# 生物声学与被动生态监测 被动式生物多样性感知——自主生物声学记录仪、AI物种识别(BirdNET)与环境DNA宏条形码——将声音与水样转化为可规模化、可核验的生物多样性数据，用于保护、执法及TNFD企业自然风险披露。 Source: https://cn.bioecon.ru/technology/bioacoustics-passive-ecological-monitoring/ Updated: 2026-08-18 ## 概述与价值链 标记：[EC: 昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架 + 欧盟自然恢复法 | OECD: 可持续土地利用、农业生物技术 | Regulator: EPA（美国）、ADEME（法国）、MOA（中国）] 生物声学与被动生态监测在不捕获或观察个体动物的前提下度量生物多样性——自主 记录仪采集声景，AI 据音频识别物种，环境DNA(eDNA)读取生物在水中、土壤、空气中 留下的遗传痕迹。在昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架与欧盟自然恢复法驱动下，该 领域将廉价野外数据转化为可核验的生物多样性指标，用于保护、实时打击非法采伐 （年 500–1,500 亿美元的犯罪）以及 TNFD 企业自然风险披露。仅 Rainforest Connection 即目录化 1.6 亿+音频文件、识别 4,208 个物种；Cornell Lab 的 BirdNET AI 识别 6,522 个物种，Merlin Bird ID 拥有 1,000 万活跃用户。 生物声学与被动生态监测的关键方向： 1. **自主生物声学记录仪与被动声学监测(PAM):** 全天候长部署记录仪——Wildlife Acoustics 的 Song Meter SM5BAT 跑 4 通道（2 超声 + 2 声学），同时普查蝙蝠 与鸟类。 2. **声学 AI 与公民科学(声学 AI):** 机器学习物种识别——BirdNET 分类 6,522 个 物种；RFCx 的 edge-AI 自动识别 955 个物种并实时向护林员报警油锯/枪声。 3. **eDNA 宏条形码(eDNA 宏条形码):** 水/土/气中的遗传痕迹揭示从微生物到哺乳 动物的所有类群——Spygen 的 VigiDNA® 以 €290/套覆盖淡水脊椎动物；NatureMetrics 服务联合利华、英美资源。 4. **生物多样性数据平台与 TNFD 披露(生物多样性平台):** 订阅服务将野外数据 转化为可决策的自然风险指标——NatureMetrics 的 Portfolio Assessment AI 绘制 站点组合的自然风险。 ### 行业价值链 ``` [传感器部署] ──> [数据采集] ──> [AI 物种识别] ──> [生物多样性分析] │ (声学 / eDNA / 卫星) │ ▼ [保护行动] <─── [TNFD 披露] <─────┘ ``` ### 价值链层级 | 层级 | 描述 | 关键输入/输出 | |:---|:---|:---| | **传感器部署** | 声学记录仪、eDNA 采样套件 | **输入:** 野外站点。**输出:** 原始音频、样品。 | | **数据采集与传输** | 蜂窝/卫星流、样品物流 | **输入:** 原始数据。**输出:** 上传音频/样品。 | | **AI/ML 物种识别** | BirdNET、eDNA 宏条形码 | **输入:** 音频/样品。**输出:** 物种检出。 | | **生物多样性分析与 MRV** | 生物多样性指标、基线、趋势 | **输入:** 检出。**输出:** 站点生物多样性指标。 | | **披露与报告** | TNFD/CSRD/GRI 自然报告 | **输入:** 指标。**输出:** ESG/生物多样性披露。 | | **保护行动** | 报警、执法、恢复触发 | **输入:** 洞察。**输出:** 保护、恢复。 | 行业横切技术： - **边缘 + 云声学 AI(边缘+云声学 AI):** 设备端检测(RFCx 卫星报警)加云端分析(Arbimon、BirdNET)。 - **eDNA 宏条形码(eDNA 宏条形码):** 多引物 PCR + 高通量测序从一份水/土样编目整个群落。 - **便携式野外遗传学(便携式野外遗传学):** Conservation X Labs 的 NABIT 由非技术用户跑 point-of-contact DNA 条码检测。 --- ## 美国 美国引领生物声学硬件、开放声学 AI 与便携 eDNA，覆盖科研、保护执法与公民科学。 ### 声学记录仪优势、非法采伐 edge-AI 报警、开放声学 AI + 野外 eDNA - **Wildlife Acoustics（马萨诸塞 Maynard，2003 年成立）:** 全球生物声学硬件龙头；其 Song Meter SM5BAT 跑 4 通道（2 超声蝙蝠 + 2 声学鸟类），具 IP67 全天候、4 TB 存储、板载 GPS/GLONASS（30 微秒同步）及 2027 年蜂窝接入扩展口。 - **Rainforest Connection / RFCx（旧金山，2014 年 Topher White 成立）:** 太阳能 Guardian 设备流式或边缘分析森林声景——37 个国家 587 台设备监测 736,200 公顷，目录化 1.6 亿+音频文件、4,208 个物种（408 受威胁），边缘 AI 自动识别 955 个物种并向护林员报警油锯/枪声。 - **康奈尔鸟类学实验室 Cornell Lab（纽约州 Ithaca）:** 开放声学 AI 锚点——BirdNET 识别 6,522 个物种并支撑社区工具（BirdNET-Go 加入 Google Perch v2 的 14,795 个物种）；Merlin Bird ID 自 2014 年拥有 1,000 万活跃用户，Macaulay Library + eBird 支撑全球科研。 - **Conservation X Labs（华盛顿，2015 年成立）:** NABIT（核酸条码识别工具）——便携电池设备，由非技术用户跑 point-of-contact DNA 检测，配 MDK 分子开发套件（Capgemini Gene Genius 合作）。 --- ## 中国 中国的被动生态监测为研究主导而非厂商主导——中国科学院设定 eDNA 方法学前沿，而商业供给仍稀薄。 ### 中科院 eDNA 研究领先、国家级生物监测网络、研究主导 - **科研领先:** 中国科学院昆明动物研究所生物多样性基因组中心运营 P2 级 eDNA/古 DNA 平台，2025 年在高黎贡山研究中比较三种 eDNA 采样策略——在超多样山地生态中检出 235 个脊椎动物物种（水体 eDNA 173、水蛭 iDNA 102、空气 eDNA 56）。 - **国家级基础设施:** 中国在全球生物多样性框架下的国家级生态监测网络与生物多样性调查计划，辅以 BGI 级测序基础设施支撑宏条形码——但尚未出现主导性商业生物声学/eDNA 厂商，该细分仍由中科院院所与高校承担。 --- ## 欧盟 欧洲引领 eDNA 生物多样性服务与企业自然风险披露，支撑 TNFD 与 CSRD 报告浪潮。 ### eDNA 服务领先 + TNFD、稀有物种精准 eDNA、企业 nature-risk SaaS - **NatureMetrics（英国，2014 年 Kat Bruce 博士成立）:** 领先的自然智能公司；B 轮融资 2,500 万美元（Just Climate、EDF Pulse Ventures、Monaco ReOcean Fund、2150、BNP Paribas），用 eDNA + 对地观测 + AI 服务联合利华、英美资源、WWF、Fauna & Flora 等客户；其 Portfolio Assessment AI 绘制企业站点组合的自然风险，实验室分布于英国、加拿大及印尼合作方。 - **Spygen（法国）:** 精准 eDNA 先驱——其 VigiDNA® 技术（6 项国际专利，科研追溯至 2005 年）专攻稀有隐蔽物种，淡水脊椎动物筛检套件 €290，宏条形码名录基于业内最大的私有参考库之一。 --- ## 领先企业与研究机构 | 企业 / 机构 | 国家 | 关键产品 / 平台 | 技术特点 | 2026 状态 | |:---|:---|:---|:---|:---| | **Wildlife Acoustics** | 🇺🇸 美国 | *Song Meter SM5BAT/SM5/Micro 2 记录仪* | IP67、4 通道、30 微秒 GPS 同步 | Commercial | | **Rainforest Connection** | 🇺🇸 美国 | *Guardian + Arbimon 声学平台* | 587 台设备、955 自动物种 | Operating | | **Cornell Lab of Ornithology** | 🇺🇸 美国 | *BirdNET、Merlin、Macaulay