Contributor and city concentration shape apparent urban differences in the call–song balance of a global sound archive

Résumé Technique : La concentration des contributeurs et des villes façonne les différences urbaines apparentes dans l'équilibre chant/cri d'une archive sonore mondiale

Problématique
Les archives sonores opportunistes, telles que Xeno-canto, fournissent de nombreux enregistrements de vocalisations d'oiseaux mais souffrent d'un échantillonnage non standardisé. Les contributeurs varient en termes d'espèces, de localisations, de saisons et de types de vocalisations enregistrés. Bien qu'il soit connu que les environnements urbains modifient la communication des oiseaux (par exemple, le bruit masquant les signaux, la lumière artificielle affectant la physiologie), il reste incertain de savoir si les différences observées dans l'équilibre entre « cris » (calls) et « chants » (songs) dans les grands ensembles de données reflètent de véritables changements biologiques ou sont des artefacts de biais d'échantillonnage. Plus précisément, l'étude examine si les gradients urbains apparents dans la probabilité qu'un enregistrement soit étiqueté comme un cri plutôt que comme un chant sont dictés par la structure sous-jacente des chevauchements contributeur-site plutôt que par des réponses spécifiques aux espèces.

Méthodologie
Les auteurs ont analysé 66 741 enregistrements de 227 espèces dans 115 pays, provenant de Xeno-canto. La variable de réponse était le type de vocalisation assigné par le téléchargeur (cri vs chant), dérivé de métadonnées tokenisées.

• Définition du gradient urbain : Les enregistrements ont été assignés à un gradient de proximité de la ville à cinq niveaux (rural, suburbain, urbain, centre-ville, cœur de grande ville) basé sur la distance de grand cercle vers la ville la plus proche ayant une population $\ge$ 100 000, avec une stratification supplémentaire par seuils de population ($\ge$ 500 000 et $\ge$ 1 000 000) pour les catégories de cœur de ville.
• Modélisation statistique :
  • Gradients au niveau de l'espèce : Des régressions logistiques ont été ajustées pour chaque espèce afin d'estimer la pente de la probabilité de cri par rapport au score urbain. Ces pentes ont été synthétisées à l'aide de méta-analyses à effets fixes et aléatoires.
  • Variance et pondération : Les erreurs types ont été calculées à l'aide d'estimations basées sur les modèles et d'erreurs types de type sandwich groupées par contributeur pour tenir compte de la non-indépendance des enregistrements provenant d'un même observateur.
  • Contrastes catégoriels : Des modèles logistiques avec effets fixes d'espèce, de mois et de latitude ont été utilisés pour comparer des niveaux urbains spécifiques aux bases rurales.
  • Décomposition : Les auteurs ont décomposé les différences globales entre zones rurales et cœurs de grandes villes en composantes de « composition » (changements dans le mélange d'espèces) et de « sein de l'espèce » (changements dans les proportions d'étiquetage) en utilisant des techniques de standardisation.
  • Analyse de sensibilité et d'influence : L'étude a employé des contrôles diagnostiques approfondis, incluant :
    • La suppression de contributeurs et de villes spécifiques à haut volume.
    • La suppression aléatoire et par correspondance de blocs d'enregistrements.
    • Des analyses appariées (Mantel–Haenszel) restreintes aux strates où le même contributeur a enregistré la même espèce à la fois en milieu rural et urbain.
    • Une méta-analyse phylogénétique utilisant les topologies de BirdTree.
    • Une décomposition de l'exposition séparant la variation intra-contributeur de la variation inter-contributeur.

