Az élőhely urbanizáció hatásai a madarak táplálékbázisára és szaporodási sikerére  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
120998
típus PD
Vezető kutató Seress Gábor
magyar cím Az élőhely urbanizáció hatásai a madarak táplálékbázisára és szaporodási sikerére
Angol cím Effects of habitat-urbanization on birds’ food availability and breeding success
magyar kulcsszavak város, erdő, madarak, rovarevő, rovar, ízeltlábú, fiókafejlődés, széncinege, Parus major
angol kulcsszavak urban, forest, arthropod prey, insectivorous birds, nestling development, great tit, Parus major
megadott besorolás
Környezeti biológia, ökotoxikológia (Komplex Környezettudományi Kollégium)100 %
Ortelius tudományág: Állat-ökológia
zsűri Ökológia és evolúció
Kutatóhely TTK Viselkedésökológia (Pannon Egyetem)
résztvevők Liker András
projekt kezdete 2016-10-01
projekt vége 2019-09-30
aktuális összeg (MFt) 15.087
FTE (kutatóév egyenérték) 2.40
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

Az élőhely-urbanizáció folyamata egyre gyorsuló ütemben alakítja át a természetes élőhelyeket emberi településekké, ezzel alapvető befolyást gyakorolva e területek élővilágára. A madárfajok gyakori modell élőlényei az urbánökológiai kutatásoknak, mivel nagymértékben különböznek egymástól abban, hogy mennyire képesek alkalmazkodni a városok megváltozott környezeti kihívásaihoz. Noha sok madárfaj városi populációiban ismert az alacsonyabb szaporodási siker és elmaradott fiókafejlődés, a jelenséget kiváltó okok alig ismertek. A feltételezések egy része szerint az okok a madarak táplálékbázisában keresendők, azaz a városokban elérhető kevesebb és gyengébb minőségű rovartáplálék felelős lehet az alacsonyabb szaporodási sikerért, különösen a nagyrészt ízeltlábúakkal táplálkozó fajok esetében. Kutatásomban azt vizsgálom, hogy a városi madarak csökkent szaporodási sikere mennyiben függ össze az általuk elérhető rovartáplálék mennyiségével és minőségével. Modellfajként a széncinege szolgál, mely városokban és erdőkben egyaránt megtelepedő, rovarevő madárfajunk. Vizsgálataim 2-2 városi és erdei élőhelyen, egymást kiegészítő szinteken folytatom, így a madarak által elérhető táplálékbázis szintjén, a szülők által ténylegesen hordott fiókatáplálék szintjén, valamint a madarak szaporodási sikerét követve. Mivel e területen a komplex, sokoldalú, leíró és kísérletes megközelítést egyaránt alkalmazó vizsgálatok ritkák, az urbanizáció élőlényekre gyakorolt hatásainak kutatása pedig jelenleg intenzíven folyik, eredményeim vélhetően jelentős nemzetközi érdeklődésre tarthatnak számot az ökológia és természetvédelmi biológia területén dolgozó szakemberek részéről.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A projekt során a városi, rovarevő madárpopulációk szaporodási sikere, táplálékbázisa és annak elérhetősége közötti kapcsolatokat vizsgálom, városi és erdei élőhelyeken költő madárpopulációk jellemzőinek összehasonlításával. E témán belül az első specifikus kérdés az, hogy különbözik-e a városi és erdei populációk szaporodási sikere és fiókafejlődése. Saját, előzetes eredményeink és a téma szakirodalmi adatai a városi populációk alacsonyabb szaporodási sikerét jósolják, így a vizsgálat további célkitűzései a jelenség hátterében húzódó okokat keresik. A második és harmadik specifikus célkitűzésem, hogy összevessem a városi és erdei madarak fiókakori táplálékának mennyiségét és összetételét, valamint a madarak környezetében elérhető ízeltlábú táplálékbázis mennyiségét. Várakozásaim szerint a városi élőhelyeket kevesebb és/vagy alacsonyabb minőségű rovartáplálék jellemzi, ám hogy a megfelelő minőségű és mennyiségű rovartáplálék szaporodási sikerben játszott szerepét jobban tisztázzam, a leíró módszerek mellett manipulatív megközelítést is alkalmazok. Egy terepi kísérlet során városi és erdei fészekaljakat látok el extra rovartáplálékkal, majd ennek szaporodási sikerre gyakorolt hatását vetem össze a kezelt és kezeletlen fészekaljak között.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

