Using soundscape recordings to estimate bird species abundance, richness, and composition

ABSTRACT Point counts are the most frequently used technique for sampling bird populations and communities, but have well-known limitations such as inter- and intraobserver errors and limited availability of expert field observers. The use of acoustic recordings to survey birds offers solutions to these limitations. We designed a Soundscape Recording System (SRS) that combines a four-channel, discrete microphone system with a quadraphonic playback system for surveying bird communities. We compared the effectiveness of SRS and point counts for estimating species abundance, richness, and composition of riparian breeding birds in California by comparing data collected simultaneously using both methods. We used the temporal-removal method to estimate individual bird detection probabilities and species abundances using the program MARK. Akaike's Information Criterion provided strong evidence that detection probabilities differed between the two survey methods and among the 10 most common species. The probability of detecting birds was higher when listening to SRS recordings in the laboratory than during the field survey. Additionally, SRS data demonstrated a better fit to the temporal-removal model assumptions and yielded more reliable estimates of detection probability and abundance than point-count data. Our results demonstrate how the perceptual constraints of observers can affect temporal detection patterns during point counts and thus influence abundance estimates derived from time-of-detection approaches. We used a closed-population capture–recapture approach to calculate jackknife estimates of species richness and average species detection probabilities for SRS and point counts using the program CAPTURE. SRS and point counts had similar species richness and detection probabilities. However, the methods differed in the composition of species detected based on Jaccard's similarity index. Most individuals (83%) detected during point counts vocalized at least once during the survey period and were available for detection using a purely acoustic technique, such as SRS. SRS provides an effective method for surveying bird communities, particularly when most species are detected by sound. SRS can eliminate or minimize observer biases, produce permanent records of surveys, and resolve problems associated with the limited availability of expert field observers. Los conteos por punto son la técnica más utilizada para muestrear poblaciones y comunidades de aves, pero tienen limitaciones tales como los errores intra- e inter-observador y la escasa disponibilidad de observadores expertos. Una solución a estas limitaciones es el uso de grabaciones en el campo para censar aves. Diseñamos un sistema de grabación de paisajes sonoros, SRS (por sus siglas en inglés), que combina un sistema de grabación de cuatro canales discretos con un sistema de reproducción cuadrafónica para el censado de comunidades de aves. Comparamos la efectividad del SRS y la de los conteos por punto para estimar la abundancia, riqueza y composición de comunidades de aves en hábitats riparios en California, comparando los datos colectados simultáneamente con ambas técnicas. Utilizamos el método de remoción-temporal para estimar la probabilidad de detección de individuos y abundancia de especies utilizando el programa MARK. El Criterio de Información Akaike proveyó evidencia sustancial de que existen diferencias en la probabilidad de detección entre ambos métodos y entre las 10 especies más comunes de aves. La probabilidad de detección de aves resultó mayor cuando se escucharon las grabaciones del SRS en el laboratorio que durante los conteos por punto en el campo. Además, los datos tomados con la técnica SRS demostraron estar mejor adaptados a los supuestos del modelo de remoción-temporal y ofrecieron estimados más confiables de abundancia y de probabilidad de detección que los datos de conteos por puntos. Nuestros resultados demuestran cómo la percepción de los observadores puede afectar los patrones de detección temporal durante los conteos por punto, influyendo en las estimaciones de abundancia derivadas de procedimientos de tiempo de detección. Utilizamos el método de captura-recaptura de población cerrada para calcular las estimaciones de jackknife de riqueza de especies y la probabilidad de detección de especies para SRS y conteos por punto, utilizando el programa CAPTURE. Ambos tuvieron índices de riqueza de especies y probabilidades de detección similares. Sin embargo, los métodos difirieron en la composición de especies detectadas basados en el índice de similitud de Jaccard. La mayoría de los individuos detectados durante los conteos por punto (83%) vocalizaron al menos una vez durante el periodo de censado, y estuvieron disponibles para ser detectados utilizando una técnica acústica, como SRS. La técnica SRS provee un método efectivo para censar comunidades de aves, particularmente cuando la mayoría de las especies son detectadas por sus sonidos. El SRS puede eliminar o minimizar los sesgos del observador, producir registros permanentes de los censos, y resolver problemas asociados a la limitada disponibilidad de expertos en el campo.