Avian conservation in a changing environment : species' responses and the efficiency of conservation measures

Human induced climate change will affect global biodiversity considerably. One of the most studied consequences is climate driven redistributions of species. Simultaneously, increasing land development resulting in habitat loss will add difficulties for species to adapt and redistribute under changing climate. Failing to move or adapt, species face a risk of extinction. The high latitude and high altitude species are facing increased risk of extinction because these species have limited possibilities to retreat and the warming has been faster in northern high latitudes than other regions Protected areas are likely to aid species in adapting to the changing climate by preserving high quality natural habitats where species can thrive. However, due to extensive land use and habitat degradation protection cannot always cover a sufficient amount of high quality habitat. In this case, habitat restoration can be the solution to improve habitat quality and availability, which can have positive effects on the ability of species to move and persist under climate change. The aim of this thesis is to shed light on how protected areas have been able to mitigate the negative effects of the current climate change. In addition, it studies the role of habitat quality in the processes of redistribution events. Lastly, the thesis evaluates how habitat enhancement by restoration affects the abundances of species threatened by wide-scale habitat loss and degradation. The focal species of the thesis are birds, owing to the extensive, long-term Finnish monitoring data which are unique even in a global perspective. In the first chapter, I study changes in abundance of the past five decades on the trailing range edge of northern and leading range edge of southern bird species. This study shows that protected areas help northern bird species maintain their abundances on the southern boundary of their current area of distribution, while aiding certain southern bird species spread to new territories on the northern boundary of their distribution area. This suggests that protected areas are able to slow down the northbound retreat of species, but also facilitate northward range expansions of southern species. The second chapter studies if the effect of conservation in mitigating climate driven changes observed in the first chapter increases with increasing coverage of the protected area network. The results show that in northern and central Finland the increasing protected area coverage in the landscape is indeed associated with communities that are more stable and less affected by climate driven changes. However, such effect was not found in southern Finland, where the protected area coverage was very low, and in fact could be too low to support detectable levels of community resilience against climate change. Populations and communities are shown to be more resilient to environmental changes when higher proportions of suitable high-quality habitat is available. Thus habitat quality could certainly explain the results gained in chapters I & II. The chapter III studies the effect of habitat quality on the occurrence of the white-backed woodpecker. Woodpeckers occupied more frequently the high-quality habitat patches than lower quality patches suggesting that colonization events are more and local extinctions less frequent on these sites. Thus, high-quality habitats seem to enhance the ability of species to move and persist and therefore, protection of these sites should be a priority under the redistributing outcome of climate change. Chapter IV shows that habitat quality can be further improved through restoration. Counteracting the overgrowth of wetlands rapidly increased the number of staging and breeding birds. Many waterbird species are threatened and declining due to eutrophication and overgrowth and the results show that wetland management can mitigate these negative developments. The thesis concludes that protecting high-quality habitats can mitigate climate change driven range and community changes. However, current trajectories of conservation seem to be inadequate to preserve the current biodiversity. Therefore, to meet the aims to prevent further biodiversity loss, extensive and rapid