Thesis (M.S.)--Simon Fraser University, 2000. / Includes bibliographical references.

Thesis (Honors)--College of William and Mary, 2009. / Includes bibliographical references (leaves 96-112). Also available via the World Wide Web.

Understanding how environmental variation affects fitness and population dynamics is a central goal in modern population biology. Using a multilevel path model, I simultaneously examined the effects of food and temperature on multiple stages of the breeding cycle, and their relative contribution to annual variation in reproductive success in two tree swallow (Tachycineta bicolor) populations over the same 35 year period. In one population where food abundance peaked during the laying and incubation portion of the breeding season, the primary driver of annual reproductive success was laying period food abundance, which directly influenced clutch size and the proportion of eggs hatched. In the second population, food was relatively low during the first half of the breeding season, and the primary driver of annual reproductive success was temperature during the nestling period, which directly influenced nestling survival. My results show that understanding the factors that influence reproductive performance requires linking environmental variables to reproductive events throughout the entire breeding period and clearly demonstrate how climate change can have opposite effects on two populations less than 35 km apart

The diversity and abundance of the arthropod nest fauna of House Sparrows (Passer domesticus (L.)) and Tree Swallows (Tachycineta bicolor (Vieillot)) in southern Quebec were studied. Over 90,000 arthropods were extracted from the nests, including at least 71 species (50 families) of insects and at least 11 species (8 families) of mites. There were no significant differences in the species richness or diversity of nest arthropods from year to year (1997--1998), or from nest to nest within either host species. There was no significant difference in the overall species richness or diversity between House Sparrows and Tree Swallows. Cluster analyses of species richness and three diversity indices for all nests showed no clustering according to bird species. However, there were some significant differences in the abundance and diversity of particular arthropod taxa between the two bird species, with different ectoparasitic and non-ectoparasitic species dominant in the nests of each host species.

The ecology of Protocalliphora parasitism was studied for a two-year period in two species of cavity nesting passerine birds breeding in southwestern Quebec, the eastern bluebird (Sialia sialis Linnaeus) and the tree swallow (Tachycineta bicolor Vieillot). Both species occupied next boxes in open field habitats. Nests were parasitized primarily by Protocalliphora sialia Shannon and Dobroscky. / The relationship between the number of Protocalliphora larvae per nest and selected nesting variables was examine for the two species. The variables included hatching date of the host young, nest material volume, number of fledglings, and percent canopy cover above the nest box. In bluebirds, the number of larvae per nest was significantly correlated with nest material volume in 1989 and number of fledglings in 1990. In tree swallows, the number of larvae per nest was significantly correlated with hatching date and number of fledglings in 1989. / Information on reproduction in Protocalliphora was obtained. Gravid flies were captured in active nests up to the last end of the second week of the nestling period. P. sialia was determined to be at last bivoltine through mark, release, and recapture studies. It was determine that nulliparous P. sialia can complete egg development within 9 or 10 days after eclosion. The practicality of a new Protocalliphora trapping technique and a mark, release, and recapture technique was demonstrated. (Abstract shortened by UMI.)

