Hatching failure is greater in altricial bird species with cavity nests and large clutches

Abstract

ABSTRACT Mortality rates are high for most avian species during early life stages, forming a critical source of natural selection that helps shape the diversity of avian life-history traits. We investigated hatching failure (i.e., non-predatory embryonic mortality, excluding abandoned or damaged eggs) and found significant variation among passerine species. Failure rates ranged from 1.0% to 12.7%, and species with cavity nests and larger clutches experienced greater rates of hatching failure. While past research has focused on the direct effects of predation on the nestling and fledgling stages, little is known about how predation may indirectly influence other sources of mortality such as hatching failure. We investigated the influence of nest predation risk and other factors on variation in hatching failure among 14 free-living grassland and shrubland songbird species. Across all species, 7.7% of 1,667 eggs failed to hatch. We found little evidence that variation in nest temperature influenced rates of hatching failure within and among species, although species with larger clutch sizes had more variable nest temperatures. Dissection of failed eggs revealed that most hatching failures occurred before or shortly after the onset of development; however, there was no difference between cavity and open-cup nesters in the rate of early-stage mortality. Our findings suggest there may be tradeoffs to having a large clutch, with a benefit of rearing more young at the cost of greater hatching failure, possibly due to delayed onset of incubation, poor incubation behavior, or inability to incubate large clutches. Additionally, as larger clutches are often laid in cavity nests, which have a relatively low predation risk, this may outweigh the costs of increased hatching failure. More experimental approaches, such as clutch size manipulations and egg-specific incubation behavior are needed to provide greater insight into factors driving variation in hatching failure across species. LAY SUMMARY Hatching failure is common in birds, but it is a relatively understudied aspect of reproductive failure. We examined variation in hatching failure among 14 songbird species in east-central Illinois, USA. We found that species with safer nests and larger clutch sizes, particularly, cavity nesters had significantly higher rates of hatching failure. We found little evidence that nest temperature influenced rates of hatching failure and dissection of failed eggs revealed that most hatching failures occurred before or shortly after the onset of incubation. Our results suggest that nest predation may have an indirect negative effect on rates of hatching failure. RESUMEN Las tasas de mortalidad son altas para la mayoría de las especies de aves durante las etapas tempranas de la vida, lo que constituye una fuente crítica de selección natural que ayuda a dar forma a la diversidad de los rasgos de la historia de vida de las aves. Investigamos el fracaso de la eclosión (i.e., mortalidad embrionaria no dependiente de la depredación, excluyendo huevos abandonados o dañados) y encontramos una variación significativa entre las especies de paseriformes. Las tasas de fracaso oscilaron entre 1,0% y 12,7%, y las especies con nidos en cavidades y nidadas más grandes experimentaron mayores tasas de fracaso de la eclosión. Si bien las investigaciones anteriores se han centrado en los efectos directos de la depredación en las etapas de cría y volantón, se sabe poco sobre cómo la depredación puede influir indirectamente sobre otras fuentes de mortalidad, como el fracaso de la eclosión. Investigamos la influencia del riesgo de la depredación de nidos y otros factores sobre la variación en el fracaso de la eclosión considerando 14 especies de aves canoras silvestres de pastizales y matorrales. En conjunto, el 7,7% de 1.667 huevos no eclosionaron. Encontramos poca evidencia de que la variación en la temperatura del nido influyera en las tasas de fracaso de la eclosión dentro y entre especies, aunque las especies con tamaños de nidada más grandes tenían temperaturas de nido más variables. La disección de los huevos fallidos reveló que la mayoría de los fracasos de la eclosión ocurrieron antes o poco después del inicio del desarrollo; sin embargo, no hubo diferencia entre las aves con nidos de cavidad y de copa abierta en la tasa de mortalidad en la etapa temprana. Nuestros hallazgos sugieren que pueden haber compensaciones por tener una nidada grande, con el beneficio de criar más crías a costa de un mayor fracaso de la eclosión, posiblemente debido al retraso en el inicio de la incubación, a un comportamiento de incubación deficiente o a la incapacidad para incubar nidadas grandes. Además, dado que las nidadas más grandes a menudo se colocan en nidos en cavidades, que tienen un riesgo de depredación relativamente bajo, esto puede compensar los costos de un mayor fracaso de la eclosión. Se necesitan enfoques más experimentales, como la manipulación del tamaño de la nidada y el comportamiento de incubación específico del huevo, para proporcionar una mayor comprensión de los factores que impulsan la variación en el fracaso de la eclosión entre las especies.