efforts to increase protected area coverage and connectivity are direly needed. The main conclusion of this thesis support these acts and the benefits this will have for preserving biodiversity in the future.Ilmastomuutoksella on todettu olevan huomattava vaikutus elinkirjoon. Sen tunnetuimpia seurauksia ovat levinneisyysaluemuutokset. Samanaikainen elinympäristöjen heikentyminen ja pirstoutuminen hankaloittaa lajien sopeutumista muuttuvaan ilmastoon. Mikäli lajit eivät pysty sopeutumaan tai siirtymään, niiden riski kuolla sukupuuttoon kasvaa. Etenkin pohjoiset lajit ovat vaarassa, sillä lämpeneminen on ollut nopeinta boreaalisella ja arktisella vyöhykkeellä ja näillä alueilla siirtymismahdollisuuksia rajoittavat jäämeri sekä kölivuoristo. Suojelualueiden on oletettu auttavan sopeutumaan ilmastonmuutokseen säilyttämällä korkealaatuisia elinympäristöjä, joissa lajit voivat menestyä. Laaja-alaisen elinympäristöjen laadun heikkenemisen vuoksi suojelu ei pysty välttämättä turvaamaan kohtuullista määrää korkealaatuisia elinympäristöjä. Tällöin elinympäristöjen kunnostaminen voi luoda lisää korkealaatuisia ympäristöjä, mikä voi puolestaan parantaa lajien kykyä siirtyä ja sopeutua. Väitöskirjani tarkoitus on tutkia ovatko suojelualueet kyenneet lieventämään ilmastomuutoksen epäedullisia vaikutuksia elinkirjoon. Tutkin, miten elinympäristön laatu vaikuttaa ilmastosta johtuviin levinneisyysaluemuutoksiin sekä onko kunnostuksella vaikutusta elinympäristöjen heikkenemisestä kärsivien lajien yksilömääriin. Väitöskirjani kohdelajeja ovat linnut, sillä suomalainen laaja ja pitkäjänteinen linnustonseuranta tarjoaa maailmanlaajuisesti ainutlaatuisen aineiston tutkia edellä mainittuja luonnon tapahtumaketjuja. Ensimmäisessä osatyössä tutkin viimeisen viiden vuosikymmenen aikana tapahtuneita runsausmuutoksia lintulajien levinneisyysalueiden reunoilla. Verrattuna suojelemattomiin alueisiin, suojelualueilla pohjoiset lintulajit säilyivät runsaampina levinneisyytensä eteläreunalla. Vastaavasti osa eteläisistä lajeista runsastui suojelualueilla enemmän kuin suojelemattomilla levinneisyysalueen pohjoisreunalla. Suojelualueet vaikuttavat hidastavan pohjoisten lajien vetäytymistä, mutta myös auttavan eteläisiä lajeja levittäytymään kohti pohjoista. Toisessa osatyössä tutkin, voimistuuko suojelualueiden ilmastovaikutusten ehkäisy suojelualueverkoston kattavuuden kasvaessa. Pohjois- ja Keski-Suomessa kattavampi suojelualueverkosto oli yhteydessä kasvaneeseen kykyyn puskuroida ilmastosta johtuvia lintuyhteisömuutoksia. Vastaavaa yhteyttä ei kuitenkaan havaittu Etelä-Suomessa, jossa suojelualueiden kattavuus oli hyvin alhainen, ja voi hyvinkin olla liian alhainen osoittaakseen merkittävää sietokykyä ilmastosta johtuvia yhteisömuutoksia vastaan. Lajien kestokyvyn ympäristömuutoksia vastaan on osoitettu kasvavan korkealaatuisten elinympäristöjen saatavuuden parantuessa. Siksi elinympäristön laatu voisi selittää havaitut suojelualueiden myönteiset vaikutukset. Tutkin tätä kolmannessa osatyössä valkoselkätikan osalta. Tikkojen havaitsemistodennäköisyys oli huomattavasti suurempi korkealaatuisissa kuin huonompilaatuisissa elinympäristöissä. Tulokset viittaavat siihen, että tikat asuttivat korkealaatuiset elinympäristöt huonompilaatuisia useammin ja vastaavasti hylkäsivät ne huonompilaatuisia harvemmin. Elinympäristön korkea laatu vaikuttaa siten parantavan tikkojen mahdollisuuksia siirtyä ja säilyä, ja näiden suojelun tulisi olla etusijalla ilmastonmuutoksen haittavaikutuksia torjuttaessa. Neljäs osatyö osoittaa, että elinympäristön laatua voidaan parantaa kunnostamalla. Kosteikkojen umpeenkasvun torjuminen kasvatti lintujen määriä nopeasti. Rehevöityminen ja umpeenkasvu uhkaavat monia vesilintuja, ja kosteikkojen kunnostuksella uhkaa voidaan torjua. Väitöskirjan johtopäätös on, että suojelemalla ja kunnostamalla korkealaatuisia elinympäristöjä voidaan lieventää ilmastomuutoksen aiheuttamia levinneisyysalue- ja yhteisömuutoksia. Nykyinen suojelutoimien laajuus on osoittautunut riittämättömäksi tavoitteessa ehkäistä elinkirjon väheneminen. Siksi tämän tavoitteen saavuttamiseksi tarvitaan laajoja ja nopeita toimia suojelualueverkoston kattavuuden ja kytkeytyneisyyden kasvattamiseksi. Väitöskirjani tulokset tukevat näitä toimia sekä niiden mukanaan tuomia hyötyjä elonkirjon säilyttämiseksi seuraaville sukupolville

