Методы изучения сроков весенней миграции птиц

Сема А.М., Соколов Л.В.

(Биологическая станция “Рыбачий” ЗИН РАН)

n Научный подход к изучению фенологии у птиц начался в ХVIII в., после того как Карл Линней основал науку под названием авифенология, которая стала научной основой исследования сроков протекания сезонных явлений у птиц. В Европе была создана широкая сеть наблюдателей из любителей и профессионалов в первую очередь для регистрации сроков миграций у птиц.

n В России впервые такая сеть была организована в середине XIX столетия А.Ф. Миддендорфом. Впоследствии эту сеть наблюдателей возглавил Д.Н. Кайгородов. Именно с его именем связан наибольший размах фенологических наблюдений в России.

n В заповедниках России до сих пор ведется “Летопись природы”, в которую записывается разного рода фенологическая информация.

n В второй половине XX в. началось очередное глобальное потепление климата на нашей планете, которое заметно повысило интерес к проблеме влияния климата на биосферу и, соответственно, к фенологическим наблюдениям.

n Во многих странах Западной Европы и в Северной Америке сроки весенней миграции многих видов птиц, зимующих не только в Европе, но и в Африке, существенно сместились на более ранние календарные даты. Это противоречит общепринятой концепции, что перелетные птицы из года в год начинают весеннюю миграцию в сходные сроки, которые специфичны для каждого вида и популяции и находятся исключительно под фотопериодическим или эндогенным контролем.

Методы регистрации сроков весенней миграции

n Визуальная регистрация появления первых птиц в районе гнездования

n Регистрация первых поющих самцовn Отлов птиц на орнитологических стационарахn Визуальная регистрация отлета птиц с зимовокn Регистрация сроков миграции птиц с помощью

спутниковых передатчиков и геолокаторов

Визуальная регистрация первых птицв районе гнездования

Регистрация первых особей белой трясогузки в Финляндии (Rainio et al. 2015)

70

80

90

100

110

120

130

140

1749

1759

1769

1779

1789

1799

1809

1819

1829

1839

1849

1859

1869

1879

1889

1899

1909

1919

1929

1939

1949

1959

1968

1978

1988

1998

Day

(92=

1 A

pril

usua

lly)

Wagtail("icebreaker")arrival

Ice Break of the RiverAura

Ice Break 3rd degreepolynomial

Wagtaila arrival 4thdegree polynomial

Регистрация первых особей у ближних (1) и дальних мигрантов (2) в Польше (Tryjnowski et al.

2002)

Регистрация первых особей пурпурной ласточки в шт. Нью-Йорк (Oglesby, Smith 1995)

Study regions

Position of regions (yellow color) which show a significant (p < 0.05) increase of April temperature in

1971-2000 (figures – No of earlier arrival species in March/No of species)

Position of regions (yellow color) which show a significant (p < 0.05) increase of May temperature in

1971-2000

Long-term dynamics and trends of spring (Apr-May) temperatures in different parts of Eurasia

Baltic area (Kaliningrad)

56789

10111213

1950 1970 1990 2010

Mea

n T

oC

Finland (Helsinki)

23456789

10

1950 1970 1990 2010

Me

an

T o

C

Polar Urals (Salehard)

-12-10-8-6-4-2024

1950 1970 1990 2010

Me

an

T o

C

South Urals (Ilmensk. res.)

2

4

6

8

10

12

1950 1970 1990 2010

Mea

n T

oC

Long-term dynamics and trends of spring (Apr-May) temperatures in different parts of Eurasia

South Kazakhstan

12

14

16

18

20

22

1950 1970 1990 2010

Mea

n T

oC

Tatarstan (Kazan)

2

4

6

8

10

12

14

1950 1970 1990 2010

Mea

n T

oC

Lake Baikal area (Barguz. res.)

-4

-3-2

-10

12

3

1950 1970 1990 2010

Mean

T o

C

East Kamchatka

-2

-1

0

1

2

3

4

5

1950 1970 1990 2010

Mean

T o

C

Change in the first arrival dates of migrants in FinlandAnas penelope

12.222.24.3

14.324.33.4

13.423.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-8-6-4

-202

Mea

n T

oC M

arch

Aythya marila

4.314.324.33.4

13.423.43.5

13.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival d

ate

01234567

Mean

T o

C A

pri

l

Hirundo rustica

4.314.324.33.4

13.423.43.5

13.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

01234567

Mea

n T

oC A

pril

Apus apus

28.4

3.58.5

13.518.5

23.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

02468101214

Mea

n T

oC M

ay

Change in the first arrival dates of migrants on the Courish SpitTroglodytes troglodytes

