Heterogeneous changes in avian body size across and within species

Abstract

Contemporary climate change has been linked to widespread changes in phenology and in the geographic distribution of species. Based on Bergmann’s rule, body sizes of birds have been predicted to decline as global temperatures increase. We examined changes in body size of 20 resident and short-distance migrant passerine species in eastern North America between 1980 and 2012, and how changes in resident species related to annual mean summer and mean winter temperatures. We found that wing length generally increased and that fat-free mass did not change significantly. Fat score, a measure of body condition, declined over time. However, changes in wing length, fat-free mass, and fat score all showed significant variation across species. For resident species, increasing mean summer temperatures were generally associated with shorter wing lengths, but were not related to fat-free mass or fat score. Increasing mean winter temperatures were associated with reduced fat-free mass but not with wing length or fat score. Temperature effects did not vary significantly across species for any of the three measures. Across resident species, the magnitude of body size change over time was not related to the influence of mean winter or mean summer temperatures, and may have been driven by other factors. Our findings contrast with those from a study at a nearby bird banding station, in which widespread decreases in wing length and fat-free mass were observed. Our results demonstrate that populations of the same species can exhibit opposing changes in body size over short geographic distances (<250 km). We conclude that changes in body size are heterogeneous over short time scales and can vary across and within species over short distances. Continued advances in understanding how body size changes relate to climate change must embrace this inherent complexity and consider alternative hypotheses.

Zusammenfassung

Heterogene Veränderungen in der Körpergröße von Vögeln zwischen und innerhalb von Arten

Der momentane Klimawandel wurde in Verbindung gebracht mit weitverbreiteten Veränderungen in der Phänologie und der geographischen Verbreitung von Arten. Auf der Grundlage von Bergmanns Regel wurde vorausgesagt, dass die Körpergröße bei Vögeln mit der weltweiten Zunahme der Temperatur abnehmen sollte. Wir untersuchten zwischen 1980 und 2012 die Körpergröße von 20 nicht-ziehenden und Kurzstrecken-ziehenden Singvögeln im östlichen Nordamerika, und wie deren Änderung sich zu jährlichen Sommer- und Wintermitteln der Temperatur verhält. Wir fanden, dass die Flügellänge sich generell vergrößerte und sich die fettfreie Masse nicht signifikant änderte. Der Fettwert, ein Maß für die körperliche Gesundheit, nahm über die Zeit ab. Allerdings zeigten sowohl die Änderungen der Flügellänge, als auch die fettfreie Masse und der Fettwert signifikante Unterschiede im Artvergleich. Bei den nicht-ziehenden Arten standen steigende Sommertemperaturen generell in Verbindung mit kleinerer Flügellänge, aber hatten keinen Zusammenhang mit fettfreier Masse oder Fettwert. Eine geringere fettfreie Masse, nicht aber Flügellänge oder Fettwert, stand im Zusammenhang mit steigenden Temperaturen im Wintermittel. Die Temperatureffekte unterschieden sich für keines der drei Maße signifikant zwischen Arten. Über alle nicht-ziehenden Arten hinweg war das Ausmaß der Veränderung der Körpergröße über die Zeit nicht korreliert mit dem Einfluss der mittleren Winter- oder Sommertemperatur und könnte durch andere Faktoren bedingt sein. Unsere Ergebnisse stehen im Kontrast zu denen einer nahegelegenen Beringungsstation, in der weitreichende Abnahmen in der Flügellänge und der fettfreien Körpermasse beobachtet wurden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Populationen einer einzigen Art über kurze Entfernungen (<250 km) entgegengesetzte Veränderungen in der Körpergröße aufweisen können. Wir schließen daraus, dass Veränderungen in der Körpergröße über kurze Zeiträume heterogen sind und sich innerhalb von und zwischen Arten auch über kurze Entfernungen unterscheiden können. Ständige Fortschritte im Verständnis des Zusammenhangs zwischen Veränderungen in der Körpergröße und Klimawechsel müssen die Komplexität erfassen und alternative Hypothesen ins Gespräch bringen.