Climate change is considered a major driver of recent avian population declines, particularly in the drought-stricken southwestern United States. Predicting how bird populations will respond requires understanding the climatic drivers influencing population density across the region's diverse habitats. We modelled breeding-season densities of 50 bird species in relation to spring and summer drought and the timing of North American monsoon rainfall over a 12-year period (2007–2018) and across 4 habitats comprising an approximately 1,500 m elevational gradient. We estimated annual breeding-season population density in relation to climate in the previous year by fitting a Bayesian hierarchical N-mixture model to point-count data from each of 6 national parks on the Colorado Plateau. Specifically, we asked whether (1) population trends were stable, increasing, or decreasing in the focal parks; (2) breeding densities were affected by drought or the timing of monsoon rains; and (3) climatic effects differed across habitat types and among species that molt on the breeding grounds, the nonbreeding grounds, or stopover to molt in the monsoon region of northwestern Mexico (molt migrants). Population trends varied with habitat. Species of high-elevation mixed-conifer forest declined over the study period, matching regional Breeding Bird Survey trends, likely in response to climate-related habitat loss and disturbance. By contrast, lower-elevation pinyon-juniper and grassland-shrubland species density generally increased. Effects of drought varied by habitat with elevation: mixed-conifer species responded positively to drought in the previous year, likely due to earlier snowmelt and breeding phenology, whereas pinyon-juniper species were unaffected, and grassland-shrubland species responded negatively, perhaps due to reduced nest survival. Later arrival of monsoon rains, a common prediction of climate models, had a positive effect on grassland bird densities, but a negative effect on molt-migrant densities. Late monsoon rains may result in a phenological mismatch between migration timing and the pulse of resources required to molt.
LAY SUMMARY
Changes to the timing and intensity of climate events are key causes of bird population declines, but it is unclear how these effects change across habitat types.
We asked how drought and monsoon rain timing affected the breeding densities of 50 bird species in 4 habitats across 1,500 m of elevation in Colorado Plateau, USA, national parks.
Effects of drought varied with elevation: high-elevation conifer-forest bird species responded positively to drought, while middle-elevation species were unaffected and low-elevation grassland species responded negatively.
Later arrival of the monsoon had a positive effect on grassland birds, but a negative effect on species that stopover in the monsoon region of northwestern Mexico to molt while migrating south; species may mistime this “molt migration” in years when monsoon rains are late.
Birds of high-elevation conifer forest showed declining populations during the study period (2007–2018), likely due to drought- and wildfire-related deaths of conifer trees.
Se considera que el cambio climático es un importante impulsor de las recientes disminuciones poblacionales de las aves, especialmente en el suroeste de Estados Unidos, afectado por la sequía. Predecir cómo responderán las poblaciones de aves requiere comprender los impulsores climáticos que influyen en la densidad poblacional a través de los diversos hábitats de la región. Modelamos las densidades durante la temporada de cría de 50 especies de aves en relación con la sequía de primavera y verano y con el momento de las lluvias monzónicas de América del Norte, durante un período de 12 años (2007–2018) y en cuatro hábitats que comprenden un gradiente altitudinal de ∼1500 m. Estimamos la densidad poblacional anual durante la temporada de cría en relación con el clima del año anterior, ajustando un modelo jerárquico bayesiano de mezcla N a datos de conteo de puntos provenientes de cada uno de los seis parques nacionales del Plateau de Colorado. Específicamente, preguntamos si (1) las tendencias poblacionales eran estables, aumentaban o disminuían en los parques focales; (2) las densidades de cría se veían afectadas por la sequía o el momento de las lluvias monzónicas; y (3) los efectos climáticos diferían según los tipos de hábitat y entre especies que mudaban en las zonas de cría, en las zonas no reproductivas o las que hacían escala para mudar en la región de monzones del noroeste de México (aves migratorias en muda). Las tendencias poblacionales variaron según el hábitat. Las especies de los bosques mixtos de coníferas de elevaciones altas disminuyeron durante el período de estudio, coincidiendo con las tendencias regionales del Censo de Aves Reproductoras, probablemente en respuesta a la pérdida y los disturbios del hábitat relacionados con el clima. Por el contrario, la densidad de especies de pino enebro y pastizales arbustivos de elevaciones más bajas aumentó en general. Los efectos de la sequía variaron según el hábitat y la elevación: las especies de bosques mixtos de coníferas respondieron positivamente a la sequía del año anterior, probablemente debido al deshielo temprano y la fenología de cría, mientras que las especies de pino enebro no se vieron afectadas y las especies de pastizales arbustivos respondieron negativamente, tal vez debido a la reducción de la supervivencia de los nidos. La llegada tardía de las lluvias monzónicas, una predicción común de los modelos climáticos, tuvo un efecto positivo en las densidades de aves de pastizal, pero un efecto negativo en las densidades de las aves migratorias en muda. Las lluvias monzónicas tardías pueden resultar en una falta de sincronización fenológica entre el momento de la migración y el pulso de recursos requeridos para mudar.
