Sea Surface Temperatures Mediated by the El Niño-Southern Oscillation Affect Birds Breeding in Temperate Coastal Rain Forests

Abstract

ABSTRACT We studied the timing of breeding and juvenile/adult ratios among songbirds in temperate rain forests over four years on the Haida Gwaii (Queen Charlotte Islands) archipelago, British Columbia. In May 1998, air temperatures in Haida Gwaii were above average, whereas in 1999 they were the lowest in 20 yr: temperatures in the other two years were closer to normal, although 2001 was almost as cold as 1999. Temperatures closely followed the patterns of sea surface temperatures created by the 1997–1998 El Niño, i.e., warm, event and the subsequent strong La Niña, i.e., cool, event. Timing of breeding, as measured by the first capture of juveniles or by direct observations of hatching, varied by approximately 19 d between the earliest (1998) and latest (1999) years. In 1998, the proportion of juveniles among birds trapped increased steeply as soon as young birds began to appear. In other years, the rate of increase was slower. In 1999, the peak proportions of hatching-year individuals among the foliage-gleaning insectivores, i.e., the Orange-crowned Warbler (Vermivora celata), Townsend’s Warbler (Dendroica townsendi), and the Golden-crowned Kinglet (Regulus satrapa), were lower than in other years, with almost no young Orange-crowned Warblers captured at all. The pattern of variation in the timing of breeding and in the proportion of hatching-year individuals trapped fitted the temperature data well, although rainfall may also have contributed. We concluded that changes mediated by El Niño-Southern Oscillation (ENSO) in sea surface temperatures off northern British Columbia, through their effects on air temperatures, had a strong effect on the breeding of forest birds, to the point of causing nearly complete reproductive failure for one species in 1999. An intensification of the ENSO cycle could lead to more erratic reproduction for some species. RÉSUMÉ Nous avons étudié la phénologie de nidification et les rapports juvéniles:adultes chez les oiseaux chanteurs sur une période de quatre ans dans les forêts ombrophiles tempérées de l’archipel Haida Gwaii (îles de la Reine-Charlotte), en Colombie-Britannique. En mai 1998, les températures de l’air à Haida Gwaii ont été plus élevées que la moyenne tandis qu’en 1999, elles étaient les plus froides des 20 dernières années; les températures des deux autres années étaient plus proches de la normale, quoique 2001 a été presque aussi froide que 1999. Les températures ont suivi de près les tendances des températures de la surface de la mer liées au phénomène El Nino 1997-1998 (c.-à-d., chaudes) et à l'intense phénomène La Nina subséquent (c.-à-d., froides). La phénologie de la nidification, telle que déterminée par la première capture de juvéniles ou par des observations directes d’éclosion, a varié d'environ 19 jours entre l’année la plus hâtive (1998) et la plus tardive (1999). En 1998, la proportion de juvéniles parmi les oiseaux capturés a augmenté très rapidement aussitôt que les jeunes oiseaux ont commencé à apparaître. Au cours des autres années, le taux de captures de juvéniles n’a pas augmenté aussi rapidement. En 1999, la proportion maximale de juvéniles parmi les insectivores s'alimentant dans le feuillage, c.-à-d., la Paruline verdâtre (Vermivora celata), la Paruline de Townsend (Dendroica townsendi) et le Roitelet à couronne dorée (Regulus satrapa) était plus faible que durant les autres années, avec la quasi-absence de captures de Parulines verdâtres juvéniles. Les variations de la phénologie de nidification et de la proportion de juvéniles capturés correspondaient bien aux données de température, quoique les précipitations pourraient aussi avoir joué un rôle. Nous concluons que les changements de température de la surface de la mer au large de la portion nord de la Colombie-Britannique, par l’entremise de leurs effets sur la température de l’air, ont eu une influence majeure sur la nidification des oiseaux forestiers, au point de causer un échec quasi total de la nidification d’une espèce en 1999. Une intensification du cycle ENSO pourrait entraîner des patrons de nidification encore plus erratiques chez certaines espèces.