Advanced

Effects of farmland heterogeneity at multiple spatial and temporal scales on house sparrow (Passer domesticus) population ecology

Post, Maria von LU (2013)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

VIKTEN AV HETEROGENA JORDBRUKSMILJÖER FÖR GRÅSPARVEN

Under de senaste 40 åren har vårt odlingslandskap genomgått kraftiga strukturella förändringar som en konsekvens av att jordbruket har intensifierats och effektiviserats. Dessa förändringar har möjliggjort en nödvändig, ökad produktion av spannmål och andra grödor men samtidigt har det haft förödande konsekvenser på den biologiska mångfalden. De flesta organismer kopplade till odlingslandskapet har minskat kraftigt under denna tidsperiod. Ett rikt odlingslandskap är förutom ett av de 16 miljömål vi arbetar för i Sverige, dessutom en förutsättning för ett jordbruk som är hållbart i framtiden. Genom att studera organismer i... (More)
Popular Abstract in Swedish

VIKTEN AV HETEROGENA JORDBRUKSMILJÖER FÖR GRÅSPARVEN

Under de senaste 40 åren har vårt odlingslandskap genomgått kraftiga strukturella förändringar som en konsekvens av att jordbruket har intensifierats och effektiviserats. Dessa förändringar har möjliggjort en nödvändig, ökad produktion av spannmål och andra grödor men samtidigt har det haft förödande konsekvenser på den biologiska mångfalden. De flesta organismer kopplade till odlingslandskapet har minskat kraftigt under denna tidsperiod. Ett rikt odlingslandskap är förutom ett av de 16 miljömål vi arbetar för i Sverige, dessutom en förutsättning för ett jordbruk som är hållbart i framtiden. Genom att studera organismer i odlingslandskapet och hur de förhåller sig till de förändringar som sker kan vi lära oss mer om hur vi kan utveckla jordbruket i en hållbar riktning. Detta har varit ett av huvudmålen med denna avhandling där jag har följt gråsparvspopulationers utveckling över lång tid (1977-2011), men också i nutid, i förhållande till jordbruksintensifiering. Jag har specifikt undersökt hur olika delar av gråsparvens ekologi förhåller sig till förändringar och/eller skillnader i dess levnadsmiljö, kopplade till jordbruket. Mina huvudmål med detta har varit att svara på 1) Vad i jordbrukslandskapets förändring har haft negativa effekter på gråsparvens populationsutveckling? 2) Spelar variationen, d.v.s. heterogeniteten, i odlingslandskapet/gården någon roll för förekomsten av gråsparvar? 3) Skiljer sig kvalitén i livsmiljön mellan odlingslandskap och gårdar med olika grad av intensifierings och produktionsinriktning? Jag hoppas att mina studier kan bidra med kunskap om varför denna så vanliga fågel, ofta betraktad outrotningsbar, minskar i vårt odlingslandskap.

Fåglar är en av de organismgrupper som minskat kraftigt under perioden av jordbruksintensifiering med nedgångar på över 50 % för många arter (se Övervakning av fåglars populationsutveckling, Årsrapport 2011). Dessa kraftiga minskningar har man i flera olika studier visat är kopplade till många av de rumsliga och tidsmässiga förändringar som jordbruksrationaliseringen inneburit på fåglars födoresurser, där framför allt variationen, den så kallade heterogeniteten, i miljön har minskat. Exempel på förändringar som har haft negativ inverkan på fåglars födoresurser är: Andel vårsådda grödor har minskat till fördel för höstsådda vilket gör att jorden plöjs redan på hösten och då försvinner de rester av spannmål eller åkerstubb som fanns kvar som föda och skydd under vintern. Åkerarealerna har ökat i områden med intensiva odlingar. Detta har fått till följd att diken, kantzoner och småbiotoper ute i landskapet som är viktiga födoresursmiljöer, både frön och insekter, har tagits bort. Mängden bekämpnnigsmedel har ökat med konsekvensen som konsekvens att både antalet insekter och ogräs (som bidrar med frön som föda till fåglar) minskar. Slutligen vill jag nämna den förändring som troligtvis har främst negativ inverkan på gråsparven, nämligen en ökad specialisering av jordbruket där gårdsproduktion har gått dels från småskaligt till storskaligt men också från en blandning av djur- och växtproduktion till endera av de två.

