Movements of a Polar Bear from Northern Alaska to Northern Greenland

Using satellite telemetry, we monitored the movements of an adult female polar bear (Ursus maritimus) as she traveled from the Alaskan Beaufort Sea coast to northern Greenland. She is the first polar bear known to depart the Beaufort Sea region for an extended period, and the first polar bear known to move between Alaska and Greenland. This bear traveled for four months across the polar basin and came within 2 degrees of the North Pole. During the first year following her capture, she traveled 5256 km. Evidence to suggest her use of maternity dens in northern Alaska and in northern Greenland demonstrates the potential for genetic exchange between two widely separate populations of polar bears. The long life spans of polar bears and the rarity of their long-range movements means the significance of interpopulation movement can be assessed after long-term monitoring of individuals.Key words: polar bear, Ursus maritimus, satellite telemetry, movements, Beaufort Sea, populations, Alaska, Greenland, polar basinEn utilisant la télémétrie par satellite, on a suivi les déplacements d'une ourse polaire (Ursus maritimus) alors qu'elle allait de la côte de la mer de Beaufort en Alaska au Groenland septentrional. À notre connaissance, elle est la première des ours polaires à avoir quitté la région de la mer de Beaufort pour une longue période, et la première à s'être déplacée entre l'Alaska et le Groenland. Cette ourse a traversé le bassin polaire durant quatre mois et s'est approchée à moins de 2° du pôle Nord. Au cours de la première année suivant sa capture, elle a parcouru 5256 km. Des preuves suggérant qu'elle a utilisé les tanières de mise bas dans l'Alaska septentrional et dans le Groenland septentrional démontrent le potentiel d'échanges génétiques existant entre deux populations d'ours polaires séparées par une grande distance. La longévité importante des ours polaires et la rareté des déplacements lointains signifient que les déplacements entre diverses populations ne peuvent être évalués qu'après une surveillance à long terme des individus.Mots clés: ours polaire, Ursus maritimus, télémétrie par satellite, déplacements, mer de Beaufort, populations, Alaska, Groenland, bassin polair

Mapping Polar Bear Maternal Denning Habitat in the National Petroleum Reserve–Alaska with an IfSAR Digital Terrain Model

The National Petroleum Reserve–Alaska (NPR-A) in northeastern Alaska provides winter maternal denning habitat for polar bears (Ursus maritimus) and also has high potential for recoverable hydrocarbons. Denning polar bears exposed to human activities may abandon their dens before their young are able to survive the severity of Arctic winter weather. To ensure that wintertime petroleum activities do not threaten polar bears, managers need to know the distribution of landscape features in which maternal dens are likely to occur. Here, we present a map of potential denning habitat within the NPR-A. We used a fine-grain digital elevation model derived from Interferometric Synthetic Aperture Radar (IfSAR) to generate a map of putative denning habitat. We then tested the map’s ability to identify polar bear denning habitat on the landscape. Our final map correctly identified 82% of denning habitat estimated to be within the NPR-A. Mapped denning habitat comprised 19.7 km2 (0.1% of the study area) and was widely dispersed. Though mapping denning habitat with IfSAR data was as effective as mapping with the photogrammetric methods used for other regions of the Alaskan Arctic coastal plain, the use of GIS to analyze IfSAR data allowed greater objectivity and flexibility with less manual labor. Analytical advantages and performance equivalent to that of manual cartographic methods suggest that the use of IfSAR data to identify polar bear maternal denning habitat is a better management tool in the NPR-A and wherever such data may be available.La réserve pétrolière nationale–Alaska (NPR-A), située dans le nord-est de l’Alaska (NPR-A), constitue un habitat hivernal de tanières de mise bas pour l’ours polaire (Ursus maritimus) et présente de grandes possibilités du point de vue des hydrocarbures récupérables. Les ours polaires des tanières qui sont exposés aux activités de l’être humain peuvent abandonner leur tanière avant que leurs petits ne soient prêts à survivre les rigueurs de l’hiver de l’Arctique. Afin de faire en sorte que les activités d’exploitation pétrolière hivernales ne posent pas de menaces aux ours polaires, les gestionnaires doivent connaître la répartition des caractéristiques du paysage où les tanières de mise bas sont susceptibles de se trouver. Ici, nous présentons une carte sur laquelle sont indiqués des habitats de tanières possibles au sein de la NPR-A. Nous avons utilisé un système de modélisation numérique des hauteurs à haute définition dérivé du radar interférométrique à synthèse d’ouverture (IfSAR) pour produire une carte putative de l’habitat de tanières. Ensuite, nous avons mis la carte à l’épreuve pour déterminer son aptitude à repérer l’habitat de tanières de mise bas au sein du paysage. Notre carte finale a repéré avec exactitude 82 % de l’habitat de tanières qui se trouverait à l’intérieur de la NPR-A. L’habitat de tanières cartographié s’étendait sur 19,7 km2 (0,1 % de l’aire étudiée) et était largement dispersé. Même si la cartographie de l’habitat de tanières au moyen des données de l’IfSAR était aussi efficace que la cartographie des méthodes photogrammétriques employées dans d’autres régions de la plaine côtière arctique de l’Alaska, l’utilisation du SIG pour analyser les données de l’IfSAR a donné lieu à une plus grande objectivité et flexibilité, avec moins de main-d’oeuvre. Les avantages analytiques et l’exécution équivalant à celles des méthodes de carto-graphie manuelles suggèrent que le recours aux données de l’IfSAR pour repérer l’habitat de tanières de mise bas d’ours polaires constitue un outil de gestion supérieur au sein de la NPR-A et de n’importe quel autre endroit où ces données sont disponibles

