The role of temperature and microclimate in the survival of wintering grassland birds

Over the past 40 years, grassland birds have declined steeply in North America, necessitating the study of limiting factors throughout their full annual cycle to mitigate this decline. Here we explored factors that may influence winter survival of two grassland specialist birds with steep declines; Baird's Sparrow (Centronyx bairdii) and Grasshopper Sparrow (Ammodramus savannarum). We studied the relationship of broad-scale ambient temperature and vegetation structure with winter survival of these species and explored the role of vegetation structure in providing microclimatic refuges for these overwintering sparrows. During three winters from 2016-2019, we monitored these species in the Marfa grasslands, Texas, using radio-telemetry. We placed radio-transmitters on >200 individuals of both species combined, and tracked them daily from mid-December to mid-March. We estimated ground cover in a 5 m radius circular plot for ≥ 20 locations per individual. We also placed temperature loggers at 40 bird points (of both species combined) and 40 random points to measure microclimate used by these birds. We then estimated winter survival probability using logistic-exposure and used general linear models to evaluate the relationship of ambient temperature and habitat covariates with survival. Winter survival over an 85 day period was lower for Grasshopper Sparrow than Baird's Sparrow (three-year mean = 65.92% and 85.54%, respectively), and ranged from 47% to 100% for both species. We found that minimum ambient temperature was the main factor limiting survival of sparrows. Microclimate temperatures were higher in bird locations compared to random locations and were warmer in shrub cover and tall grass than short grass or litter. These results indicate that microclimate may be important to sparrows on the wintering grounds and highlight the value of habitat structure for providing thermal refuges. Our results emphasize the need to maintain vegetative cover for grassland birds to protect against harsh weather conditions that may limit their survival. Le rôle de la température et du microclimat dans la survie des oiseaux de prairie hivernant RÉSUMÉ. Au cours des 40 dernières années, les oiseaux de prairies ont connu une forte diminution en Amérique du Nord, justifiant l'étude des facteurs limitants tout au long de leur cycle annuel afin d'atténuer cette baisse. Dans le présent article, nous avons exploré les facteurs qui peuvent influer sur la survie hivernale de deux oiseaux spécialistes de prairie dont la baisse est très marquée : le Bruant de Baird (Centronyx bairdii) et le Bruant sauterelle (Ammodramus savannarum). Nous avons étudié la relation entre la température ambiante à grande échelle et la structure de la végétation avec la survie hivernale de ces espèces et avons examiné le rôle de la structure de la végétation à fournir des refuges microclimatiques pour ces bruants hivernant. Pendant trois hivers de 2016 à 2019, nous avons suivi ces espèces dans les prairies de Marfa, au Texas, au moyen de la radiotélémétrie. Nous avons posé des radio-émetteurs sur > 200 individus des deux espèces, et les avons suivis quotidiennement de la mi-décembre à la mi-mars. Nous avons déterminé la couverture du sol dans un rayon de 5 m de rayon pour ≥ 20 sites par individu. Nous avons également installé des enregistreurs de température à 40 points d'oiseaux (des deux espèces combinées) et à 40 points aléatoires pour mesurer le microclimat utilisé par ces bruants. Nous avons ensuite calculé la probabilité de survie hivernale en utilisant la méthode d'exposition-logistique et des modèles linéaires généralisés pour évaluer la relation de la température ambiante et des covariables de l'habitat avec la survie. La survie hivernale sur une période de 85 jours était plus faible chez le Bruant sauterelle que chez le Bruant de Baird (moyenne sur trois ans = 65.92% et 85.54%, respectivement), et variait de 47 à 100% pour les deux espèces. Nous avons constaté que la température ambiante minimale était le principal facteur limitant la survie des bruants. Les températures du microclimat étaient plus élevées dans les endroits où se trouvaient les oiseaux par rapport aux endroits aléatoires et étaient plus chaudes dans le couvert arbustif et les hautes herbes que dans les herbes courtes ou la litière. Ces résultats indiquent que le microclimat est sans doute important pour les bruants sur les sites d'hivernage et soulignent la valeur de la structure de l'habitat à fournir des refuges thermiques. Nos résultats font ressortir la nécessité de maintenir un couvert végétal pour les oiseaux de prairies afin de les protéger contre les conditions climatiques sévères qui peuvent limiter leur survie.