Mindmáig kevés olyan vizsgálatot végeztek, melyben vadonélő, rovarevő madarak táplálékelérhetősége és szaporodási sikere között keresték az összefüggést az élőhely-urbanizáció viszonylatában. Tudomásom szerint e projekt egyedülálló abban a tekintetben, hogy egyetlen vizsgálati rendszeren belül több, párhuzamos és egymást kiegészítő szinten is vizsgálódik, mely során leíró és kísérletes megközelítést egyaránt alkalmaz. A tervezett vizsgálatok mind a madarak környezetében elérhető ízeltlábú táplálékforrás, mind a fiókák táplálékának mennyiségi és minőségi jellemzői, mind pedig a szaporodási siker szintjén vizsgálódva keresik az összefüggéseket a fenti kérdéskörben. A négy vizsgálati helyszín, a szaporodási siker hosszú távú monitorozása, a fiókatáplálék mennyiségi és minőségi összetételének pontos becslése, a madarak környezetében elérhető hernyók biomasszájának nagy vizsgálati mintán alapuló felmérése és a fiókakori táplálék manipulációs megközelítése mind hozzájárulnak ahhoz, hogy a városi és erdei madarak táplálékbázisa közötti különbségeket alaposan feltárhassam, és ezek szaporodási sikerre gyakorolt hatásait értékelni tudjam. Mivel az élőhely-urbanizáció élőlényekre gyakorolt hatásainak vizsgálata jelenleg világszerte intenzív kutatási terület, a projekt eredményei vélhetően jelentős nemzetközi érdeklődésre tarthatnak számot ökológusok és természetvédelmi szakemberek között, valamint további vizsgálatok alapjául szolgálhatnak.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

Az élőhely-urbanizáció folyamata egyre gyorsuló ütemben alakítja át a természetes élőhelyeket emberi településekké, ezzel alapvető befolyást gyakorolva e területek környezeti és ökológiai tényezőire. Az urbanizáció élőlényekre gyakorolt hatásait vizsgáló kutatásokban a madarak gyakran alkalmazott modell élőlények, mivel egyes fajaik jelentősen különböznek abban, hogy milyen mértékben képesek megbirkózni a városok jelentette környezeti kihívásokkal, azaz mennyire sikeresek településeinken. Noha jó néhány faj jól boldogul az ember árnyékában, számos madárfaj esetében ismert, hogy városi populációikat alacsonyabb szaporodási siker és rosszabb fiókafejlődés jellemzi, mint természetesebb élőhelyeken költő fajtársaikéit. A fajok egy részénél – különösen a rovarevőknél – e jelenség hátterében a városokban feltételezett csökkent rovartáplálék-elérhetőség állhat, mely egyúttal magyarázatul szolgálhat arra is, egyes fajok miért kevésbé sikeresek városinkban, mint mások. E feltételezés azonban jórészt teszteletlen, mivel mindmáig kevés olyan vizsgálatot végeztek, mely vadonélő, rovarevő madarak táplálékelérhetősége és szaporodási sikere között kereste az összefüggést. Jelen projektben városi és erdei élőhelyek madárpopulációit hasonlítom össze, egymást kiegészítő szinteken: így a kutatásaim a madarak környezetében elérhető ízeltlábú táplálékforrás, a fiókák táplálékának mennyiségi és minőségi jellemzői, és a szaporodási siker szintjén vizsgálódva egyaránt keresik az összefüggéseket a fenti kérdéskörben. A kutatás várhatóan új ismereteket szolgáltat a városi állatok ökológiájáról, és hozzájárulhat az urbanizáció kedvezőtlen hatásainak mérsékléséhez.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

The degree of habitat urbanization is rapidly increasing worldwide, having significant impacts on ecosystems and determining the properties of both animal and plant communities. Birds are popular model species of urban ecological researches, differing greatly in their ability to tolerate or benefit from the altered environmental conditions of human settlements. Although in cities lower reproductive success and inferior nestling development have been documented in many passerine species, the reasons behind this pattern are poorly known. In this research I will investigate the plausible explanation that the reduced amount of arthropods (serving as high quality food for many passerine species) could be responsible for the decreased productivity of certain urban bird species. To do this, I will use the Great tit (Parus major) as a model species, which is a common breeding bird throughout Europe. This species utilizes both forest and urban habitats, its nestlings and adults rely heavily on arthropods, especially caterpillars, in their diet. I will conduct my research in 2 urban and 2 forest populations, at multiple, complementing levels: at the level of the arthropod fauna (availability of caterpillars), at the level of nestlings’ diet (quality and biomass of chick food) and finally, at the level of birds’ reproductive output (breeding success). Since I will apply both descriptive and experimental methodology within the framework of a single, complex study system, I expect that this research will provide novel knowledge about the ecology of urban birds, which might be the key to conserve these species in our human dominated environment.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