Polar Bear Maternal Den Habitat in the Arctic National Wildlife Refuge, Alaska

Polar bears (Ursus maritimus) give birth during mid-winter in dens of ice and snow. Denning polar bears subjected to human disturbances may abandon dens before their altricial young can survive the rigors of the Arctic winter. Because the Arctic coastal plain of Alaska is an area of high petroleum potential and contains existing and planned oil field developments, the distribution of polar bear dens on the plain is of interest to land managers. Therefore, as part of a study of denning habitats along the entire Arctic coast of Alaska, we examined high-resolution aerial photographs (n = 1655) of the 7994 km2 coastal plain included in the Arctic National Wildlife Refuge (ANWR) and mapped 3621 km of bank habitat suitable for denning by polar bears. Such habitats were distributed uniformly and comprised 0.29% (23.2 km2) of the coastal plain between the Canning River and the Canadian border. Ground-truth sampling suggested that we had correctly identified 91.5% of bank denning habitats on the ANWR coastal plain. Knowledge of the distribution of these habitats will help facilitate informed management of human activities and minimize disruption of polar bears in maternal dens.Les ours polaires (Ursus maritimus) mettent bas au beau milieu de l’hiver dans des tanières de glace et de neige. Les ours polaires des tanières qui sont la cible de dérangements occasionnés par l’être humain peuvent abandonner leur tanière avant que leurs petits ne soient prêts à survivre les rigueurs de l’hiver de l’Arctique. Puisque la plaine côtière arctique de l’Alaska renferme de grandes possibilités sur le plan pétrolier et comprend des champs pétrolifères mis en valeur ou dont la mise en valeur est planifiée, la répartition des tanières d’ours polaires sur la plaine revêt de l’intérêt chez les gestionnaires des terres. Par conséquent, dans le cadre d’une étude portant sur les habitats des tanières tout le long de la côte arctique de l’Alaska, on a examiné des photographies aériennes de haute résolution (n = 1655) portant sur une superficie de 7994 km2 de la plaine côtière faisant partie de la Réserve faunique nationale de l’Arctique (la Réserve), puis on a cartographié 3621 km d’habitats de berges propices à l’établissement de tanières. Ces habitats étaient répartis de manière uniforme et représentaient 0,29 % (23,2 km2) de la plaine côtière entre la rivière Canning et la frontière canadienne. L’échantillonnage des données de terrain suggérait qu’on avait correctement repéré 91,5 % des habitats de tanières de berges sur la plaine côtière de la Réserve. Le fait de connaître la répartition de ces habitats favorisera une bonne gestion de l’activité humaine et permettra de déranger les ours polaires le moins possible dans leurs tanières maternelles