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En Amérique du Nord, la superficie des monocultures utilisatrices d'intrants tels que des fertilisants et des pesticides couvre aujourd'hui 85% des surfaces agricoles et autant de pâturages ont disparu en 20 ans afin de répondre aux besoins de l'homme. Ces changements d'usage des terres ont profondément transformé le paysage et altéré la biodiversité des agro-écosystèmes. Parmi les espèces d'oiseaux champêtres, les insectivores aériens tel l'Hirondelle bicolore, Tachycineta bicolor, ici étudiée, présente un fort taux de déclin des effectifs, reflétant probablement une dégradation des agro-écosystèmes. Les mécanismes biologiques à l'origine de ce déclin sont encore méconnus ainsi que les patrons de dispersion chez les passereaux migrateurs. Le présent travail vise à étudier les effets environnementaux sur les traits individuels (survie et succès reproducteur) et la dispersion de reproduction (probabilité de disperser et taux d'occupation des sites de reproduction) chez l'Hirondelle bicolore. Pour ce faire, 2200 reproducteurs et 8000 oisillons ont été bagués entre 2004 et 2013 et suivis en reproduction pendant 10 ans sur une aire d'étude au Sud du Québec, laquelle est composée de 40 sites et couvre une mosaïque de paysages agricoles hétérogènes. Le développement d'un nouveau modèle de capture-marquage-recapture, flexible d'utilisation, a permis de réduire les biais d'estimation des probabilités de survie et de dispersion de l'espèce. Cette approche a permis de tester l'effet de plusieurs variables en lien avec la qualité de l'habitat, l'information publique et les caractéristiques individuelles sur la variabilité des paramètres de dispersion, de survie et de succès reproducteur au niveau individuel. Les milieux cultivés intensivement associés à la présence du Moineau domestique, Passer domesticus, un compétiteur pour les cavités de reproduction, diminuent jusqu'à 19% la survie des mâles. Les femelles sont quant à elles affectées par le coût de la reproduction, qui est d'autant plus grand en milieu intensif qu'il y a présence de moineaux et une disponibilité moindre en ressources alimentaires. Pour autant, la décision de disperser n'est pas affectée par les conditions environnementales que ce soit par la présence de compétiteurs ou la qualité du milieu, et ne dépasse pas les 4% chez les mâles. Les femelles dispersant jusqu'à 14 fois plus s'appuient sur leur expérience personnelle pour décider de disperser. Un échec de reproduction augmente jusqu'à 7 fois la probabilité de disperser et pour la première fois chez une espèce à courte durée de vie, nous montrons que la probabilité de disperser est augmentée l'année suivant une première dispersion. Ces patrons de dispersion sont stables dans le temps. La dispersion apparait donc comme un processus coûteux, comparé à la fidélité au site, qui apparaît comme un phénotype minoritaire dans la population. Elle répond à des conditions défavorables de reproduction. Enfin, ce travail montre l'utilisation de l'information publique (densité en partenaires, productivité en jeunes l'année précédente) dans la décision de s'établir sur un site et ce, une fois que la décision de disperser est amorcée. La présence de moineaux et la proportion de cultures intensives dans un rayon proche participent également à la sélection d'un site. D'après mes résultats, le milieu intensif contribuerait au déclin de l'Hirondelle bicolore. / In North America, monoculture areas using high inputs of fertilizers and pesticides cover 85% of agricultural lands, and as many pastures disappeared in the past 20 years to satisfy human food needs. These land-use changes have deeply transformed landscapes and altered the biodiversity of agro-ecosystems. Among farmland birds, aerial insectivores such as Tree swallow, Tachycineta bicolor, studied here show a high rate of decline in their abundance, partly reflecting the degradation of agro-ecosystems where they breed. Biological mechanisms leading to the decline and dispersal patterns in migratory passerines are still poorly known. The present work quantifies the environmental effects on Tree swallow individual traits (survival, reproductive success) and breeding dispersal (probability to disperse and occupation rates of breeding sites). Between 2004 and 2013, 2200 breeders and 8000 chicks were ringed and monitored during 10 breeding seasons on a study area composed of 40 sites and covering a mosaic of heterogeneous agricultural landscapes in southern Québec. The development of a new, flexible capture-mark-recapture model has reduced estimate bias of survival and dispersal probabilities of Tree swallows. This approach allowed to assess the effect of several variables linked to habitat quality, public information and individual characteristics on dispersal, survival and reproductive success parameters of individuals. Within intensively cultivated landscapes associated to the presence of a nest site competitor, the House sparrow, Passer domesticus, male survival is up to 19% lower. Females are affected by the cost of reproduction, especially in intensive landscapes where House sparrows and found and where food resources and nest site appear limited. Dispersal probability is not affected by environmental conditions either through the presence of House sparrows or habitat quality, and is restricted to 4% in males. Females, which disperse up to 14 times more than males, base their decision on their personal experience. Breeding failure increases up to 7 times the probability to disperse and for the first time in a short-lived species, I show that dispersal likelihood increases if the individual has dispersed in the previous year. These dispersal patterns are stable in time. Dispersal appears as a costly process compared to site fidelity and is a minority phenotype in the population. It appears an answer to unfavorable condition for reproduction. Finally, this work shows the use of public information (partners density, fledglings productivity the previous year) on the decision to settle on a site and this, after the dispersal decision has been initiated. The presence of House sparrows and the proportion of intensive areas near nestboxes are used as information to select a breeding site. Based on my findings, agricultural intensification likely plays a role in the decline of Tree swallow populations.