Library* | BirdNET 6,522 物种、1,000 万用户 | Research | | **NatureMetrics** | 🇬🇧 英国 | *eDNA + 自然智能平台* | 2,500 万美元 B 轮、Portfolio Assessment | Commercial | | **Spygen** | 🇫🇷 法国 | *VigiDNA® 精准 eDNA 套件* | 6 项专利、€290 脊椎动物套件 | Commercial | | **Conservation X Labs** | 🇺🇸 美国 | *便携 eDNA NABIT + MDK* | point-of-contact 野外遗传 | Commercial | --- ## 技术栈与创新 该技术栈建立在三大平台之上：自主生物声学记录仪、声学 AI 物种识别、eDNA 宏条形码与野外遗传。 1. **自主生物声学记录仪(PAM 记录仪):** - 全天候多月记录仪采集超声（蝙蝠）与声学（鸟、两栖、哺乳）声景，具 GPS 同步以定位。 - 案例：Wildlife Acoustics 的 Song Meter SM5BAT（4 通道、IP67、4 TB、30 微秒 GPS）；RFCx 太阳能 Guardian（24/7 林冠部署、麦克风 50–1,500 米）。 2. **声学 AI 物种识别(声学 AI):** - 深度学习模型据音频分类物种，于边缘运行（实时报警）或云端运行（批量档案分析）。 - 案例：Cornell Lab 的 BirdNET（6,522 物种）、BirdNET-Go 多模型共识（BirdNET + Google Perch v2 的 14,795 物种 + BattyBirdNET 蝙蝠）；RFCx 955 自动识别物种。 3. **eDNA 宏条形码与便携野外遗传(eDNA 与野外遗传):** - 水/土/气中的环境 DNA 经 PCR 扩增与测序编目群落；便携设备把条码检测带入野外。 - 案例：NatureMetrics 的 eDNA 服务（微生物至哺乳、Portfolio Assessment AI）、Spygen 的 VigiDNA® 稀有物种精准（6 项专利）、Conservation X Labs 的便携 NABIT。 --- ## 价值链与生产流程 ### 被动生态监测作业工业流程（TNFD / GBF） ``` ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 1. 传感器部署 │ ───> │ 2. 数据采集与传输 │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 4. 生物多样性分析 │ <─── │ 3. AI/eDNA 物种识别 │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 5. 披露与报告 │ ───> │ 6. 保护行动 │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ ``` #### 阶段 1：传感器部署 声学记录仪（Wildlife Acoustics、RFCx Guardian）部署于林冠/湿地，eDNA 样品（水/土/气，Spygen/NatureMetrics 套件）按站点网格采集。 #### 阶段 2：数据采集与传输 记录仪经 GSM/Wi-Fi 流式传输或运行卫星边缘推理（RFCx SWARM）；eDNA 样品送往中心实验室（NatureMetrics 英国/加拿大）测序，或由便携 NABIT 现场运行。 #### 阶段 3：AI/eDNA 物种识别 声学 AI（BirdNET 6,522 物种、Google Perch v2 14,795）分类音频；eDNA 宏条形码将序列与参考库（Spygen 私有库）匹配，给出物种检出。 #### 阶段 4：生物多样性分析与 MRV 检出转化为生物多样性指标——物种丰富度、占域、基线与趋势——以 eBird/eDNA 先验核验（FINCH 框架将音频与 eBird 时空数据融合）。 #### 阶段 5：披露与报告 指标进入 TNFD/CSRD/GRI 自然报告与企业仪表盘——NatureMetrics 的 Portfolio Assessment AI 聚合企业全站点组合的自然风险。 #### 阶段 6：保护行动 洞察触发行动——RFCx 实时报警阻止非法采伐与盗猎；生物多样性基线依欧盟自然恢复法与中国国家级生态监测计划指导恢复靶向。