Субекти

Авторска корекция на тази статия е публикувана на 17 септември 2020 г.

Тази статия е актуализирана

Резюме

Въведение

Очаква се животните да променят поведението си в отговор на продължаващите климатични промени 1. Движението на животните е поведение, което може да бъде силно повлияно от външни, биотични и абиотични фактори на околната среда 2. Няколко проучвания предполагат, че видовете птици коригират движенията си в отговор на условията на околната среда 3,4,5 и следователно оптимизират своето размножаване и оцеляване 6,7. Необходими са обаче още доказателства, за да се разбере напълно този механизъм. Поради това е важно да се проучат индивидуалните и специфични за видовете реакции на движението към околната среда и да се прецени дали тези реакции се различават по отношение на пространствено-времевия им мащаб 8 .

Миграцията на птиците, т.е. сезонното придвижване между размножаващите се и неразвъдни райони, до голяма степен се дължи на наличието на ресурси 9. Освен това, предвидимостта на ресурсите се счита за основен стимул на миграционния модел 10,11. Ефемерните ресурси, непредсказуеми във времето и пространството, могат да доведат до разрушителна (факултативна) миграция, докато предвидимата наличност на ресурси е свързана с редовна (задължителна) миграция. Въпреки това, видовете и популациите могат да показват един от тези два модела на миграция или смесен модел на миграция, който съчетава елементи от двете поведения. В зависимост от предсказуемостта на наличните ресурси, видовете хищници от Арктика, които се размножават, показват контрастни модели на миграция, представляващи градиент от неразрушителна, смесена към редовна миграция. Снежната бухал (Bubo scandiacus) е разрушителен в части от ареала си с променлив график на миграция и слаба вярност към местата за размножаване 10,12,13,14. Грубоногият мишелов (Buteo lagopus) проявява известна гъвкавост в своя график на миграция и вярност на обекта, но от време на време може да покаже разрушителни движения 15. Соколът сапсан (Falco peregrinus) е редовен мигрант, който има фиксиран график за миграция в комбинация с висока степен на вярност на мястото за размножаване 16,17,18 .

В това проучване ние оценяваме въздействието на снежната покривка върху движенията по време на пролетната миграция на три най-добри вида хищници от тундрата. Изследваме дали те реагират по различен начин на снежната покривка в зависимост от модела на миграция (т.е. раздразнителен спрямо редовен). Първо, ние изследваме дали арктическите мигранти следват прогресията на снежното топене в северната част и дали разстройстващите и редовните мигранти реагират на прогресията на снежното топене по различен начин. Второ, изследваме дали те избягват заснежените зони от алтернативни варианти в околната среда по време на пролетната миграция. Също така тестваме дали избягването на покрити със сняг зони се различава от пространствено-временната скала. Предполагаме, че (1) мигрантите, които се разпадат, следват най-много снежното топене, най-малко редовните мигранти и ефектът от топенето на снега върху миграционните движения на смесени мигранти трябва да бъде междинен; (2) арктическите видове избягват райони със снежна покривка, като неразрушимите мигранти показват най-високо, а редовните мигранти най-ниско избягване, а смесените мигранти проявяват междинно избягване.

Методи

Данни за движение

Използвахме Argos и GPS предаватели, разположени от 2001 до 2018 г. в Северна Америка и Евразия, за да събираме данни за три арктически вида. Потвърждаваме, че всички експериментални протоколи са официално одобрени и всички методи са проведени в съответствие със съответните насоки и разпоредби. Следните съвети одобриха нашето проучване: Университет в Саскачеван, Комитет за защита на животните към Университета Лавал, звено за хуманно отношение към животните в Норвегия, Норвежка агенция за околната среда, USGS Bird Banding Lab, правителство на Гренландия и Датският полярен център. Подробности за разрешителните, методите за улавяне 38, използваните обекти и предаватели са предоставени в допълнителния материал. Премахнахме местоположенията на Argos с CLS клас Argos под 2 (грешка> 500 метра) 39. Не сме филтрирали GPS местоположения поради тяхната висока точност (Таблица 1 Обобщение на видовете, индивидите, следите, дните, местоположенията и честотата на вземане на проби, включени в проучването.

синхронизират

Пролетни следи от миграция на снежна сова, грубоног мишелов и сапсан (2001–2018). Цветовите градиенти от по-светли до по-тъмни тонове представляват пролетни дати на миграционни периоди, съответно от по-ранна до по-късна дата.

