利用参与式科学数据指导跨境迁徙鸟类的保护工作：以中美洲五大森林为例

《Biological Psychiatry》：Leveraging participatory science data to guide cross-border conservation of migratory birds: A case study from Mesoamerica's Five Great Forests

　　全球候鸟保护关键站点与跨国合作机制研究，利用eBird平台数据量化中美洲五大森林（5GF）对16种候鸟全球种群20%-46%的支持作用，及24种鸟类越冬期重要性。揭示美国东北部、安大略、明尼苏达等关键繁殖区与5GF的生态关联，提出基于数据驱动的跨国保护投资工具。

　　随着全球范围内迁徙物种的灭绝风险不断上升，保护这些物种在全年周期中使用的重要栖息地变得尤为紧迫。迁徙物种在迁徙过程中需要多个关键区域进行休息、补充能量、生存和繁殖，这些区域的保护对于维持种群数量至关重要。然而，目前对这些区域如何支持迁徙种群以及它们在不同季节之间的联系了解仍然有限，这制约了有效的保护行动。本研究聚焦于中美洲的“五大森林”（5GF），这些是该地区面积最大、且面临严重威胁的森林，旨在展示如何利用eBird这一参与式科学平台的数据来评估迁徙鸟类的非繁殖栖息地的重要性，并识别中美洲与北美之间的“管理联系”，即基于共享物种的种群集中度所建立的跨区域关联。

我们发现，5GF支持了16种北美-南美迁徙鸟类全球种群的20%-46%，并支持了另外24种物种全球种群的10%以上，这些数据均是在非繁殖季节得出的。与5GF具有管理联系的关键繁殖地包括美国东北部的森林区域、安大略省和魁北克省、明尼苏达州和威斯康星州、密西西比河三角洲和阿巴拉契亚地区，以及德克萨斯州的山地地区。这些区域的森林覆盖密集，为迁徙鸟类提供了重要的繁殖场所。我们的研究结果不仅提供了5GF作为迁徙鸟类保护关键节点的证据，还提供了一种基于数据的沟通工具，有助于引导国际投资和合作，保护这些对迁徙鸟类至关重要的区域。更广泛地看，我们展示了如何利用参与式科学数据，识别共享物种的跨境联系，从而加速迁徙鸟类的联合栖息地管理。

迁徙鸟类的保护需要国际间的协作，因为在一个迁徙周期中的行动可能无法实现保护目标，如果其他地区存在未被解决的威胁。近年来，北美和拉丁美洲及加勒比地区的机构和组织逐渐认识到这一点，开始投资于跨境合作，以保护那些在非繁殖季节面临威胁的栖息地。然而，这些地区的保护组织在确定投资方向和建立合作伙伴关系方面仍缺乏明确的指导，特别是在资源有限的情况下如何兼顾多种物种的保护。因此，开发一种数据驱动的工具，能够明确高影响区域并连接潜在的跨境合作伙伴，对于推动更协调和有效的保护行动至关重要。

迁徙路径的研究通常依赖于对个体动物的追踪，但这种方法存在样本量小和空间覆盖偏差的问题，尤其是对全球北半部地区的覆盖不足，这限制了对种群层面的推断，并可能导致关键栖息地被忽视。基因组方法虽然能够提供更广泛的信息，了解不同季节之间亚种群的联系，但这些方法成本较高，且同样面临地理偏差的挑战。因此，对于那些需要管理多个优先保护物种的组织来说，从多物种的角度来研究栖息地的联系尤为重要。这不仅有助于识别关键景观，还能够支持不同季节中多种迁徙物种的保护需求。

随着参与式科学项目收集的生物多样性数据不断增加，结合计算方法和科技的进步，如eBird平台的使用和机器学习技术的应用，可以填补一些信息空白，从而加速跨境保护。这些数据已被证明在识别迁徙物种的关键栖息地和时间方面具有革命性作用，并在指导决策过程中发挥了重要作用。迁徙鸟类可能是其中最受益于全年周期数据的物种，主要是通过全球性的eBird平台，该平台已收集了超过20亿条鸟类观察记录，由超过100万的观察者提交。利用这些数据，结合先进的统计和机器学习方法，可以每周估算鸟类种群在整体分布范围内的相对丰度。对于北美-南美迁徙鸟类来说，这些物种在繁殖季节时主要在北美活动，而在冬季则迁徙到拉丁美洲和加勒比地区。因此，eBird提供的空间和时间明确的数据有助于识别这些物种在不同季节中使用的栖息地。

