No evidence of overall changes in spatial population synchrony across bird species in North America

Abstract

Populasjoner med sterkt korrelerte årlige fluktuasjoner i populasjonsstørrelse, har høy romlig populasjonssynkronitet. Dette øker ofte risikoen for utryddelse hos en art. Romlig autokorrelasjon i miljøstøy (eks. fluktuasjoner i værvariabler) er en mekanisme som kan påvirke romlig populasjonssynkronitet. Klimaendringer kan føre til endringer i romlig autokorrelasjon i miljøstøy. Dette kan videre påvirke den romlige populasjonssynkroniteten. Jeg analyserte data for 33 nord-amerikanske fuglearter fra North American Breeding Bird Survey og Waterfowl Breeding Population and Habitat Survey i tidsperioden fra 1975 til 2019. Jeg undersøkte om det er en trend i romlig populasjonssynkronitet på tvers av artene, og for endringer i romlig autokorrelasjon i årlig gjennomsnittstemperatur og total årlig nedbør i samme tidsperiode og region. Jeg estimerte romlig populasjonssynkronitet med fremgangsmåten moving window, hvor gjennomsnittet av en parvis korrelasjonsmatrise ble kalkulert per vindu (3 år). For å estimere endringen i romlig populasjonssynkronitet på tvers av artene brukte jeg en lineær miksemodell. Jeg brukte lineære modeller for å undersøke endringer i romlig autokorrelasjon av temperatur og nedbør. De estimerte trendene for gjennomsnittlig romlig populasjonssynkronitet på korte (0 – 500 km), mellomlange (500 – 1000 km) og lange avstander (> 1000 km) på tvers av arter var ikke statistisk signifikante. Trenden for romlig autokorrelasjon i temperatur og nedbør var heller ikke statistisk signifikante. På individnivå hadde seks arter statistisk signifikant trend i romlig populasjonssynkronitet, men dette var forventet med signifikansnivået 0.05. Jeg fant ingen bevis for en generell trend i romlig populasjonssynkronitet over tid for de artene som ble analysert. Resultatene kan derimot blitt påvirket av støy og feilkilder i dataen. Siden forskning på romlig populasjonssynkronitet kan gi informasjon om utryddelse og dette kan være verdifullt for bevaring av naturmangfold, vil studier på tvers av arter på dette temaet være nyttig.

When populations show strongly correlated fluctuations in abundances through time, they have a high degree of spatial population synchrony. This is often associated with an increased risk of species extinction. Spatially autocorrelated environmental noise (such as weather fluctuations) affecting local populations is an important mechanism contributing to spatial population synchrony. Consequently, changes in the spatial autocorrelation of environmental noise due to, for instance climate change, can drive a change in spatial population synchrony. Here, I analysed data from 1975 to 2019 for 33 North American bird species from the North American Breeding Bird Survey and Waterfowl Breeding Population and Habitat Survey to investigate whether there has been a trend in spatial population synchrony across species. Similarly, I tested for changes in the spatial autocorrelation of mean annual temperature and total annual precipitation in the same regions and time period. I used the moving windows approach with the mean of a pairwise correlation matrix to estimate the spatial synchrony per 3-year window. I fitted a linear mixed effect model to test for the change in spatial population synchrony across species and linear models to test the change in spatial autocorrelation of temperature and precipitation. The trends in average spatial population synchrony across species at short (0 – 500 km), intermediate (500 – 1000 km) and long distances (> 1000 km) were not statistically significant. The estimated trends of spatial autocorrelation in temperature and precipitation were also not statistically significant. At the individual species level, six species showed a significant change in spatial population synchrony, but this was expected due to chance with a significance level of 0.05. Thus, I found no evidence of an overall trend in spatial population synchrony over time for the species analysed. However, there were noise and sources of error in the data analysed which could have influenced my results. Considering the importance of investigating spatial population synchrony regarding extinction risk and conservation, there is a need for more multispecies studies on this research topic.