Résultats clés

• Contraste urbain apparent : Dans une comparaison rural–cœur de grande ville portant sur 73 espèces, l'odds ratio (OR) ajusté (espèce, mois et latitude) pour qu'un enregistrement soit un cri est de 1,59 (IC 95 % 1,06–2,39).
• Concentration des contributeurs : Trois contributeurs dans trois villes (Séville, Paris, Berlin) ont fourni 526 des 983 enregistrements utilisables en cœur de grande ville (53,5 %). Ces contributeurs présentaient des parts de cris élevées (0,80–0,84) par rapport à la moyenne rurale (0,53).
• Impact de la suppression :
  • L'exclusion des 526 enregistrements de ces trois contributeurs dans les cœurs de grandes villes a réduit l'OR ajusté à 1,04 (0,71–1,54).
  • L'exclusion de tous les enregistrements (ruraux et cœurs de grandes villes) de ces trois contributeurs a produit un OR de 1,05 (0,72–1,55).
  • La suppression aléatoire de 526 enregistrements de cœurs de grandes villes (sans cibler de contributeurs spécifiques) n'a pas réduit l'OR à ce niveau, indiquant l'influence spécifique des blocs contributeur–ville.
• Composition des espèces vs Changement intra-espèce : L'écart observé dans la part de cris entre les milieux ruraux et les cœurs de grandes villes (0,187) était largement dicté par les contributeurs spécifiques. Lorsque ces contributeurs ont été exclus, l'écart est tombé à 0,066, et la composante de composition de la différence est devenue négligeable.
• Analyse appariée : Une analyse appariée par contributeur et espèce, restreinte à 54 strates informatives contenant 413 enregistrements en cœur de grande ville, a produit un OR de 0,85 (0,58–1,23), suggérant l'absence d'effet urbain significatif lorsque l'on contrôle les combinaisons spécifiques observateur–espèce.
• Hétérogénéité et pondération : Une hétérogénéité significative ($I^2$) existait parmi les pentes des espèces. La pondération par précision a fortement favorisé quelques espèces avec de grands échantillons ; le regroupement par contributeur a augmenté les erreurs types pour ces espèces, modifiant les poids méta-analytiques et réduisant la taille effective de l'échantillon.
• Signal phylogénétique : Le paramètre du signal phylogénétique ($\lambda$) a été estimé à 0,00 sous les variances groupées par contributeur, suggérant que l'hétérogénéité résiduelle n'était pas fortement structurée phylogénétiquement dans ce jeu de données spécifique.

Contributions clés

1. Quantification du biais d'échantillonnage : L'article démontre qu'un fort gradient urbain apparent dans les étiquettes de vocalisation est concentré dans un petit nombre de blocs contributeur–ville.
2. Cadre méthodologique pour l'analyse d'archives : Il introduit une suite d'outils de diagnostic pour les archives de science citoyenne, comprenant :
   • L'identification explicite des structures de réseau contributeur–ville (graphes bipartites).
   • Des comparaisons d'influence de blocs ciblées (suppression de contributeurs spécifiques vs suppression aléatoire).
   • La décomposition de l'exposition en composantes intra- et inter-contributeurs.
   • Des diagnostics d'appariement pour quantifier le support disponible pour l'inférence causale.
3. Réévaluation des tendances acoustiques urbaines : L'étude suggère que les affirmations larges sur les changements de l'équilibre cri–chant en milieu urbain peuvent être sensibles à la composition spécifique de l'archive et aux habitudes d'enregistrement de quelques observateurs dominants.

Signification et affirmations
Les auteurs affirment que leurs résultats « localisent le contraste observé dans les cœurs de grandes villes dans un petit nombre de blocs contributeur–ville et quantifient le chevauchement disponible pour la comparaison ». Ils soutiennent que la concentration des contributeurs-sites, l'historique de récupération et les structures de dépendance sont des « composantes informatives de l'analyse ornithologique basée sur les archives ».

L'article ne prétend pas que les environnements urbains n'ont aucun effet sur les vocalisations des oiseaux ; il affirme plutôt que, dans cet archive mondiale spécifique, le contraste observé dépend fortement d'une structure d'échantillonnage non représentative. L'étude souligne qu'il est essentiel de rapporter la concentration des contributeurs-sites ainsi que le chevauchement apparié pour établir une base reproductible pour l'évaluation des grands ensembles de données collectés par des volontaires. Les conclusions mettent en évidence que, sans tenir compte de la structure des observateurs, les modèles écologiques apparents dans les archives opportunistes peuvent refléter des artefacts d'échantillonnage.