Full-annual-cycle population models for migratory birds

Abstract

ABSTRACT Full-annual-cycle (FAC) models integrate seasonal demographic and environmental processes to elucidate the factors that limit and regulate animal populations. Unlike traditional, breeding-season-focused models of migratory populations, FAC population models include the effects on population dynamics of events in both the breeding and the nonbreeding season (i.e. winter and migration). Given that migratory birds can spend most of the year away from the breeding grounds and face seasonally specific threats and limitation, FAC models can provide critical and unique insights about their population dynamics. We review existing FAC population model types, including demographic network models, seasonal matrix models, and individual-based models, with examples of each type. We also suggest some approaches new to FAC population modeling integrated population models and integral projection models and make recommendations for the development and implementation of these models. Incorporating model components such as density dependence, migratory connectivity (the demographic linkages between breeding and nonbreeding areas), and seasonal interactions can be critical for model realism but can also increase model complexity and development time. Much of the development of FAC population models has been more theoretical than applied. The main limitation to the application of the developed models is availability of empirical data for all annual stages, particularly knowledge of migratory connectivity and density-dependent seasonal survival. As these data become more available, the models outlined here should find additional uses. , RESUMEN Los modelos de ciclo anual completo (CAC) integran los procesos ambientales y demográficos estacionales para dilucidar los factores que limitan y regulan las poblaciones animales. A diferencia de los modelos tradicionales enfocados en la estación reproductiva de las poblaciones migrantes, los modelos poblacionales CAC incluyen los efectos de los eventos tanto de la estación reproductiva como no reproductiva (i.e. invierno y migración) en las dinámicas poblacionales. Dado que las aves migratorias pueden pasar la mayoría del año alejadas de las áreas reproductivas y enfrentar amenazas estacionales específicas y limitantes, los modelos CAC pueden aportar una visión crítica y única sobre sus dinámicas poblacionales. En este trabajo revisamos los tipos de modelos poblacionales CAC existentes, incluyendo modelos de redes demográficas, modelos matriciales estacionales y modelos basados en individuos, con ejemplos de cada tipo. También sugerimos algunos enfoques nuevos para el modelado poblacional CAC, para modelos poblacionales integrados y para modelos de proyección integral, y brindamos recomendaciones para el desarrollo y la implementación de estos modelos. La incorporación de componentes al modelo como la denso-dependiente, la conectividad migratoria (los vínculos demográficos entre las áreas reproductivas y no reproductivas) y las interacciones estacionales puede ser fundamental para el realismo de los modelos, pero también aumenta la complejidad de los modelos y su tiempo de desarrollo. Gran parte del desarrollo de los modelos poblacionales CAC ha sido más teórico que aplicado. La limitante principal para la aplicación de los modelos desarrollados es la disponibilidad de datos empíricos para todas las etapas anuales, particularmente del conocimiento de la conectividad migratoria y la supervivencia estacional denso-dependiente. A medida que estos datos se tornan más disponibles, los modelos delineados aquí deberían tener usos adicionales. Palabras clave: ciclo de vida completo, conectividad migratoria, denso-dependencia, dinámica poblacional, estacional, limitación poblacional, no reproductiva, tasas vitales