北美自1970年以来，已失去419种迁徙鸟类总计25亿只（Rosenberg等，2019）。栖息地的丧失和退化是明确且持续的威胁（UNEP-WCMC，2024）。特别值得关注的是，中美洲和南美洲的热带阔叶林正在迅速减少，这对许多迁徙鸟类的非繁殖季节生存至关重要。在中美洲，五大森林自2000年以来面积减少了5%-30%，主要原因是非法牛牧场的扩张，这种扩张往往与有组织犯罪相关（Wildlife Conservation Society，2021）。从2002年至2023年，这五大森林中有四个的面积与长期的森林砍伐热点重叠，而新的或加剧的热点则影响了另外4%-13%的面积。五大森林包括墨西哥、伯利兹和危地马拉的马雅雨林；洪都拉斯和尼加拉瓜的莫斯基亚；尼加拉瓜和哥斯达黎加的印第奥马伊兹-托图戈罗；哥斯达黎加和巴拿马的拉阿米斯塔德；以及巴拿马和哥伦比亚北部的达里恩。这些森林的总面积相当于美国弗吉尼亚州，涵盖了从低地雨林到高山沼泽和沿海红树林等多种生境。这些森林可能在迁徙鸟类的保护中占据不成比例的重要地位，因为每年有五亿只迁徙鸟类通过中美洲狭窄的陆桥迁徙，其中许多在该地区度过冬季。

尽管保护这些日益缩小的森林的跨境努力至关重要，但关于它们对迁徙鸟类的重要性以及共享物种如何连接五大森林与北美保护合作伙伴的具体信息仍然有限。因此，本研究展示了如何灵活运用参与式科学数据，以指导迁徙鸟类的跨境保护合作。通过以五大森林为非繁殖期的案例研究，我们展示了如何利用eBird平台的数据来量化一个地点对迁徙种群的重要性，并绘制出那些依赖该地点的物种在繁殖季节中的集中区域。我们还展示了这一方法的灵活性，通过绘制那些在两个美国州繁殖的鸟类在非繁殖季节中的集中区域。具体来说，我们进行了以下工作：（1）估算迁徙鸟类种群在五大森林中非繁殖期或迁徙期的全球种群比例；（2）可视化那些在五大森林中集中分布的迁徙鸟类在北美的繁殖区域；（3）识别那些在康涅狄格州和密苏里州繁殖的物种在非繁殖期的关键区域；（4）识别与五大森林对应的北美繁殖区域中的鸟类保护组织。这些工作的综合展示了五大森林对迁徙鸟类的重要性，并提供了一种数据驱动的工具，用于优先保护和沟通，以指导国际上对鸟类多样性的管理。

本研究还强调了数据在迁徙鸟类保护中的重要性。通过利用eBird平台的大量数据，结合先进的统计和机器学习方法，我们能够每周估算迁徙鸟类在整体分布范围内的相对丰度。这种估算方法为识别迁徙鸟类在不同季节中的关键栖息地提供了强有力的支持。例如，我们发现某些物种的全球种群在五大森林中的比例高达40%，甚至有16种物种的全球种群比例超过20%。这些物种中包括一些具有高保护价值的物种，它们的生存状况直接影响到迁徙鸟类的种群稳定。通过这些数据，我们能够更清晰地识别出哪些物种的全球种群依赖于五大森林，并据此确定哪些区域在迁徙鸟类的保护中具有优先地位。

此外，我们还关注了迁徙鸟类在繁殖季节的分布情况。通过将五大森林的非繁殖期数据与北美繁殖期的数据进行对比，我们能够识别出那些在五大森林中集中分布的迁徙鸟类在北美的繁殖区域。这些区域通常包括美国东北部的森林覆盖密集地区，以及密苏里州、康涅狄格州等地方。通过这些数据，我们不仅能够识别出迁徙鸟类在不同季节中的关键栖息地，还能够为保护这些栖息地提供具体的指导。例如，某些物种在五大森林中的非繁殖期种群比例较高，而在北美的繁殖期种群集中度也显著。这种跨季节和跨区域的关联为迁徙鸟类的保护提供了重要的信息，有助于制定更全面的保护策略。

我们的研究结果还表明，如果不投资于中美洲五大森林的保护，北美迁徙鸟类的保护工作将面临严峻挑战。五大森林不仅是迁徙鸟类的重要栖息地，同时也是全球范围内的关键生态节点。通过识别这些森林与北美繁殖区域之间的管理联系，我们能够更有效地引导国际投资和合作，确保这些关键区域得到充分保护。这种管理联系不仅有助于迁徙鸟类的保护，还能够促进其他生态系统的可持续发展，为全球生物多样性保护提供新的思路和方法。

总的来说，本研究通过分析eBird平台的数据，展示了如何利用参与式科学方法来识别迁徙鸟类的跨境联系，从而推动更协调和有效的保护行动。这些数据不仅提供了迁徙鸟类在不同季节中的关键栖息地信息，还能够帮助保护组织确定投资方向和合作伙伴关系。通过这些信息，我们可以更清晰地了解哪些区域对迁徙鸟类的生存至关重要，以及如何通过国际合作来保护这些区域。这种基于数据的沟通工具为迁徙鸟类的保护提供了强有力的支持，有助于制定更加科学和系统的保护策略。同时，我们也认识到，参与式科学数据在迁徙鸟类保护中的应用潜力巨大，未来可以进一步拓展，以覆盖更多物种和区域，为全球生物多样性保护做出更大的贡献。