Анализи на данни

Променливи на околната среда

Функция за избор на стъпка

Пролетни движения по отношение на северната прогресия на топенето на снега

(а) Условия на снежната покривка в местоположението на снежна сова (синя точка), грубоног мишелов (зелена точка) и сапсан (червена точка) през 2016 г. на 2 май (10 дни в миналото), 12 май (в момента), и 23 май (10 дни в бъдеще). (б) Условия на снежната покривка (0 = отсъствие на сняг; 1 = наличие на сняг) при всяка от позициите на птиците в сравнение между дните (от 10 дни в миналото до 10 дни в бъдещето) (Таблица 2). Точките с линии представляват средна стойност ± SE на суровите данни, а сенчестите области представляват SE на оценките на модела.

Решения за движение въз основа на снежна покривка

(а) Продължителност на деня (часове), (б) температура (° C), (° С) NDVI (вегетационен индекс от -1 до 1) при всяка от позициите на птиците в сравнение между дните (от 10 дни в миналото до 10 дни в бъдещето) (Таблица 2). Точките с линии представляват средна стойност ± SE на суровите данни, а сенчестите области представляват SE на оценките на модела.

Резултати

Пролетни движения по отношение на северната прогресия на топенето на снега

Решения за движение въз основа на снежна покривка

Трите вида не са показали никакво предпочитание или избягване на снежната покривка по време на пролетна миграция, когато се оценяват решенията за движение с еднодневни стъпки (вж. Коефициенти, стойности на SE и ΔAIC в таблица 3 и наклони на фиг. 4). На три- и петдневни стъпки не е останал отговор на снежната покривка за трите вида (вж. Стойностите на ΔAIC в допълнителна таблица S1). Условията на вятъра, измерени на еднодневни стъпки, обаче повлияха на техните решения за движение. Бухалът и соколът се придвижваха към места с по-малка вятърна подкрепа, а мишеловът към места с по-голяма вятърна опора и страничен вятър (вж. ΔAIC стойности в таблица 3 и склонове на допълнителна фигура S4). Утвърждаването на модела потвърди значителните ефекти от вятърната подкрепа и страничния вятър (виж UHC графики в допълнителна фигура S5).

(а) Пример за слоя във функцията за избор на стъпка с избрани и алтернативни места и фона на снежната покривка. (б) Въздействието на снежната покривка (0-липса на сняг, 1-присъствие на сняг) върху предпочитанията за движение (0-алтернатива срещу 1-избрани места) на арктическите хищници по време на пролетната миграция на стъпала, разделени от един ден (Таблица 3). Засенчените площи представляват SE на моделните оценки.

Дискусия

Противно на второто ни предсказание, арктическите хищници нито показаха предпочитание, нито избягване на заснежени райони, когато следваха намаляващата снежна линия. Предвидихме, че арктическите видове избягват райони със снежна покривка, като бухалът показва най-голямо избягване, междинното избягване на мишелов и соколът най-ниското избягване. Една от причините за липса на отговор на снежната покривка може да бъде, че снежната покривка може да представлява различни условия за наличие на храна в зависимост от обстоятелствата. Тъй като снежната покривка влияе върху наличността на храна, снежната бухал и грубоногият мишелов, които разчитат на дребни бозайници за храна 20, могат да намерят плячка в райони без сняг 59. Покритите със сняг зони може да са за предпочитане, тъй като е известно, че малките бозайници се концентрират под снега 28,29,59,60. Тъй като пролетта напредва и снегът започва да се топи, малките бозайници може да не се концентрират под снега, а да се разпръснат, така че времето през пролетта също може да играе роля. Също така, физическите свойства на снега, като дълбочина и плътност, трябва да се вземат предвид при изследване на наличието на малки бозайници през пролетта 28,60. Освен това може да има специфични за видовете различия в предпочитанията или избягването на покрити със сняг зони в зависимост от техните изисквания за терморегулация и камуфлаж 61 .

Други фактори на околната среда допълнително повлияха на движението на арктическите хищници. Освен северната прогресия на топенето на снега, хищниците синхронизираха своите пролетни миграционни движения с нарастващата температура, по-дългите дни и по-високата производителност. Тези фактори на околната среда повлияха на времето за пролетна миграция при няколко северни мигранти, например розовоногата гъска (Anser brachyrhynchus) 34 и гъската (Branta leucopsis) 62. Когато се изследва предпочитанието за движение на всяка стъпка по време на пролетната миграция, решенията за движение, базирани на условията на вятъра, се различават между видовете. Бухалът и соколът се придвижваха към райони с по-малка подкрепа на вятъра, докато мишеловът се движеше към по-голяма подкрепа на вятъра и страничен вятър. Тези резултати предполагат, че арктическите хищници не са непременно негативно повлияни от вятърната опора и страничния вятър и могат да компенсират отклонението, подобно на медения мишелов (Pernis apivorus) 63. По този начин вятърът изглежда играе второстепенна роля в решенията за движение на арктическите хищници.

Наличност на данни

Всички набори от данни, използвани в това проучване, са достъпни при поискване от авторите.