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Comparison of audio recording system performance for detecting and monitoring songbirds

Authors

  • Robert S. Rempel,

    Corresponding author
    1. Centre for Northern Forest Ecosystem Research, Ontario Ministry of Natural Resources, Lakehead University Campus, Thunder Bay, Ontario, P7B5E1, Canada
      Email: rob.rempel@ontario.ca
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  • Charles M. Francis,

    1. Canadian Wildlife Service, Environment Canada, National Wildlife Research Centre, 1125 Colonel By, Ottawa, Ontario, K1A 0H3, Canada
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  • Jeffrey N. Robinson,

    1. Centre for Northern Forest Ecosystem Research, Ontario Ministry of Natural Resources, Lakehead University Campus, Thunder Bay, Ontario, P7B5E1, Canada
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  • Margaret Campbell

    1. Canadian Wildlife Service, Environment Canada, National Wildlife Research Centre, 1125 Colonel By, Ottawa, Ontario, K1A 0H3, Canada
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Email: rob.rempel@ontario.ca

Abstract

ABSTRACT Acoustic recording systems are being used more frequently to estimate habitat occupancy or relative abundance, and to monitor population trends over time. A potential concern with digital recording systems is that changes in technology could affect detectability of birds and cause bias in trend estimates based on counts of birds detected. We evaluated several currently available commercial recording systems ranging from low-cost multipurpose digital recorders to custom-designed wildlife recorders (US$250–$7000 price range) to examine possible differences among systems in species detection. We made recordings during Breeding Bird Surveys (BBS) counts using several units concurrently, and asked several expert birders to listen to the recordings in a factorial design. We found that birders detected, on average, 10% fewer species on some units compared to others, though there was high variance. Analysis of a subset of recordings, using spectrograms and repeated listening, suggested that ∼90% of species on each BBS stop could be clearly detected on all units. The remaining species could be identified on at least one unit, but were hard or impossible to detect on others. We found that the recording unit with the lowest empirical signal-to-noise-ratio (SNR) had the lowest number of birds detected on the BBS recordings, and that frequency-specific SNR differed among units. Missed detections were likely related to variation in internal noise and frequency-dependent sensitivity of the units, and were an issue for all systems regardless of price. We caution that researchers using recorders need to consider variation among recording systems in their study design, particularly for long-term monitoring programs.

RESUMEN

Los sistemas de grabación acústica se están usando mas frecuentemente para estimar ocupación de hábitat o abundancia relativa y para monitorear tendencias poblacionales a lo largo del tiempo. Una preocupación potencial con los sistemas de grabación digitales es que cambios en la tecnología pueden afectar la detección de las aves y ocasionar sesgos en las tendencias estimadas a partir de conteos de aves detectadas. Evaluamos muchos sistemas de grabación actualmente disponibles comercialmente que van desde sistemas de grabación digital multipropósito de bajo costo hasta diseños personalizados para grabar vida silvestre (US $250 –$7000 rango de precio) para examinar posibles diferencias entre sistemas en la detección de especies. Realizamos grabaciones durante conteos de BBS usando muchas unidades simultáneamente y realizando un diseño factorial le preguntamos a varios pajareros expertos que escucharan las grabaciones. Encontramos que los pajareros detectaron, en promedio, 10% menos especies en algunas unidades comparado con otras, aunque hubo una gran variación. Análisis de un subconjunto de las grabaciones, usando espectrogramas y repeticiones auditivas, sugieren que ∼90% de las especies en cada punto de grabación en los BBS puede ser claramente detectada en todas las unidades. Las especies ausentes pueden ser identificadas en al menos una de las unidades, pero fueron difíciles o imposible de detectar en otras unidades de grabación. Encontramos que las unidades de grabación con la mas baja señal empírica, señal de proporción de ruido (SPR), tuvo el menor numero de aves detectadas en las grabaciones en los BBS y que la frecuencia especifica de SNR vario entre unidades. La perdida de detecciones estuvo probablemente relacionadas por el ruido interno y la sensibilidad creada por la dependencia a las frecuencias en cada unidad, lo cual fue un problema para todos los sistemas sin importar el precio. Recomendamos a los investigadores que usan sistemas de grabación que necesitan considerar la variación entre sistemas de grabación en su diseño de estudio, particularmente en programas de monitoreo a largo plazo.

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