Міські субсидії на харчування зменшують природні обмеження їжі та репродуктивні витрати на водно-болотних птахів

Предмети

Анотація

Вступ

Урбанізація є однією з найбільш екстремальних форм антропогенних змін, що впливають на види у всьому світі 1,2. Урбанізація фрагментує та руйнує природні середовища існування 2,3,4,5,6, що призводить до збільшення забруднення 7,8,9, зміни ресурсів 5,10,11 та взаємодії видів 5,12,13; всі вони сприяють глобальній біотичній гомогенізації та втраті біорізноманіття 2,14. Тим не менше, останні дослідження показують більш нюансований ефект урбанізації, причому міські райони дедалі частіше визнаються потенційними, життєво важливими компонентами біорізноманіття 15,16, а в деяких випадках виступають як рефугія для видів, що охороняють питання 17 .

Здатність деяких видів зберігати або навіть процвітати в міському середовищі значною мірою пов'язана зі здатністю використовувати ресурси та уникати ризику в міських районах 18. Отже, оскільки урбанізація охоплює більшу частину ландшафту, вона діє як фільтр, через який можуть проходити лише деякі види, що призводить до того, що громади, що зневажають більше, ніж навколишні райони 6 .

Ця здатність використовувати ресурси є ключовим фактором демографічної реакції птахів на урбанізацію; однак ця відповідь була змінною 5,11,19. Наприклад, в міських умовах додаткова антропогенна їжа може збільшити репродуктивний успіх, тоді як дефіцит натуральної їжі може зменшити її на 5,11,19. Теорія видобутку їжі передбачає, що у міру того, як бажані ресурси стають дефіцитними 20, до раціону слід додавати предмети видобутку з меншою вартістю, оскільки люди стають більш опортуністичними та менш виборчими 21. Коли дорослі годують пташенят, однією із стратегій боротьби з непередбачуваними умовами навколишнього середовища є включення різних видів здобичі в раціон 22. Отже, очікується, що птахи отримають доступ до їжі низької якості, коли натуральна їжа вищої якості менш передбачувана або дефіцитна.

Існує сильна потреба у збереженні, щоб зрозуміти риси корінних видів, які можуть рухатись через міський фільтр та пристосовуватися до цих умов, але результати були неоднозначними. Успішні загарбники, як правило, мають великі розміри зчеплення, великий розмір мозку та загальну стратегію харчування 23. Більше того, існує сильний філогенетичний сигнал, коли клада водяних птахів має найвищий ступінь урбанізації 23. Незважаючи на сильний філогенетичний сигнал про міську толерантність серед водяних птахів, менше 5% досліджень зосереджено саме на цих видах (пошук літератури за допомогою Web of Science та Google Scholar та терміни пошуку "міський" І "птах" І "водно-болотний угідь" АБО " водяна птиця ').

Потреба зрозуміти, як рідні водяні птахи реагують на урбанізацію, є ще більш гострою, якщо врахувати кількість та типи заболочених територій, які створюються в процесі урбанізації. У всіх, за винятком найбільш посушливих ландшафтів, дренажні функції є помітною частиною розвиненого ландшафту 24. Наприклад, нові дороги повинні мати дренажні функції, такі як водойми, канави та канали, а нові житлові забудови часто повинні утримувати зливові води на місці у водоймах. Створені водно-болотні угіддя зараз настільки поширені, що нещодавнє обстеження прибережних водозборів у сусідніх Сполучених Штатах 25 показало, що, хоча прісноводні водно-болотні угіддя демонструють чисті втрати, міські водойми зросли на 19% більше, ніж будь-який інший тип водно-болотних угідь. Крім того, з північноамериканської орнітофауни водно-болотні птахи були єдиною пташиною кладою, яка за останні кілька десятиліть отримала чистий приріст чисельності 26 .

Неясно, якою мірою створені водно-болотні угіддя можуть виступати як місце заміщення місцевих, водно-болотних птахів 27. У своїх історичних хребтах водно-болотні птахи займають динамічні системи, які характеризуються імпульсами ресурсів, обумовленими затопленням і висиханням ландшафту 28. Водно-болотні птахи просуваються на великі відстані між середовищами існування, використовуючи ресурси, де б вони не траплялись 29, отже, здатність знаходити та експлуатувати продовольчі ресурси на великій території є важливою адаптацією в цих системах 30,31. Ця гнучкість у використанні ресурсів 29,31 може призвести до успіху в міському середовищі, оскільки ці райони характеризуються новими продовольчими можливостями. Насправді середовища заміщення часто характеризуються великою кількістю передбачуваних антропогенних джерел їжі 27,32 .