Varför skulle då just denna förändring ha varit så negativ för gråsparven? Jo, gråsparven är på flera sätt unik, men anledningen till detta är troligtvis dess starka koppling till människan och dess ovilja att röra sig långa avstånd från sin boplats. Växtproduktion är förknippat med stora mängder av spannmål som ofta behandlas/förvaras på gården och djurhållning är förknippat med utfodring av djur, som i sin tur är födoresurser även för fåglarna, men främst leder till en ökad mängd insekter i miljön. När dessa produktionstyper skiljs åt, separerar man tillgången på två viktiga födokällor för fåglar som främst rör sig i gårdsmiljön. När dessutom specialiseringen har utvecklats till skillnader i produktion mellan regioner så att vissa områden domineras av växtproduktion medan andra av kött- och mjölproduktion kan fåglarna inte gärna flyga bort till grannen för att hitta det de saknar. Till denna förändring hör dessutom att antalet gårdar minskat kraftigt, d.v.s., antalet lämpliga livsmiljöer för gråsparven har minskat.

I en första studie visades att gråsparvens populationsminskning är tätt kopplad till tidsperioder med kraftig intensifiering av jordbruket. Nedgången var kraftig under perioden 1977-1987, under en period som kännetecknas av en ökad produktivitet i jordbruket, ökade fältstorlekar och användning av bekämpningsmedel. Under perioden 1987-1995, introducerades trädan med åkermark som tas ur bruk för att minska på den överproduktion som fanns. Detta har visat sig vara gynnsamt för flera fågelarter eftersom det ökade resurserna av insekter och ogräsfrön på dessa marker. 1997-2011 fick nedgången ny och ökad fart, vilket sammanföll med en period som kännetecknas av främst ökad storlek/nedläggning av brukarenheter och specialisering av jordbruket. Variabler kopplade till specialisering visade sig dessutom ha starka effekter på populationsnedgången under den här senare tiden. Samtida analyser av förändring i antalet fåglar som dör under vintern visade inte på några förändringar. Sådana resultat kan vara svårttolkade och troligtvis behöver man undersöka detta mer detaljerat, men om förändringen enbart skulle vara driven av att mängden föda under vintern minskade så borde detta kunna urskiljas i en sådan undersökning. Troligare är nog att förändringar skett i gråsparvens livsmiljö så att antalet boplatser försvunnit eller generellt degraderats.

I ett försök att undersöka hur gråsparvar idag förekommer i förhållande till intensifiering och specialisering av jordbruket inventerades gråsparvar på 173 gårdar under våren 2008. Från denna studie blev det tydligt att gråsparvar var betydligt mer vanligt förekommande i odlingslandskap med mer småskaligt jordbruk och blandad produktion. Fram för allt var förekomst av djur på gården en viktig förklaring till om gråsparvar hittades. En teori för att förklara skillnaderna i förekomst mellan odlingslandskap är att det kan bero på skillnader i resurser under året. Gråsparvar påverkades negativt av vintermatning på gårdar i landskap med hög intensifiering och hög specialisering. Gråsparven föredrar att äta spannmål och oftast matar vi ju våra fåglar med talgbollar eller solrosfrön. I odlingslandskap med hög intensifiering och specialisering kan födoresurserna vara sämre under vintern och många fåglar attraheras till ett foderbord på gården. Den ökade mängden övriga fåglar på gården kan då konkurrera med gråsparven om gårdens övriga resurser. Vi hittade inga sådana effekter i odlingslandskap som var småskaliga och med blandad produktion, vilket kan bero dels på att landskapet är rikare på resurser så andra fåglar även födosöker i landskapet och inte bara på gården men även för att gårdsresurserna troligtvis är högre på grund av förekomst av både djur och växtproduktion.

Under sommaren 2010 utfördes en studie för att undersöka om det fanns skillnader i livsmiljön under häckningstiden för gråsparvar på gårdar i olika odlingslandskap. Gråsparven är en fröätare men under häckning matar den sina ungar med insekter. Intaget av insekter är viktig för att gråsparvsungarna skall kunna utvecklas och överleva till vuxen ålder. Genom jordbruksspecialiseringen kan det finnas skillnader i tillgången på insekter mellan olika odlingsområden och på så vis skillnader i livsmiljökvalité för gråsparvar. Studien visade mycket riktigt på att det skulle kunna finnas sådana skillnader. Skillnaderna enligt studien bestod i att gårdar i landskap med intensivt jordbruk inriktat på växtproduktion hade sämre tillgång på insekter under häckningsperioden. Det fanns inga skillnader mellan landskap med blandad produktion och produktion inriktad mot djurhållning. Sådana skillnader kan bidra till att häckningen försämras på gårdar i landskap med specialisering mot storskalig växtodling men ytterligare studier av direkta effekter på antal häckningsförsök eller antal ungar som överlever till vuxen ålder behövs för att utröna de fulla effekterna av detta resultat.

