Population-level migration modeling of North America’s birds through data integration with BirdFlow
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Accurate information on population-level movements of migratory animals is essential for understanding migration and for designing effective conservation strategies in a changing world. Yet such information remains scarce for most migratory species due to the effort and expense needed to collect data across their full distribution ranges. BirdFlow is a probabilistic modeling framework that infers population-level movements from weekly species distribution maps produced by the participatory science project eBird. However, BirdFlow models have only been tuned for a handful of species using high-resolution individual tracking data, which is not available for most migratory species. Methods Here, we introduce a general tuning and evaluation framework for BirdFlow that enables the first large-scale integration of distributional and individual-level data to infer animal movement across continents and hundreds of migratory species, eliminating reliance on any single individual-tracking data source. By generalizing the BirdFlow model parametrization, we enable tuning and validation using multiple complementary data sources, including GPS tracks, banding recoveries, and radio telemetry data from the Motus Wildlife Tracking System. We investigate the efficacy of this approach by (1) investigating predictive performance compared to null models; (2) validating the biological plausibility of BirdFlow models by comparing movement properties such as route straightness, number of stopovers, and migration speed between model-generated routes and real movement tracks; and (3) comparing the performance of models tuned on species-specific movement data to models tuned using hyperparameters transferred from other species. Results Our results show that BirdFlow models produced by the new tuning framework achieve biologically realistic performance, even for prediction horizons of thousands of kilometers and several months. When species-specific data are unavailable, models can still be tuned using data from other phylogenetically adjacent species to achieve improved performance. Conclusions By integrating eBird Status & Trends abundance surfaces with data from banding recaptures, radio telemetry, and GPS tracking, we scale BirdFlow model to 153 North American migratory species, representing the first collection of continental-scale population-level movement and forecasting models. Species-specific tuning improves population-level movement forecasts, while taxonomically informed hyperparameter transfer supports the modeling of data-limited species. Overall, our work offers a foundation for more accurate predictions across hundreds of species for research in ecology and conservation, disease surveillance, aviation, and public outreach.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».