The main goal of this project is to investigate the natural food availability of urban insectivorous birds in relation to their breeding success. To do this I will compare the characteristics of urban and forest bird populations. My first specific aim is to compare the biomass and composition of urban and woodland nestlings’ diet, while my second question is that whether arthropod availability in breeding birds’ environment differs between urban settlements and forests – I predict lesser quantity and/or lower quality food in both of these questions in cities, in line with the limited food availability hypothesis in urban environments. My third specific question is that whether reproductive success and nestling development differ between urban and forest breeding birds. According to the reports of earlier studies and our own preliminary results urban populations are expected to reach lower reproductive output per breeding attempt. Besides these descriptive methodologies, to test the relative importance of high quality food availability in urban and forest birds’ nestling development, I will also manipulate nestlings’ diet: in a field experiment I will provision extra arthropod food for chicks, and compare the breeding success of supplemented and non-supplemented broods.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

So far, in the context of habitat-urbanization, only a few studies have investigated natural food availability for insectivorous birds in relation to their breeding success. To my knowledge this project is unique in terms of combining multiple, descriptive and experimental approaches in order to extensively explore the differences in birds’ natural food availability. Additionally, the combined methodology will allow me to simultaneously study the role of food availability at the level of the arthropod fauna, at nestlings’ diet and also at the level of birds’ reproductive success. The multiple study sites, the long-term monitoring of breeding success, the exact estimation of the quantity and composition of nestling food, the extensive dataset of arthropod abundance in birds’ environment, and finally, the experimental manipulation of nestling food will all contribute to a complex study system, which will make it possible to thoroughly assess the impacts and differences of food availability on birds’ breeding success in both habitat types. Since habitat urbanization is a central topic of current ecological and environmental research, I expect that the combined approach and the novel results will generate significant interest from both researchers and conservation management experts, and will induce further studies.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Habitat urbanization is altering our planet’s surface in a rapidly growing pace, by transforming natural habitats into human settlements. This process comes along with several environmental pressures having significant impacts on biodiversity and ecosystems. To explore and understand these effects, birds serve as popular model organisms, as their species differ greatly in their ability to cope with the altered environmental conditions of human settlements. While some species fare well in cities, many urban passerines are reported to have decreased breeding success and nestling development. A plausible explanation for certain species’ declining is the lack of high quality food (i.e. arthropods) in urban areas, which in turn could potentially explain why are certain passerine species unable to respond as good to habitat urbanization as others do. However, this hypothesis is still required to be tested, as only a few studies have investigated natural food availability of urban insectivorous birds in relation to their breeding success. To do this I will conduct my research at multiple, complementing levels: at the level of the arthropod fauna available in birds’ environment, at the level of nestlings’ diet (quality and biomass) and also at birds’ reproductive success. This project is unique in terms of combining multiple, descriptive and experimental approaches to thoroughly assess the differences of food availability between urban and forest habitats and also its impacts on birds’ breeding success. The results will provide novel knowledge on the ecology of urban animals, and can help identify the ways to mitigate the adverse effects of urbanization.