I ett försök att undersöka om det råder brist på mat under vintern för gråsparven och om den bristen i så fall skiljer sig åt mellan olika typer av odlingslandskap stödmatades 10 slumpmässigt valda gråsparvspopulationer under vintern 2009/2010. Förändringen i antalet gråsparvar under vintern på dessa gårdar jämfördes med förändringen på lika många gårdar där gråsparvar inte hade stödutfodrats. Studien visade inte på några effekter av stödutfodring av gråsparvar, dvs. det fanns inte fler gråsparvar kvar efter vintern jämfört före vintern på gårdar där de fått extra foder om man jämförde med gårdar där det inte fått extra foder. Däremot minskade antalet gråsparvar under vintern mer på gårdar med djurhållning och/eller på gårdar i odlingslandskap med blandad produktion. Även om hypoteserna lyder att det finns mer föda i landskapet på vintern i odlingslandskap med blandad produktion kan fallet vara annorlunda för gråsparven. Gråsparven söker efter föda främst i gårdsmiljön. På gårdar med växtodling kan tillgången på frö vara relativt hög under vintern p.g.a. spannmålsförvaring. En ytterligare förklaring kan vara att antalet fåglar på gårdar med djur och/eller gårdar i landskap med blandad produktion var högre än på gårdarna utan djur och/eller i landskap med växtodling. Skillnaderna kan då bestå i så kallade täthetsreglerande effekter, ju fler i antal desto kraftigare minskning p.g.a. ökad konkurrens om de knappa resurserna. Sådana effekter borde svara positivt på en stödutfodring genom att fåglar inte minskar lika kraftigt under vintern men p.g.a. att våra gråsparvspopulationer som stödutfodrades var något lägre i antal än de som utfodrades var det inte möjligt att utesluta sådana effekter.

Under de fem åren som studien fortlöpt har gråsparvspopulationerna på 31 gårdar runt om i Skåne övervakats mellan åren 2009-2012. Antalet gråsparvar på dessa gårdar har inventerats under fyra tillfällen varje år; april, juni, juli och oktober/november. Detta har gjorts i syfte att undersöka skillnader i populationsförändringar under året mellan odlingslandskap med olika intensifiering och specialisering. Analyser av den här informationen avslöjade att gråsparvar verkar vara generellt mer begränsade på gårdar i landskap som är inriktade mot djurhållning, jämfört med gårdar i landskap som är dominerade av bland- eller växtproduktion, på grund av lägre tillgång på födoresurser som är viktiga året runt d.v.s. frön. Detta visade sig främst genom att populationer i bland- och växtproduktionsområden hade en kraftigare tillväxt under häckningsperioden men samtidigt minskade kraftigt under vintern, troligtvis på grund av täthetsreglerande effekter, medan populationer i odlingslandskap med främst djurhållning hade en låg tillväxt under häckningsperioden men samtidigt en låg minskning under vintern. Vinterresurserna räcker till för en liten population och inga täthetsreglerande effekter slår in, kanske i kombination med de varma miljöerna inne i djurstallen som minskar kraven på energirik föda.

