American Society of Naturalists

A membership society whose goal is to advance and to diffuse knowledge of organic evolution and other broad biological principles so as to enhance the conceptual unification of the biological sciences.

“Fledging mass is color morph specific and affects local recruitment in a wild bird”

Posted on

Chiara Morosinotto, Jon E. Brommer, Atte Lindqvist, Kari Ahola, Esa Aaltonen, Teuvo Karstinen, and Patrik Karell (Nov 2020)

Read the Article (Just Accepted)

A tawny owl (<i>Strix aluco</i>) brown morph fledgling.<br />(Credit: <a href="https://www.instagram.com/psumaah">Petri Suutarinen-Maaheimo</a>)
A tawny owl (Strix aluco) brown morph fledgling.
(Credit: Petri Suutarinen-Maaheimo)

In birds, the period of growth is short and intensive, and growing big often gives an advantage over conspecifics. In a study appearing in The American Naturalist the research group of Dr. Patrik Karell, with Dr. Chiara Morosinotto as lead author, uses unique long-term data collected in Finland from 1979–2017 to unravel how early growth conditions affect the life of tawny owl color morphs. The authors find that the owlets of brown parents are always heavier than those of grey parents or of mixed color parents. This unexpected finding adds another piece to the puzzle of the dynamics of highly heritable color polymorphism in this species. In this same population, the research group already has evidence that the life span is shorter in the brown adults compared to the grey ones, and that this selective benefit of the grey morph is due to their higher survival in cold and snowy winters. The next step was to test if higher mass at fledging, together with winter climate, could have an impact on owlets’ future prospects. The authors find that heavier fledglings are more likely to return to breed and that milder winters and favorable food conditions increase this likelihood. However, it does not strictly depend on owlets’ color. Therefore, brown owlets do get a better start in life than their grey conspecifics, but this benefit is overridden after fledging by larger scale effects of the climate and overall food conditions. At the Northern range limit of this species (Finland), it seems the strategy of the brown morph to produce heavy owlets is beneficial only when the climate allows high overwinter survival for both them and their offspring. And indeed, the brown morph has increased in frequency in Finland in tandem with milder winters in the past 50 years.


A grey morph fledgling.<br />(Credit: Patrik Karell)
A grey morph fledgling.
(Credit: Patrik Karell)

Abstract

Early life conditions may have long-lasting effects on life history. In color polymorphic species, morph-specific sensitivity to environmental conditions may lead to differential fitness. In tawny owl (Strix aluco) pheomelanin-based color polymorphism is expected to be maintained because the brown morph has higher adult fitness in warmer environments, while selection favors the grey morph under colder conditions. Here we investigate body mass at fledging and its consequences until adulthood in a population at the species’ cold range margin. Using 40 years of data (1979–2017), we show that brown pairs, which mainly produce brown offspring consistent with a one-locus-two-alleles inheritance model, consistently raised heavier offspring than mixed pairs (grey-brown) and grey pairs. Offspring mass declined seasonally, except among offspring raised by brown pairs. Brown offspring could be heavier due to morph-specific parental care and/or offspring growth. Furthermore, mass at fledging is associated with fitness: the probability of local recruitment into the breeding population increased with higher mass at fledging, especially in mild winters and favorable food conditions, although recruitment is not morph-specific. Fledgling mass thus provides a fitness benefit in terms of recruitment probability that is modulated by environmental factors, which appear to level off any direct morph-specific recruitment benefits.

Two tawny owl parents with chicks at the bottom of a next box.<br />(Credit: Patrik Karell)
Two tawny owl parents with chicks at the bottom of a next box.
(Credit: Patrik Karell)

Flygga ungars vikt är färgmorfspecifik och påverkar sannolikheten att återvända till den häckande populationen i en vild fågelart

Förhållandena under en individs juvenilstadium kan ha långvariga effekter på individens livshistoria. Bland arter med färgpolymorfi kan morf-specifika anpassningar till olika miljöer driva olikheter i deras evolutionära fitness. Hos kattugglan (Strix aluco) upprätthålls färgpolymorfin av att den rödbruna morfen klarar sig bättre i varma miljöer medan den gråa klarar sig bättre i kalla omständigheter. Vi undersökte kroppsvikten hos flygga ungar och dess långvariga konsekvenser till vuxenstadiet i en population nära kattugglans nordliga utbredningsgräns. Vi analyserade 40 års data (1979–2017) och fann att rödbruna par, som i huvudsak producerar rödbruna ungar enligt mendelsk nedärvning, konsekvent födde upp tyngre flygga ungar än blandpar (grå och rödbrun) eller gråa par. Ungarna vägde mindre ju senare i säsongen de var producerade hos både gråa par och hos blandpar, men inte hos rödbruna par. De rödbruna ungarnas större vikt kan bero på morf-specifik juvenil vårdnad och / eller ungtillväxt. Tyngre flygga ungar hade större chans att återkomma som häckande individ till populationen, speciellt efter milda vintrar med goda födoförhållanden. Föräldraparets färg påverkade inte direkt rekryteringen. Kroppsvikten som flygg juvenil ger således en fitness-fördel genom att påverka rekryteringssannolikheten som häckande individ. Rekryteringen regleras även av de rådande miljö-omständigheterna, vilket suddar ut potentiella morf-specifika rekryteringseffekter.

Lehtopöllöjen lentopoikaspaino on värimuotokohtainen ja vaikuttaa aikuisiän kelpoisuuteen

Nuoruusajan olosuhteilla voi olla pitkäaikaisia vaikutuksia yksilön elinkaareen. Värimonimuotoisissa lajeissa värimuotojen evolutiivinen kelpoisuus voi usein riippua ympäristöolosuhteista. Lehtopöllön (Strix aluco) feomelaniiniin pohjautuvaa värimonimuotoisuutta ylläpitää punaruskean värimuodon korkeampi kelpoisuus lämpimässä ympäristössä ja harmaan värimuodon parempi selviytyminen kylmissä olosuhteissa. Me tutkimme lehtopöllöjen lentopoikaspainon vaihtelua ja sen pitkäaikaisvaikutuksia aikuisikään lehtopöllön levinneisyyden pohjoisrajan läheisyydessä Suomessa. Analysoimalla 40 vuoden aineistoa (1979–2017) pystyimme osoittamaan että punaruskeat emoparit, jotka pääasiassa tuottavat punaruskeita poikasia mendelistisen perimän mukaisesti, johdonmukaisesti kasvattavat painavampia poikasia kuin sekaparit (harmaa ja punaruskea) tai harmaat parit. Lentopoikasten paino oli alhaisempi myöhäisissä poikueissa, mutta ei punaruskeiden emojen poikueissa. Punaruskeat lentopoikaset voivat olla painavampia koska emot ruokkivat niitä enemmän tai koska ne kasvavat nopeammin. Havaitsimme myös, että lentopoikasten paino vaikuttaa kelpoisuuteen: poikasten todennäköisyys palata takaisin pesimään tutkimuspopulaatioon oli korkeampi mitä painavampia ne olivat lentopoikasvaiheessa erityisesti leutoina ja ravintorikkaina talvinai. Emojen väri ei suoraan vaikuttanut tähän todennäköisyyteen. Lentopoikaspaino näin ollen edesauttaa pitkäaikaisesti lehtopöllöyksilön kelpoisuutta, ja tämän lisäksi ympäristöolosuhteet säätelevät tätä kelpoisuusvaikutusta ja tasoittavat mahdollisia värimuotokohtaisia kelpoisuusvaikutuksia.