Spring phenology is advancing at a faster rate than arrival times of Common Starling

Climate change poses significant impact on most migratory species, altering their breeding and non-breeding distributions, migration distances, and phenology. The ability of a population to track and adjust to the changing environmental conditions is a vital prerequisite for its persistence. In this study, we describe changes in spring arrival phenology of a short-distance migrant, the Common Starling Sturnus vulgaris, in Northeastern Europe and their relation to changes in the onset of meteorological spring during the last century. Phenological data were obtained from an open access database Chronicles of Nature Calendar that held 4291 usable records of the 1st spring observation date of Starlings from 171 phenological network sites between 1922 and 2017. Air temperature data were downloaded from the European Climate Assessment and Dataset database. We found that spring arrival time of Starlings was positively correlated with the onset of spring on a local and broad scale. Spring arrival progression followed a northeast gradient at an average rate of 1.6 days per one degree of latitude (ca. 71 km day⁻¹) and 0.4 days per one degree of longitude (152 km day⁻¹). During the 96-year long period, Starlings on average advanced their spring arrival time by 4.7 days at a rate of 0.05 days per year. However, changes in the onset of spring occurred more rapidly with an average rate of change of 0.18 days per year over the study period. These findings imply broad-scale adjustments in migratory patterns of a short-distance migrant that result from climate change-induced shifts in spring phenology. However, adaptations in bird migration phenology are not occurring fast enough to track and compensate for the rapid increase in air temperature, thus disrupting the earlier matching between bird arrival and spring onset.

Keywords Climate change, phenology, short-distance migrant, spring arrival, spring onset, Sturnus vulgaris

Der Klimawandel hat erhebliche Auswirkungen auf die meisten wandernden Arten; er verändert ihre Verbreitung in den Brutund Überwinterungsgebieten, die zurückzulegenden Zugstrecken und die Zugphänologie. Die Fähigkeit der Populationen, die sich ändernden Umweltbedingungen zu erfassen und sich daran anzupassen, ist eine wesentliche Voraussetzung für ihren Fortbestand. In der vorliegenden Studie beschreiben wir Veränderungen in der Frühlingsankunftsphänologie des Kurzstreckenziehers Star (Sturnus vulgaris) in Nordosteuropa während des letzten Jahrhunderts und die Verbindung zu Änderungen im Beginn des meteorologischen Frühlings. Die zugrundeliegenden Daten stammen aus der frei verfügbaren Datenbank des phänologischen Netzwerks „Chronicles of Nature Calendar “ und umfassen 4291 verwertbare Erstbeobachtungen von Staren an 171 Standorten zwischen 1922 und 2017. Die dazugehörigen Lufttemperaturdaten wurden der „European Climate Assessment and Dataset “-Datenbank entnommen. Die Frühlingsankunftszeit der Stare korrelierte positiv mit dem Beginn des Frühlings auf lokaler und auf regionaler Ebene. Die Ankunftszeit verschob sich über das Untersuchungsgebiet entlang eines Nordostgradienten mit einer durchschnittlichen Rate von 1,6 Tagen pro Breitengrad (ca. 71 km pro Tag) und 0,4 Tagen pro Längengrad (152 km pro Tag). Während des 96-jährigen Untersuchungszeitraums verfrühte sich die Ankunftszeit der Stare im Durchschnitt um 4,7 Tage mit einer Rate von 0,05 Tagen pro Jahr. Gleichzeitig verfrühte sich jedoch der meteorologische Frühlingsbeginn weitaus schneller mit einer durchschnittlichen Verschiebung von 0,18 Tagen pro Jahr. Unsere Ergebnisse implizieren, dass auch beim Star als Kurzstreckenzieher eine Anpassung der Zugzeiten mit der Verschiebung der Frühlingsphänologie einhergeht, die durch den Klimawandel verursacht ist. Die Anpassungen der Zugphänologie erfolgen jedoch nicht schnell genug, um den raschen Anstieg der Lufttemperatur zu folgen und zu kompensieren, wodurch die zeitliche Abstimmung der Ankunft der Vögel mit dem Frühlingsbeginn gestört wird.