Snow depth drives habitat selection by overwintering birds in built-up areas, farmlands and forests

Aim Abundances of animals vary according to species-specific habitat selection, but habitats are undergoing rapid change in response to anthropogenic alterations of land use and climate. The long-term decline of snowfall is one of the most dramatic abiotic changes in boreal regions, with potential to alter species communities and shape future ecosystems. However, the effects of snow cover on habitat-specific abundances remain unclear for many taxa. Here we explore whether long-term declines in snow cover affect the abundances of overwintering birds. Taxon Fifty bird species. Location Finland, Northern Europe. Methods We used generalized linear mixed models to analyse citizen-led monitoring data from 196 transects over a 32-year period to assess whether abundances of birds have changed in built-up areas, farmlands and forests, and whether these covary with warming temperatures and decreasing snow. We then explored if changes in abundance can be explained by body mass, migration strategy or feeding guilds of the species. Results Over the study period, the abundance of overwintering birds increased. This increase was most pronounced in farmlands (69.6%), where abundances were positively associated with decreasing snow depth. On the other hand, while abundances in built-up habitats (19.5%) decreased over the study period, they increased in periods of high snow depths. Finally, we found that the short-distance migration strategy explains changes in bird abundances with snow. In farmlands, ground feeding birds and heavier birds also show a positive trends in abundance with decreasing snow depths. Main conclusions Local snow conditions are driving habitat selection of birds in the winter; birds in farmlands were most responsive to a decrease in snow depth. Changing snow depths can affect bird movements across habitats in the winter, but also influence migratory patterns and range shifts of species.Peer reviewe

Counteracting wetland overgrowth increases breeding and staging bird abundances

Human actions have led to loss and degradation of wetlands, impairing their suitability as habitat especially for waterbirds. Such negative effects may be mitigated through habitat management. To date scientific evidence regarding the impacts of these actions remains scarce. We studied guild specific abundances of breeding and staging birds in response to habitat management on 15 Finnish wetlands. In this study management actions comprised several means of vegetation removal to thwart overgrowth. Management cost efficiency was assessed by examining the association between site-specific costs and bird abundances. Several bird guilds exhibited positive connections with both habitat management as well as with invested funds. Most importantly, however, red-listed species and species with special conservation concern as outlined by the EU showed positive correlations with management actions, underlining the conservation value of wetland management. The results suggest that grazing was especially efficient in restoring overgrown wetlands. As a whole this study makes it clear that wetland habitat management constitutes a feasible conservation tool. The marked association between invested funds and bird abundance may prove to be a valuable tool for decision makers when balancing costs and impact of conservation measures against one another.Peer reviewe

