Aves remores:responses of migratory birds to climate change and habitat alteration

Climate change and habitat modification are the main anthropogenic causes of the alarming loss of the worldwide biodiversity. Highly visible due to diurnal lifestyle, mobile, and widespread in quite all habitats, migratory birds are considered excellent bio-indicators of the ongoing global environmental change. Long distance migrants − experiencing divergent patterns of change in ecological conditions in the breeding and non-breeding quarters − are more sensitive to these changes and, thus, are suffering larger demographical decline in comparison to short dis<tance migrants. The present dissertation investigates the multifaceted effects of climate change and habitat alteration on bird migratory behaviour. In particular, it provides empirical evidence of how migrants are affected by and react to variability in the ecological conditions in the non-breeding grounds and during migration journeys. The Barn swallow (Hirundo rustica), the European robin (Erithacus rubecula) and the Common swift (Apus apus) are the three model species use in this thesis. Firstly, a novel automatized method for representing migratory routes through the analyses of mark-recaptures data is proposed. The procedure is tested on the Barn swallows’ ring recoveries, which composed the largest ring database from the EURING and SAFRING databanks. The resulting migratory routes confirm the existing knowledge of the general migration pattern for the species in Europe, and emphasise the often-unexploited informative values of ringing data. Concerning the main topic of the dissertation, I documented the influence of ecological factors (i.e. the primary productivity) experienced by Barn swallows in their sub-Saharan non-breeding ranges and during migratory journeys aiming at identifying significant relations with the year-to-year population trends. The arrival at wintering ground and the resting at stopover sites during spring migration revealed to be the most critical phases of migrants’ annual life cycle. Similarly, I found that wintering thermal conditions experienced by the European robins induce spatial and temporal variations in migration propensity and distance among individuals and populations. The second part of the thesis includes other studies that increase the knowledge of other biological traits of the model species investigated during my Ph.D. course. A meta-analysis review of the existing literature confirmed that abandonment of livestock rearing, seen as a fundamental feature of rural habitats, exerts negative effect on the breeding Barn swallow, by reducing availability of invertebrate preys in the habitats or nest sites. An experimental test of food deprivation on Barn swallow nestlings further confirmed that resources supplies in the neighbourhood of a farm alter social intra-brood interactions and begging behaviour with potential consequences on nestlings’ quality. The dissertation ends with the description and characterization of Barn swallow gut microbiome and Common swift plumage bacteria. The similarity of bacterial communities among populations or groups of individuals disclose the possibility to use bacteria as intrinsic marks for bird origin.

Il cambiamento climatico e le alterazioni degli habitat sono ritenuti i principali fattori che contribuiscono alla perdita di biodiversità. Gli uccelli sono considerati un eccellente indicatore delle conseguenze del cambiamento climatico, a causa della loro estrema visibilità, mobilità e diffusione. Gli uccelli migratori sono ritenuti particolarmente sensibili a tali cambiamenti poiché, trascorrendo le diverse fasi del loro ciclo di vita in aree differenti, subiscono gli effetti di diversi pattern di cambiamento delle condizioni ecologiche. Questo lavoro esplora i molteplici effetti del cambiamento climatico e degli habitat sugli uccelli. In particolare, fornisce prove empiriche di come gli uccelli migratori siano influenzati dalla variabilità delle condizioni ecologiche incontrate sia negli areali non riproduttivi che durante i viaggi migratori e di come vi reagiscano. Si elencano di seguito i temi principali trattati nella tesi. Innanzitutto, si propone un innovativo metodo automatizzato per rappresentare le rotte migratorie attraverso l'analisi di dati di cattura e ricattura. La procedura è stata applicata su dati di inanellamento delle Rondini e ha consentito di ricostruire modelli migratori coerenti con le conoscenze pregresse di questa specie. Questo studio dimostra la possibilità di applicare il metodo di analisi ad altre specie meno studiate ed enfatizza il valore informativo dei dati di inanellamento, valore spesso sottostimato. Secondariamente, si valuta come le condizioni ecologiche esperite dalla Rondine negli areali non riproduttivi e durante i viaggi migratori influenzino le dinamiche demografiche della specie. I risultati indicano che l'arrivo nei quartieri non riproduttivi e nelle zone di sosta durante la migrazione primaverile sono le fasi più critiche del ciclo di vita di questo migratore. In un ulteriore studio basato sui dati di inanellamento del Pettirossi, un migratore parziale, si dimostra che la distanza percorsa dagli individui di popolazioni interamente migratrici diminuisce con inverni più miti. Questi studi indicano che le condizioni ambientali esperite dagli uccelli durante la stagione non riproduttiva possono influenzare i comportamenti dei migratori, con un impatto significativo sui trend demografici e sulla loro distribuzione. Inoltre, si osserva un diverso grado di variabilità nelle risposte fenologiche tra diverse popolazioni geografiche. Si indagano, gli effetti dell’allevamento sugli uccelli di habitat rurali che stanno subendo declini demografici in Europa. Questo studio è condotto attraverso una meta-analisi quantitativa della letteratura scientifica sull'argomento. I risultati confermano che la dismissione di pratiche di allevamento ha effetti negativi sull'abbondanza e la riproduzione delle Rondini. Un test sperimentale condotto su pulcini sottoposti ad un’alterazione controllata della disponibilità di cibo ha confermato che la disponibilità di risorse nei quartieri riproduttivi può alterare il loro comportamento di begging,, con conseguenze sulla loro fitness. Infine, sono presentati i risultati di due studi innovativi sul microbioma intestinale delle Rondini e del piumaggio dei Rondoni.