Mapping shifts in spatial synchrony in grassland birds to inform conservation planning.

ABSTRACT

Spatial synchrony, defined as the correlated fluctuations in abundance of spatially separated populations, can be caused by regional fluctuations in natural and anthropogenic environmental population drivers. Investigations into the geography of synchrony can provide useful insight to inform conservation planning efforts by revealing regions of common population drivers and metapopulation extinction vulnerability. We examined the geography of spatial synchrony and decadal changes in these patterns for grassland birds in the United States and Canada, which are experiencing widespread and persistent population declines. We used Bayesian hierarchical models and over 50 years of abundance data from the North American Breeding Bird Survey to generate population indices within a 2° latitude by 2° longitude grid. We computed and mapped mean local spatial synchrony for each cell (mean detrended correlation of the index among neighboring cells), along with associated uncertainty, for 19 species in 2, 26-year periods, 1968-1993 and 1994-2019. Grassland birds were predicted to increase in spatial synchrony where agricultural intensification, climate change, or interactions between the 2 increased. We found no evidence of an overall increase in synchrony among grassland bird species. However, based on the geography of these changes, there was considerable spatial heterogeneity within species. Averaging across species, we identified clusters of increasing spatial synchrony in the Prairie Pothole and Shortgrass Prairie regions and a region of decreasing spatial synchrony in the eastern United States. Our approach has the potential to inform continental-scale conservation planning by adding an additional layer of relevant information to species status assessments and spatial prioritization of policy and management actions. Our work adds to a growing literature suggesting that global change may result in shifting patterns of spatial synchrony in population dynamics across taxa with broad implications for biodiversity conservation.

RESUMEN

La sincronía espacial, definida como las fluctuaciones correlacionadas de la abundancia de poblaciones separadas espacialmente, puede deberse a las fluctuaciones regionales de los conductores ambientales naturales y antropogénicos de las poblaciones. Los análisis de la geografía de las sincronías pueden proporcionar conocimiento útil para guiar los esfuerzos de planeación de la conservación al revelar regiones de conductores comunes de población y la vulnerabilidad de extinción de las metapoblaciones. Examinamos la geografía de la sincronía espacial y los cambios por década en estos patrones para las aves de pastizal en los Estados Unidos y Canadá, las cuales están experimentando declinaciones poblacionales extensas y persistentes. Usamos modelos bayesianos jerárquicos y más de 50 años de datos de abundancia tomados del Censo Norteamericano de Aves Reproductoras para generar índices poblacionales dentro una cuadrícula de 2° de latitud por 2° de longitud. Calculamos y mapeamos la sincronía espacial local media para cada celda (la correlación con deducción de tendencia de la media del índice entre las celdas vecinas), además de la incertidumbre asociada, para 19 especies en dos períodos de 26 años 1968 - 1993 y 1994 - 2019. Se predijo que las aves de pastizal aumentarían su sincronía espacial en donde aumentarán la intensificación agrícola, el cambio climático o las interacciones entre ambos. No encontramos evidencia de un aumento generalizado de la sincronía entre las especies de aves de pastizal. Sin embargo, con base en la geografía de estos cambios, hubo una heterogeneidad espacial considerable entre las especies. Como promedio entre las especies, identificamos módulos de sincronía espacial en aumento en las regiones de Prairie Pothole y Shortgrass Prairie así como una región de sincronía espacial en declive al este de los Estados Unidos. Nuestra estrategia tiene el potencial para guiar a la planeación de la conservación a escala continental al añadir una capa adicional de información relevante a los análisis del estado de las especies y a la priorización espacial de las acciones de manejo y de políticas. Nuestro trabajo contribuye a una creciente literatura que sugiere que el cambio mundial podría derivar en patrones cambiantes de sincronía espacial en las dinámicas poblacionales de muchos taxones con implicaciones amplias para la conservación de la biodiversidad. Mapeo de los Cambios en la Sincronía Espacial de las Aves de Pastizal para Guiar la Planeación de la Conservación.