Résumé : En Amérique du Nord, la superficie des monocultures utilisatrices d’intrants tels que des fertilisants et des pesticides couvre aujourd’hui 85 % des surfaces agricoles et autant de pâturages ont disparus en 50 ans afin de répondre aux besoins de l’Homme. Ces changements d’usage des terres ont profondément transformé le paysage et altéré la biodiversité des agro-écosystèmes. Parmi les espèces d’oiseaux champêtres, les insectivores aériens tels l’Hirondelle bicolore, Tachycineta bicolor, ici étudiée, présentent un fort taux de déclin des effectifs, reflétant probablement une dégradation des agro-écosystèmes. Les mécanismes biologiques à l’origine de ce déclin sont encore méconnus ainsi que les patrons de dispersion chez les passereaux migrateurs. Le présent travail vise à étudier les effets environnementaux sur les traits individuels (survie et succès reproducteur) et la dispersion de reproduction (probabilité de disperser et taux d’occupation des sites de reproduction) chez l’Hirondelle bicolore. Pour ce faire, 2200 reproducteurs et 8000 oisillons ont été bagués entre 2004 et 2013 et suivis en reproduction pendant 10 ans sur une aire d’étude au Sud du Québec, laquelle est composée de 40 sites et couvre une mosaïque de paysages agricoles hétérogènes. Le développement d’un nouveau modèle de capture-marquage-recapture, flexible d’utilisation, a permis de réduire les biais d’estimation des probabilités de survie et de dispersion de l’espèce. Cette approche a permis de tester l’effet de plusieurs variables en lien avec la qualité de l’habitat, l’information publique et les caractéristiques individuelles sur la variabilité des paramètres de dispersion, de survie et de succès reproducteur au niveau individuel. Les milieux cultivés intensivement associés à la présence du Moineau domestique, Passer domesticus, un compétiteur pour les cavités de reproduction, diminuaient au maximum de 19 % la survie des mâles. Les femelles étaient quant à elles affectées par le coût de la reproduction, qui était d’autant plus grand en milieu intensif qu’il y avait une présence de moineaux et une disponibilité moindre en ressources alimentaires. Pour autant, la décision de disperser n’était pas affectée par les conditions environnementales que ce soit par la présence de compétiteurs ou la qualité du milieu, et ne dépassait pas les 4 % chez les mâles. Les femelles dispersant jusqu’à 14 fois plus s’appuyaient sur leur expérience personnelle pour décider de disperser. Un échec de reproduction augmentait jusqu’à 7 fois la probabilité de disperser et pour la première fois chez une espèce à courte durée de vie, nous avons montré que la probabilité de disperser était augmentée l’année suivant une première dispersion. Ces patrons de dispersion étaient stables dans le temps. La dispersion semblait donc être un processus coûteux, comparé à la fidélité au site, qui apparaissait comme un phénotype minoritaire dans la population. Elle répondait à des conditions défavorables de reproduction. Enfin, ce travail montre l’utilisation de l’information publique dans la décision de s’établir sur un site généralement fortement dense et productif en jeunes l’année précédente et ce, une fois que la décision de disperser est amorcée. La présence de moineaux et la forte proportion de cultures intensives dans un rayon proche participaient également à ll‘évitement des sites lors de l’établissement. D’après ces résultats, le milieu intensif contribuerait au déclin de l’Hirondelle bicolore. / Abstract : In North America, monoculture areas using high inputs of fertilizers and pesticides cover 85 % of agricultural lands, and as many pastures disappeared in the past 20 years to satisfy human food needs. These land-use changes have deeply transformed landscapes and altered the biodiversity of agro-ecosystems. Among farmland birds, aerial insectivores such as Tree Swallow, Tachycineta bicolor, studied here show a high rate of decline in their abundance, partly reflecting the degradation of agro-ecosystems where they breed. Biological mechanisms leading to the decline and dispersal patterns in migratory passerines are still poorly known. The present work quantifies the environmental effects on Tree Swallow individual traits (survival, reproductive success) and breeding dispersal (probability to disperse and occupation rates of breeding sites). Between 2004 and 2013, 2200 breeders and 8000 chicks were ringed and monitored during 10 breeding seasons on a study area composed of 40 sites and covering a mosaic of heterogeneous agricultural landscapes in southern Québec. The development of a new, flexible capture-mark-recapture model has reduced estimate bias of survival and dispersal probabilities of Tree Swallows. This approach allowed to assess the effect of several variables linked to habitat quality, public information and individual characteristics on dispersal, survival and reproductive success parameters of individuals. Within intensively cultivated landscapes associated to the presence of a nest site competitor, the House sparrow, Passer domesticus, male survival is up to 19 % lower. Females were affected by the cost of reproduction, especially in intensive landscapes where House sparrows and found and where food resources and nest site appear limited. Dispersal probability was not affected by environmental conditions either through the presence of House sparrows or habitat quality, and was restricted to 4 % in males. Females, which dispersed up to 14 times more than males, based their decision on their personal experience. Breeding failure increased up to 7 times the probability to disperse and for the first time in a short-lived species, I show that dispersal likelihood increased if the individual had dispersed in the previous year. These dispersal patterns were stable in time. Dispersal appeared as a costly process compared to site fidelity and was a minority phenotype in the population. It appeared an answer to unfavorable condition for reproduction. Finally, this work shows the use of public information (partners density, fledglings productivity the previous year) on the decision to settle on a site and this, after the dispersal decision had been initiated. The presence of House sparrows and the proportion of intensive areas near nest boxes were used as information to select a breeding site. Based on these findings, agricultural intensification likely plays a role in the decline of Tree swallow populations.