Details

Autor(en) / Beteiligte

• Werber, Yuval
• Sextin, Hadar
• Yovel, Yossi
• Sapir, Nir

Titel

BATScan: A radar classification tool reveals large‐scale bat migration patterns

Ist Teil von

• Methods in ecology and evolution, 2023-07, Vol.14 (7), p.1764-1779

Ort / Verlag

London: John Wiley & Sons, Inc

Erscheinungsjahr

2023

Quelle

Wiley Online Library All Journals

Beschreibungen/Notizen

• Bat movement and behaviour are still mostly understudied over large scales. High‐altitude, nocturnal activity makes visual identification of bats from the ground virtually impossible, dramatically hindering our ability to study their movement ecology. Despite the wide use of radar in aeroecology, its application to study specific taxa is limited due to incomplete target classification abilities. BATScan is a bat classifier for vertical‐looking radar data, which enables identifying bats and characterizing their unique aeroecology. We constructed the classifier using data from 10 radar deployments, covering a wide range of habitats on a central bird migration flyway over a 7‐year period, comprising ~18 million observations. We analysed animal migration above the Hula Valley, home to over 30 species of bats spanning a range of 5–150 g in size and exhibiting a variety of ecological characteristics. We distinguished bat‐labelled radar echoes for training according to phenology, morphology and movement ecology of bats, birds and insects. Several non‐bat datasets were constructed and joined to train classifiers under increasing levels of difficulty. Class imbalance in the resulting training data was handled using a generative adversarial network for up‐sampling the much smaller bat dataset. The resulting classification tool reached a high level of accuracy and precision, and was further scrutinized with an extensive set of ecological validations. Bats perform seasonal migrations over long distances, but little is known about the spatial and temporal characteristics of this movement, and the ability to study it at a large scale has so far been limited. We present the Israeli BATScan dataset, containing over 60,000 bat observations spanning the entire country and representing multiple habitats. Using this data, we produce an unprecedented large scale, highly detailed documentation of the yearly movements of bats on a major migration flyway, and distinguish this pattern from bird migration over space and time. So far, radar aeroecology dealt primarily with birds, increasingly with insects, and only rarely with bats. We present BATScan, a classification tool that can incorporate bats into the framework of radar aeroecology to finally enable a comprehensive description of animal aeroecology. אבסטרקט בשנים האחרונות השימוש במכ”מ לחקר בעלי חיים אוויריים איפשר לענות על שאלות אקולוגיות בסיסיות בזמן ובמרחב בפירוט חסר תקדים. יחד עם זאת, עד כה טרם ניתן היה להפריד בין החזרי מכ”ם מציפורים ומעטלפים, ובכך הוגבלה מאוד האפשרות לבחינת השפע, התפוצה והתנועה של עטלפים והשלכותיהם היישומיות הנוגעות להאבקה, הפצת זרעים ושמירת טבע. כתוצאה מכך, הידע שלנו על קבוצה חשובה זו של יונקים מוגבל מאוד. במסגרת פרויקט מחקר זה, פיתחנו את ה‐BATScan שהינו המסווג הראשון שפותח אי פעם לזיהוי עטלפים במידע מכ”מי. מסווג זה מבוסס בינה מלאכותית ונבנה תוך שימוש במאגר מידע ייחודי שנאסף ע”י מכ”ם אנכי שהוצב במוקד מחקרי החולה, בסמוך לאגמון החולה. תהליך איסוף המידע ובניית המסווג נעשו על בסיס מידע שנאסף בתקופה בה הפעילות האווירית של ציפורים בלילה היא מינימלית, בשילוב סינונים מבוססי צורה ותנועה. תצפיות עטלפים בודדו על בסיס זמני פעילות, ביומכאניקה של תנועת כנפיים וגודל. BATScan מגיע לרמות דיוק גבוהות (מעל 90%) ועבר בהצלחה סדרת ולידציות חיצוניות. מסווג זה שימש ליצירה של מסד נתונים ייחודי בעולם של כ‐60,000 עטלפים אשר נאסף באמצעות שימוש במכ”מים האנכיים שהוצבו בעשרה מקומות שונים בארץ לאורך שבע השנים האחרונות. מסד נתונים זה מציג לראשונה בעולם דפוס תנועה מלא של עטלפים לאורך כל חודשי השנה. מצאנו כי היקף נדידת העטלפים מהווה כ‐ 10‐25% מהיקף נדידת ציפורי השיר בישראל וכן שלנדידת העטלפים יש פנולוגיה שונה מנדידת הציפורים. נדידת העטלפים מתחילה מאוחר יותר ביחס לנדידת הציפורים בשתי עונות הנדידה, וכן שעונות הנדידה קצרות יותר ביחס לציפורים. בנוסף נצפה כי טווח הגבהים בו עטלפים נודדים (200‐600 מטר מעל פני הקרקע) צר יותר מטווח הנדידה של ציפורי שיר (100‐1,000 מטר מעל פני הקרקע). יישום מסווג העטלפים שפותח במסגרת פרויקט זה על נתוני מכ”ם מאתרים נוספים בעולם צפוי לייצר מסד נתונים עולמי ובכך לחולל מהפכה בהבנתנו את האקולוגיה האווירית של קבוצה זו.