Remote Identification of Polar Bear Maternal Den Habitat in Northern Alaska

Polar bears (Ursus maritimus) give birth in dens of ice and snow to protect their altricial young. During the snow-free season, we visited 25 den sites located previously by radiotelemetry and characterized the den site physiognomy. Seven dens occurred in habitats with minimal relief. Eighteen dens (72%) were in coastal and river banks. These "banks" were identifiable on aerial photographs. We then searched high-resolution aerial photographs (n=3000) for habitats similar to those of the 18 dens. On aerial photos, we mapped 1782 km of bank habitats suitable for denning. Bank habitats comprised 0.18% of our study area between the Colville River and the Tamayariak River in northern Alaska. The final map, which correctly identified 88% of bank denning habitat in this region, will help minimize the potential for disruptions of maternal dens by winter petroleum exploration activities.Les ourses polaires (Ursus maritimus) donnent naissance dans des tanières de glace et de neige afin de protéger leurs petits qui sont nidicoles. Durant la saison libre de neige, on a visité 25 lieux de mise bas repérés précédemment par télémesure et on a caractérisé la structure physionomique de ces lieux. Sept tanières étaient localisées au sein d'habitats au relief très peu prononcé. Dix-huit tanières, soit 72 p. cent, se trouvaient sur des berges côtières ou fluviales. Ces «berges» étaient identifiables sur des clichés aériens. On a ensuite cherché sur des clichés aériens (n=3000) pris à haute résolution des habitats semblables à ceux des 18 tanières. Sur ces clichés, on a cartographié 1782 km d'habitats de berges appropriés à l'établissement de tanières. Les habitats de berges constituaient 0,18 p. cent de notre zone d'étude entre la rivière Colville et la Tamayariak dans l'Alaska septentrional. La carte finalisée, qui identifiait correctement 88 p. cent de l'habitat contenant des berges propres à l'établissement de tanières dans la région, aidera à minimiser le potentiel de perturbation des tanières d' ourses due aux activités de prospection pétrolière hivernales

Habitat Characteristics of Polar Bear Terrestrial Maternal Den Sites in Northern Alaska

