Integrated population modeling identifies low duckling survival as a key driver of decline in a European population of the Mallard

Abstract

ABSTRACT Europe's highest densities of breeding Mallards (Anas platyrhynchos) are found in the Netherlands, but the breeding population there has declined by ∼30% since the 1990s. The exact cause of this decline has remained unclear. Here, we used an integrated population model to jointly analyze Mallard population survey, nest survey, duckling survival, and band-recovery data. We used this approach to holistically estimate all relevant vital rates, including duckling survival rates for years for which no explicit data were available. Mean vital rate estimates were high for nest success (0.38 ± 0.01) and egg hatch rate (0.96 ± 0.001), but relatively low for clutch size (8.2 ± 0.05) compared to populations in other regions. Estimates for duckling survival rate for the three years for which explicit data were available were low (0.16–0.27) compared to historical observations, but were comparable to rates reported for other regions with declining populations. Finally, the mean survival rate was low for ducklings (0.18 ± 0.02), but high and stable for adults (0.71 ± 0.03). Population growth rate was only affected by variation in duckling survival, but since this is a predominantly latent state variable, this result should be interpreted with caution. However, it does strongly indicate that none of the other vital rates, all of which were supported by data, was able to sufficiently explain the population decline. Together with a comparison with historic vital rates, these findings point to a reduced duckling survival rate as the likely cause of the decline. Candidate drivers of reduced duckling survival are increased predation pressure and reduced food availability, but this requires future study. Integrated population modeling can provide valuable insights into population dynamics even when empirical data for a key parameter are partly missing. LAY SUMMARY Demographic data and population modelling are pivotal for identifying limiting processes and vulnerable life stages involved in the decline of wildlife populations. The Mallard (Anas platyrhynchos) population in the Netherlands has decreased by 30% since 1990 but the causes remain unclear. We combined the available historical and current data for Mallard population size, reproduction, and survival of ducklings and adults in a population model to investigate the processes involved in the decline. Duckling survival was the only vital rate to strongly affect variation in population growth and was low compared to both historical data for the Netherlands and to duckling survival estimates for stable Mallard populations in other countries. Future research should investigate why duckling survival is low and how conservation action can target this life stage. SAMENVATTING In Nederland vindt men de hoogste dichtheden broedende Anas platyrhynchos van Europa, maar sinds de jaren 90 is deze populatie met 30% afgenomen. De oorzaak hiervoor is echter onduidelijk. In dit onderzoek worden recente data over de populatieaantallen, nestgegevens, kuikenoverleving, en adulte overleving van Anas platyrhynchos gecombineerd in een geïntegreerd populatiemodel. Deze allesomvattende methode is gebruikt zodat alle relevante demografische processen vastgesteld kunnen worden, waaronder de kuikenoverleving in jaren waar geen expliciete data voor beschikbaar waren. De jaarlijkse overleving van adulten bleek stabiel en hoog (0.71 ± 0.03) tijdens de studieperiode, terwijl het nestsucces hoog (0.38 ± 0.01) maar variabel was. De gemiddelde legselgrootte was relatief laag (8.2 ± 0.05). De kuikenoverleving voor de drie jaar waar data voor aanwezig waren bleek laag (0.16–0.27) in verhouding tot historische waardes, maar was vergelijkbaar met waardes zoals geobserveerd in andere regio's met afnemende populaties. Voor de hele periode werd de jaarlijkse kuikenoverleving op 18% geschat. Kuikenoverleving was de enige parameter die correleerde met de populatiegroeisnelheid, hetgeen echter voorzichtig geïnterpreteerd moet worden omdat kuikenoverleving grotendeels een latente variabele was. In combinatie met een vergelijking met historische waardes wijzen onze bevindingen echter toch op een afgenomen kuikenoverleving als een waarschijnlijke reden voor de populatieafname van Anas platyrhynchos. Mogelijke oorzaken hiervoor zijn toegenomen predatiedruk en afgenomen voedselbeschikbaarheid, maar hier is vervolgonderzoek voor nodig. Dit onderzoek laat zien hoe geïntegreerde populatiemodellen waardevol inzicht kunnen bieden in de populatiedynamiek van een soort, zelfs als empirische data voor bepaalde jaren ontbreekt.