Якщо місцеві водно-болотні птахи використовують міські ресурси та замінюють міські середовища існування природними заболоченими місцями, одне з найбільш актуальних питань полягає в тому, чи є цей процес корисним чи шкідливим для болотних птахів. Ми перевірили, як демографічна реакція та раціон харчування одного з таких видів, Деревного Лелеки (Mycteria americana; надалі "лелека"), відрізнялися між птахами, що гніздились у міських ландшафтах, та природними заболоченими ділянками. Лелеки надають унікальну можливість вивчати водно-болотні угіддя, які мешкають як у динамічній природній системі, так і в міській системі. Раніше лелеки демонстрували масштабні зміни у структурі гніздування у відповідь на зменшення доступності їжі та відповідного середовища існування, зумовленої міським розвитком 33,34,35,36,37. Вид був занесений у федеральний список як зникаючий у 1984 році Однак на той час лелеки розширювали ареал гніздування на північ 39 і створювали колонії в або на межі міських територій 40. Чисельність популяції збільшилася, і в 2014 році лелека потрапила до списку загрожених 39 .

Одним з ключових факторів успіху пошуку лелек та започаткування гнізда є наявність їжі 35,41. Наявність їжі є найвищою, коли водна здобич трапляється у великій щільності та перебуває на мілководді, де вона вразлива для захоплення. Непередбачуване підвищення рівня води протягом сезону розмноження спричиняє гідрологічні зміни в сезонному режимі сушіння, дозволяючи видобутку розсіюватися з басейнів сушіння, тим самим виробляючи помітне падіння щільності здобичі на одиницю площі і, отже, доступність 42. Ці розвороти зменшують доступність видобутку для лелек, які потребують певної глибини води для оптимального видобутку їжі 43. Гідрологічні умови можуть виступати в ролі проксі для доступності їжі для птахів у природній водно-болотній системі 28,44. Оскільки лелекам потрібні специфічні кормові умови для задоволення підвищених калорійних потреб гніздування, наявність їжі вважається обмежуючим фактором 43. Невідомо, якщо лелеки, що гніздяться в міських районах, реагують подібно на зміни природних гідрологічних умов водно-болотних угідь та доступності їжі.

Для того, щоб визначити вплив природних та міських ресурсів на гніздових лелек, ми визначили: (1) якщо продуктивність та стан тіла птахів лелеки відрізняються між міськими та природними заболоченими колоніями; (2) якщо природні водно-болотні угіддя гідрологічні умови і, отже, наявність природних водно-болотних угідь впливали на репродуктивні показники як природних водно-болотних угідь, так і міських гніздових лелек; (3) якщо лелеки, що гніздяться на міських та природних болотах, збільшили свою дієтичну ширину у відповідь на неоптимальні гідрологічні умови, а отже, на меншу доступність здобичі; та (4) якщо дієти лелеки нагадували здобич, знайдену у створених заболочених місцях під час неоптимальних природних болотних умов. Грунтуючись на теорії пошуку кормів, ми очікували, що ширина дієти збільшиться під час неоптимальних гідрологічних умов, які пов'язані з низькою доступністю здобичі 43,45. Крім того, оскільки міські лелеки мають доступ до альтернативних джерел їжі, ми очікували, що міські птахи матимуть більшу дієтичну ширину та продуктивність під час неоптимальних гідрологічних умов, ніж лелеки, що гніздяться у природних заболочених місцях. Загалом, ми наводимо вагомі докази важливості міських ресурсів для репродуктивного успіху у водно-болотних угіддях, що викликають занепокоєння.

Результати

Ми відібрали 160 гнізд протягом сезонів гніздування 2015–2017 років. Із 160 відібраних гнізд 106 гнізд було у трьох міських колоніях, а 54 гнізда - у двох природних заболочених колоніях. Ми використали 160 гнізд для оцінки продуктивності та 114 гнізд для оцінки стану тіла пташенят (79 міських, 35 природних заболочених земель; див. Додаткову таблицю S1 в Інтернеті). Не було значної різниці між кількістю пташенят, вирощених у міських та природних заболочених колоніях (W = 2318,5, P = 0,062; див. додаткову мал. S1 в Інтернеті); однак була суттєва різниця у стані тіла пташенят із дещо здоровішими пташенятами, вирощеними в природних заболочених колоніях (W = 1648,5, P = 0,041; див. додаткову мал. S1 в Інтернеті). Гідрологічні умови вплинули на продуктивність, завдяки чому в оптимальні роки було вироблено значно більше пташенят, ніж у роки з неоптимальними та помірними умовами (χ 2 = 14,29, P = 0,001; див. додаткову мал. S1 в Інтернеті). Крім того, значно здоровіші пташенята вироблялися в оптимальні, ніж неоптимальні умови (W = 0,92, P = 0,00004; див. додаткову мал. S1 в Інтернеті).