Polar bears (Ursus maritimus) give birth to and nurture their young in dens of ice and snow. During 1999-2001, we measured the structure of 22 dens on the coastal plain of northern Alaska after polar bear families had evacuated their dens in the spring. During the summers of 2001 and 2002, we revisited the sites of 42 maternal and autumn exploratory dens and recorded characteristics of the under-snow habitat. The structure of polar bear snow dens was highly variable. Most were simple chambers with a single entrance/egress tunnel. Others had multiple chambers and additional tunnels. Thickness of snow above and below dens was highly variable, but most dens were overlain by less than 1 m of snow. Dens were located on, or associated with, pronounced landscape features (primarily coastal and river banks, but also a lake shore and an abandoned oil field gravel pad) that are readily distinguished from the surrounding terrain in summer and catch snow in early winter. Although easily identified, den landforms in northern Alaska were more subtle than den habitats in many other parts of the Arctic. The structure of polar bear dens in Alaska was strikingly similar to that of dens elsewhere and has remained largely unchanged in northern Alaska for more than 25 years. Knowledge of den structure and site characteristics will allow resource managers to identify habitats with the greatest probability of holding dens. This information may assist resource managers in preventing negative impacts of mineral exploration and extraction on polar bears.Les ourses polaires (Ursus maritimus) donnent naissance et nourrissent leurs petits dans des tanières de glace et de neige. De 1999 à 2001, on a mesuré la structure de 22 tanières situées sur la plaine côtière de l'Alaska septentrional après que les familles d'ours polaires eurent évacué leurs tanières au printemps. Au cours des étés de 2001 et de 2002, on s'est à nouveau rendus sur les sites de 42 tanières de mise bas et d'exploration automnale et on a mesuré les caractéristiques de l'habitat situé au-dessous de la neige. La structure des tanières d'ourses polaires variait considérablement. La plupart étaient de simples cavités qui possédaient un tunnel servant à la fois d'entrée et de sortie. D'autres comportaient plusieurs salles et des tunnels supplémentaires. L'épaisseur de la neige au-dessus et au-dessous des tanières était très variable, mais dans la plupart des cas, la couverture de neige était inférieure à 1 m. Les tanières étaient situées sur des reliefs prononcés ou y étaient associées (surtout les rives côtières ou les berges de fleuves, mais aussi le bord d'un lac et le remblai de gravier d'un champ pétrolifère abandonné), qui se détachent nettement du paysage alentour en été et qui retiennent la neige au début de l'hiver. Même si elles étaient facilement identifiables, les formes de relief propices à l'établissement de tanières dans l'Alaska septentrional étaient plus discrètes que les habitats de tanières situés dans bien d'autres régions de l'Arctique. La structure des tanières d'ourses polaires en Alaska offrait une ressemblance frappante avec celle des tanières creusées ailleurs et elle est restée largement inchangée dans le nord de l'Alaska pendant plus de 25 ans. Les connaissances sur la structure des tanières et les caractéristiques des sites permettront aux gestionnaires de ressources de distinguer les habitats qui sont le plus susceptibles d'abriter des tanières. Cette information peut aider ces gestionnaires à prévenir les retombées négatives sur l'ours polaire de l'exploration et de l'exploitation minières

Iñupiaq Knowledge of Polar Bears (Ursus maritimus) in the Southern Beaufort Sea, Alaska