Sammanfattningsvis visar arbetet jag presenterat i min avhandling på några specifika och viktiga samband mellan minskning av gråsparvar i jordbrukslandskapet och förändringar i jordbruket. Gråsparven vill ha alla nödvändiga resurser inom ett kort avstånd. Genom specialisering av jordbruket utarmas variationsrikedomen i dess levnadsmiljö med konsekvenser att populationer minskar. Eftersom jordbruksspecialisering idag pågår i stor utsträckning kan vi förvänta oss fortsatta minskningar av gråsparven så länge dess livsmiljöer förändras i riktning mot specialisering och storskalighet. Jag har försökt visa hur olika delar av gråsparvens ekologi påverkas av denna förändring och med resultaten i denna avhandling som bakgrund skulle jag i framtiden vilja se mer lokalt anpassat jordbruksstöd för att återigen öka heterogeniteten i odlingslandskapet. (Less)
Abstract
Strong declines of European farmland birds in recent decades are assumed to be caused by decreased food availability resulting from agricultural intensification and concomitant loss of farmland heterogeneity. One of the species suffering particularly strong declines in NW European countries is the house sparrow. In this thesis I investigated the importance of farmland land-use on house sparrow ecology in Sweden, to determine possible detrimental effects from agricultural intensification and loss of farmland heterogeneity at multiple spatial scales. Because the resident house sparrow depends on food resources being available within a small spatial scale, it may be negatively affected by farm specialisation. Specialisation towards crop... (More)
Strong declines of European farmland birds in recent decades are assumed to be caused by decreased food availability resulting from agricultural intensification and concomitant loss of farmland heterogeneity. One of the species suffering particularly strong declines in NW European countries is the house sparrow. In this thesis I investigated the importance of farmland land-use on house sparrow ecology in Sweden, to determine possible detrimental effects from agricultural intensification and loss of farmland heterogeneity at multiple spatial scales. Because the resident house sparrow depends on food resources being available within a small spatial scale, it may be negatively affected by farm specialisation. Specialisation towards crop production may have reduced insect food available to breeding birds and specialisation towards animal husbandry may have reduced seed availability during winter. I found that house sparrow population declines during 1977-2011 coincided with time periods with strong agricultural intensification, with particularly detrimental effects from farming specialisation. Furthermore, the present day occurrence of house sparrows was negatively linked to farming specialisation towards either crop or live-stock farming compared to mixed farming. Habitat quality during breeding was found to be lower on farms in landscapes dominated by annual crops, compared to those in mixed and live-stock dominated landscapes. House sparrow populations on farms in landscapes dominated by annual crops and mixed farming did not respond to winter supplemental feeding, indicating that they are not mainly food-limited during this time of the year. Intra annual demographic patterns of house sparrow populations situated on farms in agricultural landscapes with differences in intensification and specialization showed patterns concomitant with suggested differences in limiting mechanism, with stronger winter losses on farms in landscapes dominated by live-stock farming, most likely reflecting the lower seed availability in these landscapes. Populations on farms in landscapes dominated by annual crops showed slightly lower population increase during summer, possibly as a consequence of lower insect availability needed during breeding. In conclusion the studies in this thesis indicate that rural house sparrow populations in Sweden suffer from effects of resource separation resulting from agricultural intensification, in particular effects of farm specialisation. Structural change resulting in farm specialisation is very much an ongoing process. To mitigate future declines of house sparrow populations, mixed farming should therefore be promoted. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Professor Wilson, Jeremy, RSPB, Scotland
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Farmland heterogeneity, house sparrow, agricultural intensification, farm specialisation, landscape complementation, resource separation, population limitation
pages
128 pages
publisher
Department of Biology, Lund University
defense location
Blå Hallen, Ekologihuset
defense date
2013-03-08 09:30
ISBN
978-91-7473-411-9
project
BECC
language
English
LU publication?
yes
id
c71ebb0f-e0ed-44c9-95b7-5d6e32d1718a (old id 3454210)
date added to LUP
2013-02-04 12:47:24
date last changed
2016-09-19 08:45:02
@misc{c71ebb0f-e0ed-44c9-95b7-5d6e32d1718a,
  abstract     = {Strong declines of European farmland birds in recent decades are assumed to be caused by decreased food availability resulting from agricultural intensification and concomitant loss of farmland heterogeneity. One of the species suffering particularly strong declines in NW European countries is the house sparrow. In this thesis I investigated the importance of farmland land-use on house sparrow ecology in Sweden, to determine possible detrimental effects from agricultural intensification and loss of farmland heterogeneity at multiple spatial scales. Because the resident house sparrow depends on food resources being available within a small spatial scale, it may be negatively affected by farm specialisation. Specialisation towards crop production may have reduced insect food available to breeding birds and specialisation towards animal husbandry may have reduced seed availability during winter. I found that house sparrow population declines during 1977-2011 coincided with time periods with strong agricultural intensification, with particularly detrimental effects from farming specialisation. Furthermore, the present day occurrence of house sparrows was negatively linked to farming specialisation towards either crop or live-stock farming compared to mixed farming. Habitat quality during breeding was found to be lower on farms in landscapes dominated by annual crops, compared to those in mixed and live-stock dominated landscapes. House sparrow populations on farms in landscapes dominated by annual crops and mixed farming did not respond to winter supplemental feeding, indicating that they are not mainly food-limited during this time of the year. Intra annual demographic patterns of house sparrow populations situated on farms in agricultural landscapes with differences in intensification and specialization showed patterns concomitant with suggested differences in limiting mechanism, with stronger winter losses on farms in landscapes dominated by live-stock farming, most likely reflecting the lower seed availability in these landscapes. Populations on farms in landscapes dominated by annual crops showed slightly lower population increase during summer, possibly as a consequence of lower insect availability needed during breeding. In conclusion the studies in this thesis indicate that rural house sparrow populations in Sweden suffer from effects of resource separation resulting from agricultural intensification, in particular effects of farm specialisation. Structural change resulting in farm specialisation is very much an ongoing process. To mitigate future declines of house sparrow populations, mixed farming should therefore be promoted.},
  author       = {Post, Maria von},
  isbn         = {978-91-7473-411-9},
  keyword      = {Farmland heterogeneity,house sparrow,agricultural intensification,farm specialisation,landscape complementation,resource separation,population limitation},
  language     = {eng},
  pages        = {128},
  publisher    = {ARRAY(0x91f2878)},
  title        = {Effects of farmland heterogeneity at multiple spatial and temporal scales on house sparrow (Passer domesticus) population ecology},
  year         = {2013},
}