Spatio-temporal population change of Arctic-breeding waterbirds on the Arctic Coastal Plain of Alaska

Rapid physical changes that are occurring in the Arctic are primary drivers of landscape change and thus may drive population dynamics of Arctic-breeding birds. Despite the importance of this region to breeding and molting waterbirds, lack of a comprehensive analysis of historic data has hindered quantifying avian population change. We estimated distribution, abundance, and spatially explicit population trend of 20 breeding waterbird species using 25 years (1992–2016) of aerial survey data collected on the Arctic Coastal Plain (ACP), Alaska. The ACP is an extensive wetland complex on Alaska’s North Slope that supports millions of breeding waterbirds and includes portions of the National Petroleum Reserve—Alaska and the Arctic National Wildlife Refuge. We summarized annual counts into approximately 6-km by 6-km grid cells and analyzed data with generalized linear mixed models that accounted for survey timing and spatio-temporal autocorrelation. Geese and swans were most abundant along the coast between Admiralty Bay and Prudhoe Bay. Sea ducks, generalist predators (i.e., jaeger, gulls, terns), and loons were most abundant between Utqiaġvik and Point Lay, Alaska. Important areas for most species included the coastal fringe near Teshekpuk Lake, the Colville River Delta, and Admiralty Bay. The National Petroleum Reserve—Alaska was an important area for all species examined. Conversely, density on the coastal plain of the Arctic National Wildlife Refuge was greater than average for 20% of species. Annual population growth rates over the 25-year survey period were variable: 13 increased (range: 1.4%–13.8%), one decreased (-3.4%), and six were stable. However, even species with no overall population trend had areas of changing population size, suggesting localized conditions affected waterbird distributions on the ACP. Our results can be used to better inform land use decisions, improve monitoring of waterbird populations, and increase understanding of avian response to ecological change in the Arctic. Changements spatio-temporels chez des populations d'oiseaux aquatiques nichant dans la Plaine côtière arctique de l'Alaska RÉSUMÉ. Les changements physiques rapides qui se produisent dans l'Arctique figurent parmi les premiers facteurs responsables des changements qui surviennent dans le paysage, et pourraient donc déterminer la dynamique des populations d'oiseaux nichant dans l'Arctique. Malgré l'importance de cette région pour la nidification et la mue des oiseaux aquatiques, l'absence d'une analyse complète des données historiques a freiné la quantification des changements advenus dans les populations d'oiseaux. Nous avons estimé la répartition, l'abondance et la tendance des populations de façon explicite spatialement chez 20 espèces d'oiseaux aquatiques au moyen de 25 années (1992-2016) de données issues de relevés aériens menés sur la Plaine côtière arctique (PCA), en Alaska. La PCA est un vaste complexe de milieux humides dans la région de North Slope en Alaska et supporte des millions d'oiseaux aquatiques nicheurs; elle comprend des portions de la National Petroleum Reserve Alaska et de l'Arctic National Wildlife Refuge. Nous avons compilé les dénombrements annuels à l'échelle de cellules de grille de 6 km par 6 km environ et analysé les données au moyen de modèles linéaires généralisés à effets mixtes qui tenaient compte de la durée d'inventaire et de l'autocorrélation spatio-temporelle. Les oies et les cygnes étaient le plus abondants le long de la côte entre la baie Admiralty et la baie Prudhoe. Les canards de mer, les prédateurs généralistes (c.-à-d. les labbes, goélands et sternes) et les plongeons étaient le plus abondants entre Utqiaġvik et Point Lay. Les secteurs importants pour la plupart des espèces comprenaient la bordure côtière près du lac Teshekpuk, le delta de la rivière Colville et la baie Admiralty. La National Petroleum Reserve Alaska était un endroit important pour toutes les espèces examinées. À l'opposé, la densité calculée sur la plaine côtière de l'Arctic National Wildlife Refuge était supérieure à la moyenne pour 20 % des espèces. Les taux annuels de croissance des populations durant les 25 années d'inventaire étaient variables : 13 ont augmenté (étendue : 1,4 %-13,8 %), une a diminué (-3,4 %) et six étaient stables. Cependant, même chez les espèces globalement stables, la taille de population avait changé dans certains secteurs, indiquant que les conditions locales influaient sur la répartition des oiseaux aquatiques sur la PCA. Nos résultats peuvent servir à éclairer la prise de décision quant à l'utilisation des terres, à améliorer le suivi des populations d'oiseaux aquatiques et à accroître la compréhension de la réaction des oiseaux face aux changements écologiques dans l'Arctique.