Spring phenology delays in an insular subtropical songbird: is response to climate change constrained by population size?

Abstract

There is irrefutable evidence that spring phenology of birds, such as the timing of migration and reproduction, is advancing in response to ongoing climate change. However, most of the species and populations have been studied in temperate and northern latitudes, where annual seasonality of temperatures is stronger. Here, singing onset phenology in eight populations of the endemic Japanese bush warbler Cettia diphone riukiuensis from the subtropical Ryukyu and Sakishima Islands (24.3–28.4°N) has been studied for the period 1953–2005. Overall, males are singing 13 days later during the last five decades. Temperature increased in the study sites during the study period and most populations showed a negative effect of temperature before singing season. This apparently contradictory phenological response to climate change may be another evidence of the population declines detected in the endemic species of the small southern islands of Japan as a result of habitat loss and degradation. Patterns in the variability among the studied insular populations further confirmed this hypothesis. Those populations showing the strongest delays were those undergoing the higher increase of human population in their islands. However, this effect was strongly influenced by the island area. Phenology of birds in the smallest islands showed the smallest dependence on temperature, and consequently these populations are unable to adapt their responses to rising temperatures. This relationship is probably mediated by the poor genetic variability expected in the small insular populations. These results suggest that insular populations could be threatened by climate change besides particular threats at local scale suffered by each population.

Zusammenfassung

Verzögerungen in der Frühjahrsphänologie bei einem inselbewohnenden subtropischen Singvogel: ist die Reaktion auf den Klimawandel durch die Populationsgröße eingeschränkt?

Es gibt unwiderlegbare Beweise, dass die Frühjahrsphänologie von Vögeln, wie zum Beispiel das Timing von Zug und Fortpflanzung, als Antwort auf den anhaltenden Klimawandel verfrüht ist. Die meisten Arten und Populationen wurden jedoch in gemäßigten und nördlichen Breiten untersucht, wo die Temperaturen im Jahresverlauf stärker schwanken. Hier haben wir die Gesangsphänologie in acht Populationen des endemischen Japan-Buschsängers Cettia diphone riukiuensis auf den subtropischen Inseln Ryukyu und Sakishima (24.3–28.4°N) zwischen 1953 und 2005 untersucht. Insgesamt begannen Männchen im Verlauf der letzten fünf Jahrzehnte 13 Tage später zu singen. Die Temperatur nahm in den Untersuchungsgebieten im Verlauf der Studie zu, und in den meisten Populationen hatte die Temperatur vor der Gesangssaison einen negativen Effekt. Diese scheinbar widersprüchliche phänologische Reaktion auf den Klimawandel könnte ein weiteres Anzeichen für die Populationsrückgänge sein, die bei den endemischen Arten der kleinen südlichen Inseln Japans als Folge von Habitatverlust und -degradation erfasst worden sind. Auch die Muster in der Variabilität zwischen den untersuchten Inselpopulationen bestätigen diese Hypothese. Diejenigen Populationen, welche die stärksten Verzögerungen aufwiesen, waren die, auf deren Inseln die menschliche Population am stärksten zunahm. Dieser Effekt wurde jedoch stark durch die Inselgröße beeinflusst. Die Phänologie von Vögeln auf den kleinsten Inseln hing am wenigsten von der Temperatur ab, und folglich waren diese Populationen nicht in der Lage, ihre Reaktionen an steigende Temperaturen anzupassen. Diese Beziehung kommt wahrscheinlich durch die geringe genetische Variabilität, die man bei kleinen Inselpopulationen erwartet, zustande. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Inselpopulationen durch den Klimawandel bedroht sein könnten, neben spezifischen Gefährdungen auf lokaler Ebene, denen jede Population ausgesetzt ist.