusters according to landscape entropy, forest amount, and fragmentation surrounding recording points: more fragmented, more conserved, and intermediate. The conserved cluster showed higher acoustic diversity or entropy, but lower acoustic complexity, shorter duration of sounds in all frequency ranges, and lower amount of energy in the biological frequency bands than the fragmented cluster. We additionally found a positive significant relationship between the amount of forest and acoustic entropy or diversity indices, but a negative relationship with acoustic activity or energy indices. Indices, such as spectral and temporal entropy, the entropy of spectral variance, and total entropy, seemed to be a better fit than acoustic complexity and bioacoustic indices as indicators of habitat conservation in this study. Acoustic indices revealed that the surrounding matrices of protected areas have an impact on acoustic environments. We encourage researchers and decision-makers to carefully interpret acoustic indices when evaluating habitats showing a higher value in acoustic energy or activity because this might not necessarily reflect either a high level of biodiversity or habitat conservation. Also, we highlight the importance of preserving undisturbed forested matrices around protected areas, as they are important for maintaining acoustic diversity.

Los ecosistemas están sometidos a multitud de presiones, como el cambio de uso del suelo, la sobreexplotación, la contaminación y el cambio climático. La mayor parte de los estudios, recursos y esfuerzos de conservación se destinan a las áreas protegidas, mientras que las actividades antropogénicas en sus alrededores pueden afectarlas de formas poco conocidas. Hemos evaluado la estructura del paisaje sonoro en bosques rodeados de áreas protegidas o productivas en la zona central de Costa Rica. Muestreamos paisajes sonoros en 91 sitios de grabación en la Reserva Forestal de Grecia y el Parque Nacional Volcán Poás, y en áreas circundantes con actividades productivas (predominantemente agrícolas y urbanas). Clasificamos los sitios de muestreo en tres grupos según la entropía del paisaje, la cantidad de bosque y la fragmentación que rodea los puntos de grabación: más fragmentado, más conservado e intermedio. El grupo conservado mostró mayor diversidad acústica o entropía, pero menor complejidad acústica, menor duración de los sonidos en todos los rangos de frecuencia y menor cantidad de energía en las bandas de frecuencia biológica que el grupo fragmentado. Además, encontramos una relación positiva significativa entre la cantidad de bosque y los índices de entropía acústica o diversidad, pero una relación negativa con los índices de actividad acústica o índices de energía. Los índices, como la entropía espectral y temporal, la entropía de la varianza espectral y la entropía total, parecían ajustarse mejor que la complejidad acústica y los índices bioacústicos como indicadores de la conservación del hábitat en este estudio. Los índices acústicos revelaron que las matrices circundantes de las áreas protegidas tienen un impacto en los entornos acústicos. Animamos a los investigadores y a los responsables de la toma de decisiones a interpretar cuidadosamente los índices acústicos a la hora de evaluar los hábitats que muestren un mayor valor en energía o actividad acústica, ya que esto podría no reflejar necesariamente un alto nivel de biodiversidad o de conservación del hábitat. Asimismo, destacamos la importancia de preservar las matrices boscosas inalteradas alrededor de las áreas protegidas, ya que son importantes para mantener la diversidad acústica.