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Városi környezetben, a fák korábbi rügyezése és a madarak korábbi költéskezdése ellenére a táplálékcsúcs (lepkehernyók) szezonális időzítésében nem találtunk különbséget erdei és városi élőhelyek között. Ugyanakkor erdei fákon a hernyók (melyek számos énekesmadár fontos fiókakori táplálékát jelentik) biomasszája akár 8-25x nagyobb volt, mint városi környezetben. Eredményeink szerint azonban a városi fákon lévő, lecsökkent hernyópopulációkhoz a városi fényszennyezés, mint lehetséges negatív környezeti hatás, jelentősen nem járul hozzá. Erdei fajtársaikhoz képest a városi széncinegék kisebb fészekaljat raknak, fiókáik sokkal nagyobb mértékben szenvednek éhezéshez köthető mortalitástól, és a fészket is kisebb számban és alacsonyabb tömeggel hagyják el. Noha az utódgondozás során a városi szülők magasabb etetési rátát érnek el, mint erdei fajtársaik, ám az egy etetésre eső átlagosan kisebb táplálékméret miatt a városi fiókák mégsem kapnak több élelmet egy órára vetítve – ugyanakkor táplálékukban jelentősen kevesebb hernyó található, ami rosszabb minőségű étrendet jelez és nagy valószínűséggel nagyban hozzájárul a városi párok alacsonyabb költési sikeréhez. Ezt a terepi kísérletünk eredményei is megerősítették, miszerint rovardús kiegészítő táplálék adása a fiókanevelés idején nagyban növelte a szaporodási sikert városban (ám erdőben nem) – sőt, az ily módon extra táplálékkal ellátott városi fészkek fiókái túlélési rátában és testméretben is felzárkóztak az erdei fészkekhez.
kutatási eredmények (angolul)
We found that despite the earlier leaf emergence and avian laying dates in cities there is no evidence for an earlier peak in caterpillar abundance. Biomass of caterpillars (the main nestling food in many passerines) was, however, 8.5-24x higher in forests than urban sites during birds’ nestling-rearing period. To explore the possible causes responsible for the reduced urban caterpillar biomass, we studied the effect of artificial light at night (ALAN) on the biomass of caterpillar populations – contrary to our expectations, ALAN intensity was not related to caterpillar biomass. We also found that urban Great tits laid smaller clutches, experienced more frequent nestling mortality from starvation, and fledged fewer offspring (of lower body mass). Though urban parents could achieve higher nestling feeding rates, but with smaller average prey size the average amount of prey per nestling did not differ between habitats. The diet of urban nestlings, however, contained significantly less caterpillars, probably resulting in lower quality of nestling food that is likely to greatly responsible for the decreased breeding success of urban pairs. This assumption gained support in a field experiment, in which supplementing high quality arthropod-based food during the nestling-rearing period significantly increased urban (but not forest) birds’ reproductive success – furthermore, supplementary food almost completely eliminated habitat differences in survival rate and nestling body size.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=120998
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Gábor Seress, Ernő Vincze, Ivett Pipoly, Tamás Hammer, Sándor Papp, Bálint Preiszner, Veronika Bókony, András Liker: Effects of capture and video-recording on the behavior and breeding success of Great Tits in urban and forest habitats, Journal of Field Ornithology, Volume 88, Issue 3, September 2017, Pages 299–312, 2017
Vincze, E, Seress, G, Lagisz, M, Nakagawa, S, Dingemanse, N, & Sprau, P: Does Urbanization Affect Predation of Bird Nests? A Meta-Analysis, Frontiers in Ecology and Evolution, 2017, 5: 29., 2017
Seress, G, Hammer, T, Bókony, V, Vincze, E, Preiszner, B, Pipoly, I, Sinkovics, Cs, Evans, KL, Liker, A: Impacts of urbanization on abundance and phenology of Lepidoptera larvae and consequences for breeding behaviour and success in an insectivorous bird., Ecological Applications (under revision), 2017
Völgyi, N.: Mesterséges kiegészítő táplálék kifejlesztése széncinegék számára, és tesztelése laboratóriumi és szabadon fészkelő madarakkal, Pannon Egyetem Mérnöki Kar, környezettan BsC szakdolgozat, 2017
Seress, G., Hammer, T., Bókony, V., Vincze, E., Preiszner, B., Pipoly, I., Sinkovics, Cs., Evans, K. L. & Liker, A.: Impact of urbanization on abundance and phenology of caterpillars and consequences for breeding in an insectivorous bird, Ecological Applications, 2018
Fábián Virág: Ivari különbségek a széncinegék (Parus major) utódgondozó viselkedésében természetes és urbanizált környezetben, Pannon Egyetem Mérnöki Kar, környezettan BsC szakdolgozat, 2018
Bubla Péter: Erdei és városi fán élő hernyópopulációk összehasonlítása, Állatorvostudományi Egyetem, Ökológia Tanszék, Biológus BsC szakdolgozat, 2018
Csenge Sinkovics, Gábor Seress, Virág Fábián, Krisztina Sándor, András Liker: Obtaining accurate measurements of the size and volume of insects fed to nestlings from video-recordings, Journal of Field Ornithology, 2018
Seress, G., Sándor, K., Evans, K.L., Liker, A.: Food availability limits avian reproduction in the city: an experimental study on great tits (Parus major), MTA REAL repozitórium (submitted to Journal of Animal Ecology), 2019
Péter, Á., Seress, G., Sándor, K., Klucsik, K.P., Vincze, E., Liker, A.: The effect of artificial light at night on the biomass of caterpillars feeding in urban tree canopies, MTA REAL repozitórium (submitted to Urban Ecosystems), 2019
Ágh, N., Seress, G.: Az urbanizáció és a széncinegék - Fiókanevelés az erdőben és a nagyvárosban, Természetbúvár, 2019





 

Projekt eseményei

 
2020-12-16 16:38:33
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: TTK Limnológia (Pannon Egyetem), Új kutatóhely: TTK Viselkedésökológia (Pannon Egyetem).




vissza »