Az északi sarkvidéki madárragadozók szinkronizálják tavaszi vándorlásukat a hóolvadás északi progressziójával

Tárgyak

A cikkhez írt javítás 2020. szeptember 17-én jelent meg

Ez a cikk frissült

Absztrakt

Bevezetés

Az állatok várhatóan megváltoztatják viselkedésüket a folyamatos éghajlatváltozásra adott válaszként 1. Az állatok mozgása olyan viselkedés, amelyet külső, biotikus és abiotikus környezeti tényezők erősen befolyásolhatnak 2. Számos tanulmány azt javasolta, hogy a madárfajok mozgásukat a 3,4,5 környezeti viszonyokra reagálva állítsák be, és ennek következtében optimalizálják szaporodásukat és túlélésüket 6,7. Ennek a mechanizmusnak a teljes megértéséhez azonban további bizonyítékok szükségesek. Ezért fontos tanulmányozni a környezetre adott egyedi és fajspecifikus mozgásválaszokat, és felmérni, hogy ezek a válaszok térbeli-időbeli skálájuk szerint különböznek-e 8 .

A madárvándorlás, vagyis a szaporodási és a nem tenyészterületek közötti szezonális mozgás nagyrészt az erőforrások rendelkezésre állásának köszönhető 9. Ezenkívül az erőforrások kiszámíthatóságát feltételezik a migrációs mintázat fő ingerének 10, 11. Időben és térben kiszámíthatatlan mulandó erőforrások irritív (fakultatív) migrációhoz vezethetnek, míg az erőforrások kiszámítható elérhetősége összefügg a rendszeres (kötelező) migrációval. A fajok és populációk azonban megmutathatják e két vándorlási mintát, vagy egy vegyes vándorlási mintát, amely egyesíti mindkét viselkedés elemeit. A rendelkezésre álló erőforrások kiszámíthatóságától függően az északi-sarkvidéken szaporodó raptor fajok kontrasztos vándorlási mintázatokkal rendelkeznek, amelyek gradienset mutatnak az irzív, vegyes és a rendszeres vándorlás között. A havas bagoly (Bubo scandiacus) tartományának egyes részein változó vándorlási ütemezéssel irritív, a tenyészhelyekhez való gyenge hűség 10,12,13,14. A durva lábú ölyv (Buteo lagopus) némi rugalmasságot mutat migrációs ütemtervében és a helyszín hűségében, de időnként irritikus mozgásokat tud mutatni 15. A vándorsólyom (Falco peregrinus) olyan rendszeres migráns, akinek rögzített vándorlási ütemezése van a tenyészhely magas hűségével kombinálva 16,17,18 .

Ebben a tanulmányban felmérjük a hótakaró hatását a tundra három csúcsragadozó fajának tavaszi vonulásakor bekövetkező mozgásokra. Feltárjuk, hogy a migrációs mintától függően másképp reagálnak-e a hótakaróra (azaz irzív vagy szabályos). Először azt vizsgáljuk, hogy az északi-sarkvidéki migránsok követik-e a hóolvadás északi fejlődését, és hogy az irzív és rendszeres migránsok eltérő módon reagálnak-e a hóolvadás előrehaladására. Másodszor megvizsgáljuk, hogy a tavaszi vándorlás során elkerülik-e a hóval borított területeket a környezet alternatív lehetőségei miatt. Azt is teszteljük, hogy a havas területek elkerülése eltér-e a tér-idő skálától. Előrejelzésünk szerint (1) az irzisztens migránsok követik a legjobban a hóolvadást, a rendszeres migránsok a legkevésbé, és a hóolvadásnak a vegyes migránsok migrációs mozgására gyakorolt hatásának közepesnek kell lennie; (2) az északi-sarkvidéki fajok elkerülik a hótakaróval borított területeket, az irrotív migránsok mutatják a legmagasabbat, a rendszeres migránsok a legkevesebbet, míg a vegyes migránsok köztes elkerülést mutatnak.

Mód

Mozgásadatok

Észak-Amerikában és Eurázsiában 2001 és 2018 között telepített Argos és GPS adókat használtunk három sarkvidéki faj adatainak összegyűjtésére. Megerősítjük, hogy az összes kísérleti protokollt hivatalosan jóváhagyták, és az összes módszert a vonatkozó irányelveknek és előírásoknak megfelelően hajtották végre. A következő testületek hagyták jóvá tanulmányunkat: Saskatchewani Egyetem, a Laval Egyetem Állatvédelmi Bizottsága, Norvégiai Állatvédelmi Egység, Norvég Környezetvédelmi Ügynökség, USGS Bird Banding Lab, Grönland kormánya és a Dán Polar Center. Az engedélyekről, a 38 rögzítési módszerekről, az alkalmazott helyekről és az adókról a részleteket a kiegészítő anyag tartalmazza. Eltávolítottuk az Argos helyeket CLS Argos osztálynál, amely 2-nél alacsonyabb (hiba> 500 méter) 39. Nem szűrtük le a GPS helyeket nagy pontosságuk miatt (1. táblázat: A vizsgálatba bevont fajok, egyedek, nyomok, napok, helyek és mintavételi frekvenciák összefoglalása.

A havas bagoly, a durva lábú ölyv és a vándorsólyom tavaszi vonulási nyomai (2001–2018). A világosabbtól a sötétebb színig terjedő színátmenetek a migrációs periódusok tavaszi dátumát képviselik, a korábbi dátumtól a későbbiig.