28.210.320.330.3

9.419.429.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-6-4-202468

Mea

n T

oC M

arch

Phylloscopus collybita

18.3

26.3

3.411.4

19.4

27.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

2

4

68

10

12

Mea

n T

oC A

pril

Phylloscopus trochilus

21.3

29.3

6.4

14.4

22.4

30.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

2

4

6

8

10

12

Mea

n T

oC A

pril

Sylvia borin

24.4

29.4

4.5

9.5

14.5

19.5

24.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

6

8

10

12

14

16

18

Mea

n T

oC

May

Change in the first arrival dates of migrants on the South Urals

Anas platyrhynchos

18.325.31.48.4

15.422.429.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-2024681012

Mea

n T

oC A

pril

Hirundo rustica

24.3

3.4

13.4

23.4

3.5

13.5

23.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-2024681012

Mea

n T

oC

Ap

ril

Corvus frugilegus

18.225.24.3

11.318.325.31.48.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-12-10-8-6-4-20

Mea

n T

oC M

arch

Apus apus

13.4

23.4

3.5

13.5

23.5

2.6

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

46810121416

Mea

n T

oC M

ay

Change in the first arrival dates of migrants in TatarstanAlauda arvensis

9.314.319.324.329.3

3.48.4

13.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-10

-8

-6

-4

-2

0

Mea

n T

oC M

arch

Phylloscopus collybita

19.327.34.4

12.420.428.46.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-5

0

5

10

15

Mea

n T

oC A

pril

Phylloscopus trochilus

8.4

13.4

18.4

23.4

28.4

3.5

8.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-4-2024681012

Mea

n T

oC

Ap

ril

Phylloscopus trochiloides

23.4

28.4

3.5

8.5

13.5

18.5

23.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

4681012141618

Mea

n T

oC M

ay

Change in the first arrival dates of migrants in South Kazakhstan

Coracias garrulus

13.418.423.428.43.58.5

13.518.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

4

8

12

16

20

Mea

n T

oC

Ap

ril

Emberiza bruniceps

13.4

19.4

25.41.5

7.5

13.5

19.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

5

10

15

20

25

Mea

n T

oC

May

Hirundo rustica

24.3

29.3

3.4

8.4

13.4

18.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

4

8

12

16

20M

ean

T o

C A

pri

l

Riparia riparia

14.324.33.4

13.4

23.43.5

13.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

4

8

12

16

20

Mea

n T

oC

Ap

ril

Change in the first arrival dates of migrants on the Lake Baikal

Bucephala clangula

3.48.4

13.418.423.428.43.58.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-6-5-4-3-2-1012

Mea

n T

oC A

pril

Alauda arvensis

4.3

14.3

24.3

3.4

13.4

23.4

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-25

-20

-15

-10

-5

0

Mea

n T

oC M

arch

Delichon urbica

17.4

25.4

3.5

11.5

19.5

27.5

4.6

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

01234567

Mea

n T

oC

May

Hirundo rustica

25.4

3.5

11.5

19.5

27.5

4.6

12.6

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

01234567

Mea

n T

oC

May

Change in the first arrival dates of migrants on the Kamchatka

Anas acuta

24.3

1.49.4

17.4

25.43.5

11.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-5-4-3-2-10123

Mea

n T

oC

Ap

ril

Motacilla flava

28.43.58.5

13.518.523.528.52.6

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

01234567

Mea

n T

oC

May

Cuculus canorus

13.5

18.523.5

28.5

2.67.6

12.6

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

01234567

Mea

n T

oC

May

Anas penelope

16.324.31.49.4

17.425.43.5

11.5

1970 1980 1990 2000

Arr

ival

dat

e

-6

-4

-2

0

2

4

Mea

n T

oC

Ap

ril

Регистрация сроков весенней миграции с помощью отловов птиц

Long-term trends in the timing of spring migration on the Courish Spit (European migrants)

Fringilla coelebs

R2 = 0,355R2 = 0,122

22.3

1.4

11.4

21.4

1.5

11.5

21.5

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Date

5%Median

r = 0.667

Parus major

R2 = 0,411R2 = 0,295

22.3

1.4

11.4

21.4

1.5

11.5

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Date

5%Median

r = 0.764

Long-term trends in the timing of spring migration on the Courish Spit (African migrants)

Phylloscopus trochilus

R2 = 0,419R2 = 0,570

1.4

11.4

21.4

1.5

11.5

21.5

31.5

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Date

FirstMedian

r = 0.612

Ficedula hypoleuca

R2 = 0,421R2 = 0,404

11.4

21.4

1.5

11.5

21.5

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Date

FirstMedian

r = 0.593

Связь сроков отлова птиц в большие ловушки на Куршской косе

Phylloscopus collybita

R2 = 0,332

6.4

11.4

16.4

21.4

26.4

1.5

6.5

11.5

22.3 1.4 11.4 21.4 1.5First date

Med

ian

date

Phylloscopus trochilus

R2 = 0,383

21.4

26.4

1.5

6.5

11.5

16.5

21.5

26.5

1.4 6.4 11.4 16.4 21.4 26.4 1.5First date

Med

ian

date

Связь сроков отлова птиц в большие ловушки и в путанки на Куршской косе

Sylvia atricapilla

R2 = 0,387R2 = 0,554

22.3

27.3

1.4

6.4

11.4

16.4

21.4

26.4

1.5

1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013

Date

RybachyFringilla

r = 0,547

Связь сроков первой регистрации птиц на Куршской косе и в Финляндии

Erithacus rubecula

R2 = 0,084

19.3

24.3

29.3

3.4

8.4

13.4

4.3 14.3 24.3 3.4 13.4 23.4

First date (Finland)