Hoitotoimien vaikutus Etelä-Suomen kosteikkojen linnustoon

Kosteikot ovat biodiversiteetiltään yksi maailman rikkaimmista habitaateista. Kosteikkojen ja niillä elävien vesilintujen tuottamien ekosysteemipalvelujen laajuuteen ja tärkeyteen on havahduttu vasta viime aikoina. Kosteikkoja ja niiden linnustoa uhkaavat maailman laajuisesti maankäyttö sekä makeiden vesistöjen pilaantuminen. Viimeisen vuosisadan aikana maailman kosteikkojen määrä on vähentynyt puoleen ja niiden tila on heikentynyt. Kosteikkolinnuston elinolot ovat heikentyneet ja linnusto on taantunut. Kosteikkoja rakentamalla ja kunnostamalla on voitu parantaa linnuston elinolosuhteita. Etenkin keinotekoisten kosteikkojen merkitys on ollut suuri luontaisten kosteikkojen tilan heikkenemisen myötä. Vain vähän tiedetään miten luonnollisten kosteikkojen hoitotoimet vaikuttavat linnustoon paikallisella tasolla. Niukasti tietoa on myös saatavilla päättäjille hoitotoimien kustannustehokkuudesta. Tässä työssä tutkittiin Etelä-Suomen kosteikkojen hoitotoimien vaikutuksia levähtävään ja pesivään linnustoon. Työn tarkoituksena oli selvittää eri hoitotoimien vaikutuksia ravinnonhankinnaltaan erilaisiin lintukiltoihin ja -ryhmiin. Yhtenä tutkimuksen päätavoitteena oli luoda käsitys hoitotoimien kustannustehokkuudesta sekä mihin resurssit kannattaa käyttää. Tutkimusalue käsitti 21 Etelä-Suomen linnustollisesti arvokasta kosteikkoa. Kosteikkoja kunnostettiin vuosina 2004–2012 kahdessa hoitojaksossa. Hoitojaksoja ennen ja niiden jälkeen kosteikkojen pesivä ja levähtävä linnusto selvitettiin. Suomen ympäristökeskus vastasi hoitotoimista ja linnustolaskennoista Uudenmaan ja Kymenlaakson ELY-keskusten kanssa. Kosteikkoja kunnostettiin pääasiassa avoimuutta lisäämällä laidunnuksen, puustonraivauksen, niiton ja äestyksen sekä ruoppauksen avulla. Muutolla levähtävä linnusto selvitettiin läpi muuttokauden noin viiden päivän välein suoritettujen laskentojen avulla ja pesivä linnusto selvitettiin viiden käyntikerran kartoitusmenetelmällä. Kohteiden linnut eriteltiin hoidettuihin osa-alueisiin sekä niiden ulkopuolelle jääviin hoitamattomiin osa-alueisiin. Kontrollialueina toimivat hoitamattomat kohteet ja osa-alueet. Lasketut linnut yhdistettiin ravinnonhankintansa perusteella kymmeneen kiltaan, jotka olivat puolisukeltajasorsat, sukeltajasorsat, kalansyöjävesilinnut, joutsenet, hanhet, kahlaajat, naurulokki, rantakanat ja kaulushaikara, avomaavarpuslinnut sekä pensaston ja ruovikon varpuslinnut. Kolmea viimeksi mainittua kiltaa tarkasteltiin vain pesimäaikana. Erikseen tarkasteltiin kansallisesti uhanalaisia sekä lintudirektiivin liitteen I lajeja. Hoitotoimien sekä niihin käytettyjen kokonaiskustannusten vaikutuksia kiltakohtaisiin lintumääriin tarkasteltiin lineaarisilla sekamalleilla. Syysmuuttoaineistossa kaikkien lintukiltojen määrät kasvoivat niitto- ja äestysalan myötä; laidunnuspinta-ala lisäsi hanhien ja kahlaajien lukumääriä. Kaikkien kiltojen lukumääriä lisäsi laidunala keväällä, lisäksi niitto- ja äestys - sekä ruoppausala lisäsivät kahlaajien lukumääriä. Kalansyöjien lukumäärät vähenivät ruoppausalan kasvun myötä, mutta yhteys oli tilastollisesti vain suuntaa antava. Pesimäaineistossa ruoppausala x kilta-interaktio osoittautui tilastollisesti merkitseväksi, mutta kiltakohtaisesti tarkasteltuna vaikutukset olivat suuntaa antavia; rantakanat ja kaulushaikara runsastuivat ja kalansyöjävesilinnut vähenivät. Sekä uhanalaisten että lintudirektiivin liitteen I lajien lukumääriä kasvatti laidunnus keväällä ja syksyllä. Hoitotoimiin käytettyjen kokonaiskustannusten suhteen runsastuivat syksyllä puolisukeltajasorsat, hanhet ja kahlaajat. Keväällä kokonaiskustannuksilla oli positiivinen yhteys puolisukeltajasorsien, kahlaajien ja naurulokin lukumääriin. Pesimäaineistossa kokonaiskustannukset kasvattivat naurulokin lukumääriä. Suuntaa-antavasti kokonaiskustannukset lisäsivät rantakanojen ja kaulushaikaran määriä sekä vähensivät kalansyöjävesilintujen määriä. Erityisesti huomioitavaa on, että hoitotoimilla havaittiin vain positiivisia merkitseviä tuloksia lintukiltoihin. Laidunnus oli tärkein yksittäinen hoitotoimi, mikä liittynee sen ympäristöä monipuolistavaan vaikutukseen. Hoitotoimista eniten hyötynyt kilta oli kahlaajat, mutta kaikki killat hyötyivät jostain hoitotoimesta. Hoitotoimien positiiviset vaikutukset liittynevät avoimuuden lisääntymiseen sekä karjan läsnäoloon, jotka voivat parantaa lintujen ruokailuolosuhteita sekä lisätä turvallisuutta. Kokonaiskustannukset paljastivat että naurulokki ja puolisukeltajasorsat hyötyivät hoitotoimista kokonaisuutena, sillä ne eivät poikenneet muista killoista yksittäisiä hoitotoimia tarkasteltaessa. Vähiten hyötyivät sukeltajasorsat sekä kalansyöjävesilinnut. Tutkimus osoittaa, että hoitotoimilla voidaan parantaa taantuneiden kosteikkolintujen elinolosuhteita. Koska hoitokohteet ovat Etelä-Suomen parhaimpia lintuvesiä, on hoitotoimien biologinen merkitys suuri. Vaikutukset eivät ole pelkästään kansalliset, vaan kunnostuksesta hyötyvät Suomenlahden muuttoreittiä pitkin pohjoiseen muuttavat kosteikkolinnut –aina Siperiaan asti. Yksi tärkeimmistä huomioista on, että hoidon loputtua kosteikkojen tila heikkenee. Hoitoa tulisi jatkaa, jottei saatuja hyötyjä menetettäisi. Tulevaisuudessa olisi tärkeää suunnitella mittavat hoitotoimet myös tutkimuksen kannalta, jolloin hoitotoimien vaikutuksia voitaisiin tutkia tarkemmin. Tärkeää olisi löytää keinot sukeltajasorsien ja kalansyöjien elinolojen parantamiseksi