Successful wildlife management depends upon coordination and consultation with local communities. However, much of the research used to inform management is often derived solely from data collected directly from wildlife. Indigenous people living in the Arctic have a close connection to their environment, which provides unique opportunities to observe their environment and the ecology of Arctic species. Further, most northern Arctic communities occur within the range of polar bears (nanuq, Ursus maritimus) and have experienced significant climatic changes. Here, we used semi-structured interviews from 2017 to 2019 to document Iñupiaq knowledge of polar bears observed over four decades in four Alaskan communities in the range of the Southern Beaufort Sea polar bear subpopulation: Wainwright, Utqiaġvik, Nuiqsut, and Kaktovik. All but one of 47 participants described directional and notable changes in sea ice, including earlier ice breakup, later ice return, thinner ice, and less multiyear pack ice. These changes corresponded with observations of bears spending more time on land during the late summer and early fall in recent decades—observations consistent with scientific and Indigenous knowledge studies in Alaska, Canada, and Greenland. Participants noted that polar bear and seal body condition and local abundance either varied geographically or exhibited no patterns. However, participants described a recent phenomenon of bears being exhausted and lethargic when arriving on shore in the summer and fall after extensive swims from the pack ice. Further, several participants suggested that maternal denning is occurring more often on land than sea ice. Participants indicated that village and regional governments are increasingly challenged to obtain resources needed to keep their communities safe as polar bears spend more time on land, an issue that is likely to be exacerbated both in this region and elsewhere as sea ice loss continues. La gestion réussie de la faune dépend des efforts de coordination et de consultation avec les collectivités locales. Toutefois, il arrive souvent qu’une grande partie de la recherche utilisée pour éclairer la gestion dérive uniquement des données recueillies directement de la faune. Les peuples autochtones qui vivent dans l’Arctique entretiennent des liens étroits avec leur environnement, ce qui crée des occasions uniques d’observer l’environnement et l’écologie des espèces de l’Arctique. Il y a également lieu de remarquer que la plupart des collectivités du nord de l’Arctique se trouvent dans l’aire de répartition des ours polaires (nanuq, Ursus) et connaissent d’importants changements climatiques. Dans le cadre de cette étude, nous nous sommes appuyés sur des entrevues semi-structurées réalisées entre 2017 et 2019 pour documenter les connaissances des Iñupiaq au sujet des ours polaires découlant d’observations échelonnées sur quatre décennies dans quatre collectivités de l’Alaska situées dans l’aire de répartition de la sous-population d’ours polaires du sud de la mer de Beaufort : Wainwright, Utqiaġvik, Nuiqsut et Kaktovik. Les 47 participants, sauf un, ont décrit des changements directionnels et remarquables en ce qui a trait à la glace de mer, dont des débâcles plus hâtives, le retour plus tardif de la glace, de la glace plus mince et moins de banquises pluriannuelles. Ces changements correspondent aux observations d’ours qui passent plus de temps sur la terre ferme en fin d’été et en début d’automne au cours des dernières décennies. Ces observations coïncident avec les études sur les connaissances scientifiques et autochtones réalisées en Alaska, au Canada et au Groenland. Les participants ont fait remarquer que la condition corporelle des ours polaires et des phoques ainsi que leur abondance à l’échelle locale variaient d’une région à l’autre ou n’affichaient aucune tendance. Cependant, les participants ont décrit un phénomène récent selon lequel les ours sont épuisés et léthargiques lorsqu’ils arrivent sur la rive à l’été et à l’automne, après avoir parcouru de longues distances à la nage depuis les banquises. Aussi, plusieurs participants ont laissé entendre que les aires de mise bas se retrouvent plus souvent sur la terre ferme que sur la glace de mer. Les participants ont indiqué que le gouvernement des villages et les gouvernements régionaux ont de plus en plus de difficulté à obtenir les ressources nécessaires pour assurer la sécurité de leurs collectivités, car les ours polaires passent plus de temps sur la terre ferme, un enjeu qui risque de s’aggraver, tant dans cette région qu’ailleurs, à mesure que la glace de mer continuera de perdre de l’ampleur.