Firs

t dat

e (C

. Spi

t)

Phylloscopus trochilus

R2 = 0,304

3.4

8.4

13.4

18.4

23.4

28.4

3.5

13.4 18.4 23.4 28.4 3.5 8.5

First date (Finland)

Firs

t dat

e (C

. Spi

t)

Визуальная регистрация отлета птиц с зимовок

Изменение сроков отлета серых гусей с зимовок во Франции (Fouquet et al. 2009)

Novel methods reveal shifts in migrationphenology of barn swallows in South Africa

(Altwegg et al. 2012)Using novel analytical methods based on bird atlas data, we found that swallows are now leaving northern parts of South Africa 8 days earlier than they did 20 years ago, and so shortened their stay in areas where they previously stayed the longest. Departure was related to environmental variability, measured through the Southern Oscillation Index (was earlier in years with a high SOI). High SOI indicates high precipitation across large parts of southern Africa, which may mean better conditions for refuelling and moult of barn swallows.

Patterns of bird migration phenology in South Africa (Bussière et al. 2014)

We examine the arrival and departure of nine Palearctic and seven intra-African migratory species in the central Highveld of South Africa, where the former spend their nonbreeding season and the latter their breeding season. Using novel analytical methods based on bird atlas data, we show phenological shifts in migration of five species -red-backed shrike, spotted flycatcher, common sandpiper, white-winged tern (Palearctic migrants), and diederik cuckoo (intra-African migrant) - between two atlas periods: 1987-1991 and 2007-2012. During this time period, Palearctic migrants advanced their departure from their South African nonbreeding grounds. This trend was mainly driven by waterbirds. No consistent changes were observed for intra-African migrants.

Регистрация сроков отлета и прилета птиц с помощью спутниковых передатчиков и геолокаторов

Cроки отлета взрослых аистов с зимовок в Африке по данным спутникового слежения (Kaatz 2004, Kosarev, Sokolov 2007)

R2 = 0,23912.217.222.227.24.39.3

14.319.324.329.33.4

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Depa

rture

date

n = 21

В 1997 г. в феврале было отмечено похолодание на огромной территории от Черного и Каспийского морей до побережья Гвинейского залива, оно охватило всю Восточную Африку и районы южного Сахеля. Это, по-видимому, ухудшило кормовые условия для аистов, в результате чего они задержали свой отлет с мест зимовки почти на месяц.

Возвращения белого аиста, задержанного в вольере, в район рождения (Chernetsov et al. 2005)

Старт 11.09.2000Старт 11.09.2000

14.10.00

21.08-24.09.01

25.09.01-19.02.02

20.02.03-12.06.02

Финиш 30.03.2003Старт 24.08.2003

8.09.03

Финиш 14.04.2004

19.11.03-1.03.0428.09.03

Осенняя миграция(пурпурные ласточки

2500 км за 5 суток)

Весенняя миграция

Зимние перемещения

Результаты логгерного слежения за миграциями пурпурной ласточки (A-B) и лесного дрозда (C-D) (Stutchbury et. al 2009)

Migration of the Common Redstart:a Eurasian songbird wintering in highly seasonal

conditions in the West African Sahel (Kristensen et al. 2013)

The birds had a significantly later departure from the winter sitein 2012 than in 2011 (P = 0.046) and similar later arrival to the breeding grounds (P = 0.057).Neither of these 2 was winter-site faithful. They moved 12o and 3o longitude east, respectively, from the first to the second year.

Заключениеn Традиционные методы регистрации сроков миграции

птиц с помощью бинокля или отлова не потеряли своей актуальности до сих пор, несмотря на появление высокотехнологичных способов контроля за мигрирующими особями. В первую очередь их необходимо применять при долговременном мониторинге за отлетом и прилетом птиц

n Спутниковое слежение за мигрирующими птицами дает наиболее точную информацию не только о сроках начала или окончания миграции, но и позволяет установить весь маршрут их движения и места остановок, а также их продолжительность. Благодаря этому методу удалось доказать, что сроки начала весенней миграции дальних мигрантов помимо фотопериода и временной эндогенной программы могут в значительной мере контролироваться внешними факторами среды, такими как температура, влажность, обилие корма и др.

Всем спасибо за внимание