语言

资讯中心

了解清数新闻,掌握AI前沿资讯

鸟类监测和评估的数据分析方法
时间:2024-12-04 08:31:09 点击:


图片处理-2023-12-6.jpg


1. 描述性统计分析

1) 鸟类种类和数量

o 计算物种丰富度:通过统计监测期间记录到的鸟类物种数量,简单描述栖息地的生物多样性。例如,可以用物种数来表示不同区域或不同时期栖息地内鸟类的丰富程度。同时,还可以计算香农 - 威纳多样性指数(Shannon - Wiener Diversity Index),它综合考虑了物种数量和每个物种的相对多度,公式为,其中是物种总数,是第个物种的个体数占总个体数的比例。该指数越高,表明栖息地的鸟类多样性越丰富。

o 分析数量变化趋势:对于每种鸟类的数量,制作时间序列图,直观地展示数量随时间(如不同季节、年份)的变化情况。计算数量的平均值、中位数、最大值和最小值等统计量,了解数量的集中趋势和波动范围。例如,如果某种鸟类的平均数量逐年下降,可能意味着栖息地质量在恶化或者存在其他外部威胁。

2) 鸟类行为数据

o 觅食行为量化:记录鸟类每次觅食的时间、地点、食物种类和获取食物的成功率。计算觅食成功率的平均值和标准差,以评估鸟类获取食物的难易程度。例如,觅食成功率高说明栖息地食物资源充足或者分布合理。同时,分析觅食地点的分布规律,确定鸟类偏好的觅食区域,这些区域的环境特征可能对食物资源的获取非常重要。

o 繁殖行为指标分析:对于繁殖行为相关的数据,如筑巢数量、产卵数量、孵化率和幼鸟成活率等,计算各指标的平均值和变化范围。比较不同年份或不同区域之间这些指标的差异,以评估栖息地对鸟类繁殖的适宜性。例如,孵化率和幼鸟成活率的下降可能暗示栖息地存在巢穴被破坏、食物短缺或者天敌增多等问题。

2. 相关性分析

1) 鸟类与环境因素:分析鸟类的种类、数量和行为与栖息地环境因素(如植被覆盖度、水体质量、气象条件等)之间的相关性。例如,使用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient)来衡量鸟类数量与植被覆盖度之间的线性关系。如果相关系数为正且显著,说明鸟类数量与植被覆盖度呈正相关,即植被覆盖度越高,鸟类数量可能越多。同样,可以分析鸟类觅食行为与食物资源丰富度之间的关系,或者繁殖行为与栖息地隐蔽性和安全性之间的关系。

2) 不同鸟类物种之间的相互关系:研究不同鸟类物种之间的竞争、共生或捕食关系。例如,通过观察和统计不同鸟类在同一觅食区域出现的频率和行为,分析它们之间是否存在食物竞争关系。如果两种食性相似的鸟类在同一区域的数量变化呈现负相关,可能暗示它们之间存在竞争关系。

3. 差异性分析

1) 不同区域对比:将栖息地划分为不同的区域(如核心区、缓冲区、边缘区),或者比较不同的栖息地斑块之间鸟类监测数据的差异。可以使用方差分析(ANOVA)或非参数检验(如 Kruskal - Wallis 检验)来检验不同区域之间鸟类种类、数量或行为是否存在显著差异。例如,通过比较发现核心区的鸟类种类和数量明显多于边缘区,这可能提示边缘区受到更多的人为干扰或者环境条件较差。

2) 不同时间对比:分析不同季节、年份或时间段之间鸟类监测数据的差异。例如,使用 t 检验(对于两组数据)或重复测量方差分析(对于多组数据)来比较春季和秋季迁徙期间鸟类数量的变化。如果发现某一年份鸟类数量显著减少,需要进一步分析当年可能影响鸟类的因素,如气候变化、栖息地破坏或者食物短缺等。

4. 聚类分析和主成分分析

1) 聚类分析(Clustering Analysis)

o 对鸟类进行分类:根据鸟类的生态习性(如食性、栖息环境、迁徙习性等)和监测数据中的行为特征,将鸟类分为不同的类群。例如,通过聚类分析可以将以水生昆虫为食、喜欢在水边栖息的鸟类归为一类,而将以植物种子为食、在树林中栖息的鸟类归为另一类。这种分类有助于更好地理解栖息地内鸟类的生态结构和功能。

o 对栖息地区域进行分类:依据环境特征和鸟类分布情况,对栖息地的不同区域进行聚类。例如,将植被茂密、鸟类种类丰富的区域聚为一类,而将受人类干扰较大、鸟类种类较少的区域聚为另一类。这可以为栖息地的分区管理和保护提供依据。

2) 主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)

o 简化数据结构:主成分分析可以将多个相关的鸟类监测指标(如鸟类数量、行为频率、环境因子等)转化为少数几个综合指标(主成分)。这些主成分能够解释原始数据的大部分变异,从而简化数据结构,便于理解和分析。例如,通过 PCA 可以发现,前几个主成分可能分别代表了鸟类的食物资源、栖息环境安全性和人类干扰程度等方面的综合信息。

o 识别关键因素:根据主成分的贡献率和载荷矩阵,可以识别对栖息地质量和鸟类生存影响最大的因素。例如,如果第一主成分主要与植被覆盖度、食物资源丰富度等指标相关,且贡献率较高,那么可以认为这些因素是影响鸟类生存和栖息地质量的关键因素。

5. 生存分析和预测模型

1) 生存分析(Survival Analysis)

o 鸟类个体生存概率评估:对于标记过的鸟类个体,可以利用生存分析方法(如 Kaplan - Meier 法)来估计其在栖息地内的生存概率随时间的变化情况。分析影响鸟类生存的因素,如环境条件、疾病感染、天敌威胁等。例如,通过生存分析发现,在栖息地内靠近污染源的鸟类个体生存概率较低,这可以为改善栖息地环境和保护鸟类提供针对性的建议。

o 繁殖成功率预测:结合繁殖行为数据和环境因素,预测鸟类的繁殖成功率。例如,建立逻辑回归模型(Logistic Regression Model),将筑巢成功率、孵化率、幼鸟成活率等作为因变量,将栖息地环境因子(如植被高度、温度、湿度等)作为自变量,预测在不同环境条件下鸟类的繁殖成功概率。

2) 预测模型(Prediction Model)

o 鸟类数量预测:根据历史监测数据和环境变化趋势,建立时间序列预测模型(如 ARIMA 模型 - 自回归综合移动平均模型)或基于机器学习的预测模型(如随机森林、支持向量机等),预测未来鸟类的种类、数量和分布变化情况。例如,利用栖息地的植被生长模型和气象预测数据,结合鸟类与环境的关系模型,提前预测在气候变化或栖息地改造情况下鸟类数量的变化趋势,为栖息地管理和保护提供前瞻性的决策支持。


0532-58717758

扫一扫
关注公众号

扫一扫关注公众号