Dynamics of Finnish starlings in 1951-2005 : from monitoring to population modelling

Farmland bird species have been declining in Europe. Many declines have coincided with general intensification of farming practices. In Finland, replacement of mixed farming, including rotational pastures, with specialized cultivation has been one of the most drastic changes from the 1960s to the 1990s. This kind of habitat deterioration limits the persistence of populations, as has been previously indicated from local populations. Integrated population monitoring, which gathers species-specific information of population size and demography, can be used to assess the response of a population to environment changes also at a large spatial scale. I targeted my analysis at the Finnish starling (Sturnus vulgaris). Starlings are common breeders in farmland habitats, but severe declines of local populations have been reported from Finland in the 1970s and 1980s and later from other parts of Europe. Habitat deterioration (replacement of pasture and grassland habitats with specialized cultivation areas) limits reproductive success of the species. I analysed regional population data in order to exemplify the importance of agricultural change to bird population dynamics. I used nestling ringing and nest-card data from 1951 to 2005 in order to quantify population trends and per capita reproductive success within several geographical regions (south/north and west/east aspects). I used matrix modelling, acknowledging age-specific survival and fecundity parameters and density-dependence, to model population dynamics. Finnish starlings declined by 80% from the end of the 1960s up to the end of the 1980s. The observed patterns and the model indicated that the population decline was due to the decline of the carrying capacity of farmland habitats. The decline was most severe in north Finland where populations largely become extinct. However, habitat deterioration was most severe in the southern breeding areas. The deteriorations in habitat quality decreased reproduction, which finally caused the decline. I suggest that poorly-productive northern populations have been partly maintained by immigration from the highly-productive southern populations. As the southern populations declined, ceasing emigration caused the population extinction in north. This phenomenon was explained with source sink population dynamics, which I structured and verified on the basis of a spatially explicit simulation model. I found that southern Finnish starling population exhibits ten-year cyclic regularity, a phenomenon that can be explained with delayed density-dependence in reproduction.

Suuri osa Euroopan linnustosta pesii maatalousympäristön vaikutusalueella. Peltolintujen kannat ovat taantuneet hälyyttävästi viime vuosikymmenien aikana maatalouden tehostumisen takia. Suomessa merkittävin muutos on ollut lypsykarjatalouden korvautuminen viljanviljelyyn perustuvalla tehomaataloudella. Maankäytön muutos vaikuttaa elinympäristöön ja siten myös lintujen elinmahdollisuuksiin. Paikallispopulaatiotasolla on osoitettu, että elinympäristömuutokset vaikuttavat lintupopulaatioiden elinvoimaisuuteen. Suomen kottaraispopulaatiot ovat taantuneet tai hävinneet monin paikoin. Lajin poikastuottoon vaikuttaa pesimisympäristö. Karjatalousvaltaisella alueella poikastuotto on oleellisesti parempi kuin viljanviljelyyn erikoistuneella alueella. Perusteellista analyysiä kottaraiskannan taantumisesta ja sen syistä ei ole aikaisemmin tehty. Tutkin kottaraisen kannanvaihteluita ja poikastuottoa vuosien 1951 2005 pesäpoikasrengastusaineiston perusteella. Ainutlaatuinen rengastusaineisto mahdollisti maatalousympäristön ja populaation muutoksien yhteyden laajamittaisen tutkimisen. Väitöskirjani päätavoite oli arvioida kottaraisen kannankehitys ja poikastuotto vuosina 1951 2005 ja mallintaa populaation romahduksen mekanismi matemaattisesti. Selvitin, kuinka suuri merkitys maatalouden muutoksella voi olla lintulajin populaation menestykseen ja sen lopulliseen romahdukseen. Kottaraispopulaatio taantui 80 % 1960-luvun lopulta 1980-luvun loppuun mennessä. Romahdus oli seuraus maatalousympäristön kantokyvyn romahduksesta. Pohjois-Suomen populaatiot romahtivat eniten. Käytännössä pohjoinen populaatio on hävinnyt kokonaan. Elinympäristön häviäminen on ollut merkittävintä Etelä-Suomessa. Elinympäristön huonontuminen heikensi poikastuottoa, mikä johti kannan romahdukseen. Etelässä, missä kanta on ollut tihein, noin 40 % kannasta on jäljellä verrattuna aikaisempiin vuosiin. Populaation taannuttua etelässä muuttovirta pohjoiseen tyrehtyi tyystin, mistä seurasi pohjoisen populaation nopeahko tuho.Tulkintani mukaan pohjoisen populaatio ei olisi pysynyt vakaana ilman etelässä syntyneiden uusien pesijöiden siirtymistä pesimään pohjoiseen. Tutkimukseni osoitti myös, että Etelä-Suomen kottaraispopulaation tiheydenvaihtelu noudattaa kymmenvuotissykliä. Syklisyys on erittäin harvinaista varpuslinnuilla nykytiedon valossa. Laajamittainen tutkimus antoi uutta tietoa ja syvensi ymmärrystämme kottaraispopulaatioden kannanvaihtelusta ja sen mekanismeista. Tässä työssä kehitetyt menetelmät ja populaatioekologiset tulkinnat ovat yleistettävissä laajemminkin.