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Using deuterium to examine altitudinal migration by Andean birds

Authors

  • Jessica L. Hardesty,

    1. Graduate Program In Ecology, Duke University, P. O. Box 90329, Durham, North Carolina 27708, USA
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    • 3

      Current address: Seabird Program Director, American Bird Conservancy, P.O. Box 249, 4249 Loudoun Avenue, The Plains, VA 20198-0249.

  • Kevin C. Fraser

    Corresponding author
    1. Department of Biology, University of New Brunswick, P. O. Box 4400, Fredericton, New Brunswick E3B 5A3, Canada
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Corresponding author. Email: kevin.fraser@unb.ca

Abstract

ABSTRACT Altitudinal migration by birds in the tropics is poorly described and the migratory patterns of many species remain unknown. Stable-isotope analysis may be a suitable method for tracking elevational movements. Globally, stable-hydrogen isotope (δD, deuterium) values of rainwater show a linear depletion trend with increasing elevation. Birds incorporate local δD values during tissue synthesis and, if individuals move altitudinally, their tissue δD should reflect the area where the tissues were grown. We tested the feasibility of this method for tracking elevational movements of birds on the eastern slope of the Ecuadorian Andes by exploring the relationship between elevation, rainwater δD, and avian tissue δD. We sampled rainwater as well as the blood and feathers of 122 birds representing 18 species over an elevational gradient (1350–3500 m asl). Bird tissue and rainwater δD decreased with increasing altitude. δD feather values showed a weaker relationship with elevation than blood δD values, reflecting the short-term recent synthesis of blood. Elevation explained little of the variability in feather δD, which could reflect altitudinal migration. However, we could not reliably identify migrants because of the potential effects of intrannual shifts in rainwater δD, diet, and molt timing on feather δD. Rainwater δD differed from global averages and data available for Ecuador, underlining the importance of local sampling in the year(s) of interest. Our results indicate that altitudinal migrants may be tracked using δD only at larger scales (>1000 m) when local variability in tissues driven by molt and diet are understood.

RESUMEN

La migración altitudinal de las aves en el trópico es pobremente descrita y los patrones migratorios de muchas especies siguen desconocidos. El análisis de isótopos estables podría ser un método adecuado para seguir a los movimientos entre elevaciones de individuos. Globalmente, los valores del isótopo estable de hidrogeno (δD, deuterio) del agua de lluvia demuestran un patrón lineal de depleción con un incremento en la elevación. Las aves incorporan los valores locales del δD durante la síntesis de tejidos, y si los individuos se mueven altitudinalmente, el δD en sus tejidos debería reflejar el área donde los tejidos fueron sintetizados. Probamos la factibilidad de este método para rastrear los movimientos altitudinales de aves en la falda oriental de los Andes Ecuatorianos mediante una investigación de la relación entre elevación, el δD del agua de lluvia, y el δD del tejido de las aves. Muestreamos el agua de lluvia así como la sangre y plumas de 122 aves, representando 18 especies a través de un gradiente altitudinal (1350–3500 msnm). El δD del tejido de las aves y del agua de lluvia disminuyó con un incremento en la elevación. Los valores del δD en las plumas demostraron una relación mas débil con la elevación que los valores del δD de la sangre, cual refleja la síntesis de sangre a corto plazo. La elevación explicó poco en cuanto a la variabilidad del δD de las plumas, cual podría reflejar la migración altitudinal. Sin embargo, no pudimos identificar fiablemente a los migrantes porque el δD de las plumas podría ser afectado por cambios intra-anuales en el δD del agua de lluvia, dieta y fenología de la muda. El δD del agua de lluvia varió de los promedios globales y de los datos disponibles para Ecuador, cual resalta la importancia del muestreo a nivel local en los años de interés. Nuestros resultados indican que los migrantes altitudinales podrían ser rastreados usando el δD solo a escalas mas grandes (<1000 m) cuando la variabilidad local en los tejidos afectados por la muda y la dieta son comprendidos.

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