[論文レビュー] Trends in bird abundance differ among protected forests but not bird guilds

Jeffrey W. Doser, Aaron S. Weed+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2020

Wildlife Ecology and Conservation参考文献 103被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、2006–2019年にかけて北東部アメリカの8つの国立公園における鳥の個体数動向を推定するために、新規の階層的マルチスプライス・マルチリージョン除去サンプリングモデルを開発した。公園間で動向に大きなばらつきが見られたが、鳥のグループ（グリッド）は類似した反応を示し、各公園内におけるコミュニティ全体に、地域の森林状態が広く影響していることを示しており、森林被覆率が個体数に最も強い正の影響を与えることが分かった。

ABSTRACT

Improved monitoring and associated inferential tools to efficiently identify declining bird populations, particularly of rare or sparsely distributed species, is key to informed conservation and management across large spatio-temporal regions. We assess abundance trends for 106 bird species in a network of eight national park forests located within the northeast USA from 2006-2019 using a novel hierarchical model. We develop a multi-species, multi-region removal sampling model that shares information across species and parks to enable inference on rare species and sparsely sampled parks and to evaluate the effects of local forest structure. Trends in bird abundance over time varied widely across parks, but species showed similar trends within parks. Three parks (Acadia, Marsh-Billings-Rockefeller, and Morristown) decreased in bird abundance across all species, while three parks (Saratoga, Roosevelt-Vanderbilt, and Weir-Farm) increased in abundance. Bird abundance peaked at medium levels of basal area and high levels of percent forest and forest regeneration, with percent forest having the largest effect. Variation in these effects across parks could be a result of differences in forest structural stage and diversity. Our novel hierarchical model enables estimates of abundance at the network, park, guild, and species levels. We found large variation in abundance trends across parks but not across bird guilds, suggesting that local forest condition may have a broad and consistent effect on the entire bird community within a given park. Management should target the three parks with overall decreasing trends in bird abundance to further identify what specific factors are driving observed declines across the bird community. Understanding how bird communities respond to local forest structure and other stressors is crucial for informed and lasting management.

研究の動機と目的

• . 8つの国立公園からなるネットワークにおける、森林鳥の個体数の時空間的動向を評価すること。
• . 地域の森林構造（特に基底面積、森林再生、森林被覆率）が、鳥の個体数に与える影響を評価すること。
• . 稀少種やサンプリングが少ない公園の推定を可能にする、新規の階層的モデリングフレームワークを開発すること。
• . 鳥のグループ（例：昆虫食、果実食）が環境変化に一様に反応するのか、それとも管理施策を特定の機能的グループに向けたほうがよいのかを特定すること。
• . 保護活動の対象となる保存介入を講じる必要がある、個体数が著しく減少している公園を同定すること。

提案手法

• . 稀少種やサンプリングが少ない種の推定を改善するために、種と公園の両方で情報を共有するマルチスプライス・マルチリージョン除去サンプリングモデルを開発した。
• . 不完全な検出を考慮し、不確実性の評価を含めた個体数推定を行うために、ベイズ階層モデルを適用した。
• . 時間的経過に伴う種固有の個体数動向をモデル化し、空間的に変化する共変量（基底面積、再生、1km圏内の森林被覆率）を組み込んだ。
• . モデルのパラメータと動向推定のための後方予測に、マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）法を用いた。
• . 種（コミュニティ）と公園（地域）の両方で情報を共有することで、個体数推定の精度を向上させ、不確実性を低減した。
• . 後方予測チェックと交差検証を用いて、モデルの適合度と感度を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 . 北東部アメリカの異なる国立公園間で、鳥の個体数動向に有意な差が見られるか？
• RQ2 . 鳥のグループ（例：昆虫食、果実食）は、公園全体で一貫した個体数動向を示すのか、それとも環境変化に異なる反応を示すのか？
• RQ3 . 基底面積、森林再生、森林被覆率といった森林構造的特徴が、ネットワーク全体の鳥の個体数に与える相対的影響は何か？
• RQ4 . 階層的モデリングフレームワークは、広大な空間的・時間的スケールで、希少種や検出が少ない鳥種の個体数動向を効果的に推定できるか？
• RQ5 . どの公園で鳥の個体数が一貫して減少しており、同じ森林構造指標が共通しているにもかかわらず、その減少の原因は何か？

主な発見

• . アーディア国立公園（ACAD）、マーシュ・ビリングス・ローレンス国立公園（MABI）、モアリスタウン国立歴史公園（MORR）—の3つの公園で、すべての種において一貫した個体数の減少が観察された。
• . サラトガ国立歴史公園（SARA）、ルーズベルト＝ヴァンダービルト国立公園（ROVA）、ウィアーファーム国立公園（WEFA）—の3つの公園では、時間の経過とともに個体数の増加傾向が見られた。
• . 個体数は、基底面積が中程度の水準でピークに達し、森林被覆率が高い水準で高い値を示した。森林被覆率が個体数に最も大きな正の影響を与えた。
• . 森林再生は、個体数との間に弱く、一貫性のない関係を示し、唯一の公園（ROVA）でのみ有意な正の影響が認められた。
• . ACAD、MABI、MORRの個体数減少傾向は、森林構造の要因を超えた要因によって引き起こされた可能性が高く、MABIでは伐採、MORRでは暴風害とアッシュバッタの被害、ACADでは初期成熟期の生息地の喪失が主な要因と考えられる。
• . 階層的モデルは、希少種やデータが少ない場所に対しても、不確実性を伴った個体数推定を的確に可能にした。