Adatok elemzése

Környezeti változók

Lépés kiválasztása funkció

Tavaszi mozgások a hóolvadás északi progressziójához viszonyítva

(a) A hótakaró viszonyai a havas bagoly (kék pont), a durva lábú ölyv (zöld pont) és a vándorsólyom (piros pont) helyén 2016. május 2-án (a múltban 10 nap), május 12-én (jelenlegi), és május 23. (10 nap a jövőben). (b) A hótakaró körülményei (0 = hó hiánya; 1 = hó jelenléte) a madarak egyes helyzetein a napok (a múlt 10 napjától a jövőben 10 napig) összehasonlításával (2. táblázat). A vonalakkal ellátott pontok a nyers adatok átlag ± SE, az árnyékos területek pedig a modellbecslések SE-t képviselik.

Mozgási döntések a hótakaró alapján

(a) Nap hossza (óra), (b) hőmérséklet (° C), (c) NDVI (vegetációs index −1-től 1-ig) a madarak mindegyik helyzetében a napok (a múlt 10 napjától a jövőben 10 napig) összehasonlításával (2. táblázat). A vonalakkal ellátott pontok a nyers adatok átlag ± SE, az árnyékos területek pedig a modellbecslések SE-t képviselik.

Eredmények

Tavaszi mozgások a hóolvadás északi progressziójához viszonyítva

Mozgási döntések a hótakaró alapján

A három faj a tavaszi vonulás idején nem mutatott semmiféle preferenciát vagy elkerüléseket a hótakaró tekintetében, amikor egy napos lépésekben értékelték a mozgási döntéseket (lásd együtthatók, SE és ΔAIC értékek a 3. táblázatban, és a lejtők a 4. ábrán). Három és öt napos lépésekben a három faj esetében nem maradt válasz a hótakaróra (lásd az ΔAIC értékeket az S1 kiegészítő táblázatban). Az egynapos lépésekben mért szélviszonyok azonban befolyásolták mozgásbeli döntéseiket. A bagoly és a sólyom kisebb széltartással rendelkező helyek felé, az ölyv pedig nagyobb széltartással és oldalszéllel rendelkező helyek felé haladt (lásd ΔAIC értékeket a 3. táblázatban, és lejtőket az S4. Kiegészítő ábrán). A modell validálása megerősítette a széltartás és az oldalszél jelentős hatásait (lásd az UHC ábrákat az S5. Kiegészítő ábrán).

(a) Példa a lépésválasztó függvény rétegére választott és alternatív helyekkel, valamint a hótakaró hátterével. (b) A hótakaró (0-hó hiánya, 1-es hó jelenléte) hatása a sarkvidéki ragadozók mozgáspreferenciájára (0-alternatív vs 1-re választott helyek) a tavaszi vándorlás során, egy nappal elválasztva (3. táblázat). Az árnyékolt területek képviselik a modellbecslés déli részét.

Vita

Második jóslatunkkal ellentétben az északi-sarkvidéki ragadozók sem a preferenciát, sem az elkerülést nem mutatták a hóval borított területeken, amikor a távolodó hóvonalat követték. Megjósoltuk, hogy a sarkvidéki fajok elkerülik a hótakaróval borított területeket, a bagoly mutatja a legnagyobb, az ölyv közbenső elkerülés, a sólyom pedig a legkisebb elkerülést. Az egyik oka annak, hogy nem reagáltak a hótakaróra, az lehet, hogy a hótakaró a körülményektől függően az élelmiszer rendelkezésre állásának különböző feltételeit képviselheti. Mivel a hótakaró befolyásolja az élelmiszerek hozzáférhetőségét, a havas bagoly és a durva lábú ölyv, amely táplálékként kicsi emlősökre támaszkodik 20, a hómentes területeken 59 találhat zsákmányt. A havas területek előnyösebbek lehetnek, tekintve, hogy a kisméretű emlősökről ismert, hogy a hó alatt koncentrálódnak 28,29,59,60. A tavasz előrehaladtával és a hó olvadásakor a kisemlősök nem koncentrálódhatnak a hó alatt, hanem szétszóródnak, így a tavaszi időzítés is szerepet játszhat. Emellett a hó fizikai tulajdonságait, például mélységét és sűrűségét is figyelembe kell venni, amikor megvizsgáljuk a kisemlősök rendelkezésre állását 28,60 tavasszal. Ezenkívül előfordulhatnak fajspecifikus különbségek a hóval borított területek előnyben részesítésében vagy elkerülésében, a hőszabályozás és az álcázás követelményeitől függően 61 .

Egyéb környezeti tényezők emellett befolyásolták a sarkvidéki ragadozók mozgását. A havas olvadás északi progressziója mellett a ragadozók szinkronizálták tavaszi vándorlási mozgásaikat a növekvő hőmérséklet, a hosszabb napok és a magasabb termelékenység mellett. Ezek a környezeti tényezők több északi migráns, például a rózsaszínű liba esetében befolyásolták a tavaszi vándorlás időzítését (Anser brachyrhynchus) 34 és a csőrliba (Branta leucopsis) 62. A tavaszi vándorlás során a mozgáspreferencia vizsgálatakor a szélviszonyok alapján történő mozgási döntések fajonként eltérőek voltak. A bagoly és a sólyom olyan területek felé mozdult el, ahol kevesebb a széltartás, míg az ölyv nagyobb széltartó és oldalszél felé haladt. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a sarkvidéki ragadozókat nem feltétlenül befolyásolja negatívan a szél és az oldalszél, és kompenzálhatják a mézes ölyvéhez hasonló sodródást. (Pernis apivorus) 63. A szélviszonyok tehát másodlagos szerepet játszottak a sarkvidéki ragadozók mozgási döntéseiben.

Az adatok elérhetősége

A tanulmányban használt összes adatkészlet a szerzők kérésére rendelkezésre áll.