Feather isotope analysis discriminates age-classes of Western, Least, and Semipalmated sandpipers when plumage methods are unreliable

Authors


Corresponding author. Email: sfranks@sfu.ca

Abstract

ABSTRACT Avian age-class discrimination is typically based on the completeness of the first prebasic molt. In several calidrid sandpiper species, juvenal flight feathers grown on Arctic breeding grounds are retained through the first three migrations. Thereafter, flight feathers are grown annually at temperate migratory stopover sites during the fall or on the subtropical wintering grounds. Standard methods for distinguishing age classes of sandpipers rely on a combination of traits, including body plumage, coloration of protected inner median covert edges, and extent of flight feather wear. We tested the ability of stable hydrogen isotope ratios in flight feathers (δDf) to distinguish young birds in their first winter through second fall from older adults in three calidrid sandpiper species, Western (Calidris mauri), Least (C. minutilla), and Semipalmated (C. pusilla) sandpipers. We compared the apparent reliability of the isotope approach to that of plumage-based aging. The large expected differences in δDf values of flight feathers grown at Arctic versus non-Arctic latitudes enabled use of this technique to discriminate between age-classes. We determined δDf values of known Arctic-grown feathers from juveniles that grew their flight feathers on the breeding grounds. Flight feather δDf values of southward-migrating adults showed bimodal distributions for all three species. Negative values overlapped with species-specific juvenile values, identifying putative second fall birds with high-latitude grown juvenal feathers retained from the previous year. The more positive values identified older adults who grew their feathers at mid- and low latitudes. Importantly, δDf analysis successfully identified first-winter and second-fall birds not detected by plumage-based aging. Flight feather wear alone was a poor basis for age classification because scores overlapped extensively between putative second fall birds and older adults. Flight feather hydrogen isotope analysis enables more definitive assignment of age classes when standard plumage methods are unreliable.

RESUMEN

La identificación de la edad en las aves es típicamente basada en el grado en la cual se completa la primera muda prebásica. En algunas especies del género Calidris, las plumas juveniles de vuelo que crecieron en las regiones Árticas donde nidifica la especie son retenidas durante las tres primeras migraciones. Después, las plumas de vuelo crecen anualmente en sitios de descanso durante la migración en zonas templadas durante el otoño o en sitios de invernación subtropicales. Los métodos estandarizados para distinguir las edades de este género dependen de una combinación de caracteres, incluyendo el plumaje corporal, la coloración de las franjas de las coberturas medias internas protegidas y el grado de desgaste de las plumas de vuelo. Probamos la capacidad de las proporciones de isótopos estables de hidrogeno en las plumas de vuelo (δDf) de distinguir entre individuos jóvenes (en su primer invierno hasta su segundo otoño) y adultos mayores en tres especies, Calidris mauri, C. minutilla y C. pusilla. Comparamos la aparente fiabilidad de isótopos en comparación al método de usar el estado del plumaje para estimar la edad. Las grandes diferencias esperadas entre los valores δDf en plumas de vuelo que crecieron en latitudes Árticos versus no-Árticos permitió el uso de esta técnica para distinguir las edades. Determinamos los valores δDf de plumas que supimos que crecieron en el Ártico porque fueron de juveniles que crecieron las plumas de vuelo en los sitios de nidificación. Los valores δDf de las plumas de vuelo de adultos que migraban hacia el sur demostraron distribuciones bimodales para las tres especies. Valores negativos se superpusieron con los valores de los juveniles específicos a cada especie, lo cual permitió la identificación de individuos supuestamente en su segundo otoño portando plumas juveniles cuales fueron crecidas en latitudes altas en el año anterior. Los valores mas positivos identificaron a los adultos mayores cuales portaban plumas que crecieron en latitudes medias y bajas. Importantemente, el análisis de δDf exitosamente identificó a los individuos que estaban en su primer invierno o en su segundo otoño cuales no fueron detectados mediante la técnica de estimar la edad con el plumaje. El uso del desgaste de las plumas de vuelo como indicador de edad no fue confiable cuando fue el único método usado porque las medidas de desgaste de individuos supuestamente en su segundo otoño se superpusieron extensivamente con los de adultos mayores. El análisis de isótopos de hidrogeno en las plumas de vuelo permite una clasificación mas definitiva de la edad cuando los métodos que usan el plumaje no son confiables.

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