Caribou Distribution During the Post-calving Period in Relation to Infrastructure in the Prudhoe Bay Oil Field, Alaska

There is concern that caribou (Rangifer tarandus) may avoid roads and facilities (i.e. infrastructure) in the Prudhoe Bay oil field (PBOF) in northern Alaska, and that this avoidance can have negative effects on the animals. We quantified the relationship between caribou distribution and PBOF infrastructure during the post-calving period (mid-June to mid-August) with aerial surveys from 1990 to 1995. We conducted four to eight surveys per year with complete coverage of the PBOF. We identified active oil field infrastructure and used a geographic information system (GIS) to construct ten 1 km wide concentric intervals surrounding the infrastructure. We tested whether caribou distribution is related to distance from infrastructure with a chi-squared habitat utilization-availability analysis and log-linear regression. We considered bull, calves, and total caribou of all sex/age classes separately. The habitat utilization-availability analysis indicated there was no consistent trend of attraction to or avoidance of infrastructure. Caribou frequently were more abundant than expected in the intervals close to infrastructure, and this trend was more pronounced for bulls and for total caribou of all sex/age classes than for calves. Log-linear regression (with Poisson error structure) of numbers of caribou and distance from infrastructure were also done, with and without combining data into the 1 km distance intervals. The analysis without intervals revealed no relationship between caribou distribution and distance from oil field infrastructure, or between caribou distribution and Julian date, year, or distance from the Beaufort Sea coast. The log-linear regression with caribou combined into distance intervals showed the density of bulls and total caribou of all sex/age classes declined with distance from infrastructure. Our results indicate that during the post-calving period: 1) caribou distribution is largely unrelated to distance from infrastructure; 2) caribou regularly use habitats in the PBOF; 3) caribou often occur close to infrastructure; and 4) caribou do not appear to avoid oil field infrastructure.On s'inquiète du fait que le caribou (Rangifer tarandus) pourrait éviter les routes et installations (c-à-d. les infrastructures) du champ pétrolifère de Prudhoe Bay dans l'Alaska septentrional et que ce comportement pourrait avoir des répercussions négatives sur les animaux. Des relevés aériens effectués de 1990 à 1995 ont permis de quantifier le rapport entre la distribution du caribou et les infrastructures du champ pétrolifère de Prudhoe Bay au cours de la période suivant immédiatement la mise bas (de mi-juin à mi-août). On a procédé à un nombre de relevés annuels allant de quatre à huit, couvrant toute la superficie du champ. On a identifié les infrastructures du champ pétrolifère qui étaient en activité et utilisé un système d'information géographique (SIG) pour construire dix anneaux concentriques de 1 km de large entourant chaque infrastructure. On a testé l'hypothèse que la distribution du caribou est indépendante de l'éloignement de l'infrastructure grâce au test de chi carré entre l'utilisation et la disponibilité de l'habitat, et à la régression log-linéaire. On a tenu compte séparément de la catégorie des mâles, de celle des veaux et de celle de la population totale, sexe et âge confondus. L'analyse de l'utilisation et de la disponibilité de l'habitat révélait qu'il n'y avait pas de schéma cohérent d'attrait ou d'évitement des infrastructures. Les caribous étaient souvent plus abondants que prévu dans les anneaux proches des infrastructures, et cette tendance était plus prononcée pour les mâles adultes et pour l'ensemble des catégories, sexe et âge confondus, que pour les veaux. On a fait les analyses par régression log-linéaire en regroupant et sans regrouper les données anneaux de 1 km de largeur. L'analyse sans regroupement montrait qu'il n'existe pas de rapport entre la distribution du caribou et l'éloignement des infrastructures du champ pétrolifère, ou entre la distribution du caribou et la date julienne ou même l'éloignement de la côte de la mer de Beaufort. L'analyse log-linéaire avec les caribous regroupés dans des anneaux concentriques montrait que la densité des mâles adultes de l'ensemble de la population, sexe et âge confondus, était plus élevée dans les anneaux jouxtant les infrastructures. Nos résultats indiquent que, durant la période suivant immédiatement la mise bas: (1) la distribution du caribou est dans une large mesure indépendante de l'éloignement des infrastructures; (2) le caribou utilise les habitats au sein du champ pétrolifère de Prudhoe Bay sur une base régulière; (3) le caribou se trouve fréquemment près des infrastructures; et (4) le caribou ne semble pas chercher à éviter les infrastructures du champ pétrolifère

The Acute Physiological Response of Polar Bears to Helicopter Capture

Many wildlife species are live captured, sampled, and released; for polar bears (Ursus maritimus) capture often requires chemical immobilization via helicopter darting. Polar bears reduce their activity for approximately 4 days after capture, likely reflecting stress recovery. To better understand this stress, we quantified polar bear activity (via collar‐mounted accelerometers) and body temperature (via loggers in the body core [Tabd] and periphery [Tper]) during 2–6 months of natural behavior, and during helicopter recapture and immobilization. Recapture induced bouts of peak activity higher than those that occurred during natural behavior for 2 of 5 bears, greater peak Tper for 3 of 6 bears, and greater peak Tabd for 1 of 6 bears. High body temperature (\u3e39.0°C) occurred in Tper for 3 of 6 individuals during recapture and 6 of 6 individuals during natural behavior, and in Tabd for 2 of 6 individuals during recapture and 3 of 6 individuals during natural behavior. Measurements of Tabd and Tper correlated with rectal temperatures measured after immobilization, supporting the use of rectal temperatures for monitoring bear response to capture. Using a larger dataset (n = 66 captures), modeling of blood biochemistry revealed that maximum ambient temperature during recapture was associated with a stress leukogram (7–26% decline in percent lymphocytes, 12–21% increase in percent neutrophils) and maximum duration of helicopter operations had a similar but smaller effect. We conclude that polar bear activity and body temperature during helicopter capture are similar to that which occurs during the most intense events of natural behavior; high body temperature, especially in warm capture conditions, is a key concern; additional study of stress leukograms in polar bears is needed; and additional data collection regarding capture operations would be useful