Mass gain and stopover dynamics among migrating songbirds are linked to seasonal, environmental, and life-history effects

Abstract

ABSTRACT During migration, birds must stopover at refueling sites to replenish energy stores, with the rate of refueling linked to stopover length, migration speed, and the timing of critical life stages, such as breeding. Under optimal migration theory, birds are expected to maximize fuel intake and minimize stopover length (the time minimization hypothesis). Within a multi-species framework, we demonstrate that time minimization behavior is context-dependent, as refueling rate, stopover length, and departure decisions vary between seasons, among species with different ecological traits (e.g., diet and migration distance), and in response to density-dependent factors and prevailing environmental conditions. Using long-term banding data (10 years) from southwestern British Columbia, Canada, we investigated the ecological processes shaping stopover dynamics among 5 warbler (Parulidae) and 5 sparrow species (Passerellidae). Specifically, we assessed variation in fuel deposition rates (FDRs) as well as the associations between mass gain, stopover length, and departure probability. FDR was greater in insectivorous warblers during spring migration and in species migrating long distances. FDR responded positively to temperature and habitat productivity, but negatively to precipitation events, particularly for insectivorous, long-distance migrants during spring migration. Similarly, density-dependent refueling rate was only observed in insectivores and long-distance migrants during spring migration, where higher densities of foliage-gleaning insectivores were associated with a lower FDR. Stopover duration was more closely associated with body condition upon arrival and subsequent mass gain than direct environmental effects, especially during northward spring migration, providing support for time minimization and a mass threshold influencing departure decisions. These results highlight that refueling rates and stopover quality vary among species depending on their life-history strategies, with particular implications for long-distance, migratory insectivores, which may be most susceptible to climate shifts. LAY SUMMARY Linking differences in stopover behavior among migratory songbirds to ecological traits helps us understand habitat use patterns and identify conservation priorities beyond the breeding site. Over a 10-year volunteer-led study in southwestern British Columbia, Canada, mass gain was the highest in insectivorous warblers, during spring migration, and for long-distance migrants. Temperature, precipitation, habitat productivity, and density-dependent factors strongly influenced mass gain, particularly for insectivores during spring migration. Stopover duration and departure probability during spring were more closely linked to arrival body condition and mass gain than weather, providing support for a fat accumulation threshold and selection for short stopovers. We highlight how the use and importance of stopover sites vary among species depending on life-history strategies, with implications for long-distance, migratory insectivores which may be particularly sensitive to habitat degradation and climate change. RÉSUMÉN Pendant la migration, les oiseaux doivent faire escale sur des sites de ravitaillement pour reconstituer leurs réserves d'énergie, le taux de ravitaillement étant lié à la durée de l'escale, à la vitesse de migration et au moment des étapes importantes de la vie, comme la reproduction. Selon la théorie de la migration optimale, les oiseaux sont censés maximiser l'absorption d'énergie et limiter au minimum la durée de l'escale (l'hypothèse de la « minimisation du temps »). Dans un système multispécifique, nous démontrons que le comportement de minimisation du temps dépend du contexte, car le taux de ravitaillement, la durée de l'escale et les décisions de départ varient d'une saison à l'autre, entre les espèces ayant des caractéristiques écologiques différentes (p. ex., régime alimentaire, distance de migration) et en réponse à des facteurs dépendant de la densité et aux conditions environnementales qui prévalent. À l'aide de données de baguage à long terme (10 ans) provenant du sud-ouest de la Colombie-Britannique, au Canada, nous avons étudié les processus écologiques qui façonnent la dynamique des escales chez cinq espèces de parulines (Parulidae) et cinq espèces de bruants (Passerellidae). Plus précisément, nous avons évalué la variation des taux de dépôt de graisses (FDR), ainsi que les associations entre le gain de masse corporelle, la durée de l'escale et la probabilité de départ. Les FDR étaient plus élevés chez les parulines insectivores au cours de la migration printanière et chez les espèces migrant sur de longues distances. Les FDR ont réagi positivement à la température et à la productivité de l'habitat, mais négativement aux épisodes de précipitation, particulièrement pour les espèces insectivores migrant sur de longues distances lors de la migration printanière. De même, un taux de ravitaillement dépendant de la densité n'a été observé que chez les espèces insectivores et celles migrant sur de longues distances pendant la migration printanière, alors que des densités supérieures d'espèces insectivores glanant sur le feuillage étaient associées à des FDR plus faibles. La durée de l'escale était plus étroitement associée à la condition corporelle à l'arrivée et au gain de masse corporelle subséquent qu'aux effets environnementaux directs, particulièrement pendant la migration printanière vers le nord, ce qui favoriserait la minimisation du temps et un seuil de masse corporelle influençant les décisions de départ. Ces résultats soulignent que les taux de ravitaillement et la qualité de l'escale varient entre les espèces selon leurs stratégies de cycle vital, avec des implications particulières pour les espèces insectivores migrant sur de longues distances, qui peuvent être les plus sensibles aux changements climatiques.