Response of red-cockaded woodpeckers to military training operations Respuesta del pájaro carpintero de cresta roja a las operaciones del entrenamiento militar

Abstract

Military lands are a valuable resource in recovery of threatened, endangered, and at-risk species worldwide and have the highest density of threatened and endangered species of all major land management agencies in the United States. Many red-cockaded woodpeckers (Picoides borealis) that reside on federal lands occur on 15 military installations in the southeastern United States. This close association has increased concern over potential conflicts between conservation requirements of endangered species and the military's mission of combat readiness. Our objectives were to 1) determine if military training operations affect behavior, reproductive success, and productivity of red-cockaded woodpeckers; 2) develop a frequency-weighting function to assess woodpecker hearing sensitivity; 3) identify factors that affect woodpecker responses to military training operations; 4) develop distance and dose-response thresholds for quantifying woodpecker responses to noise levels and stimulus distances; 5) characterize military training operations through quantification of sound levels, source identification, distance from active woodpecker nests, frequency spectra, duration, and frequency of occurrence; and 6) document baseline woodpecker nesting behavior. We conducted our study on the Fort Stewart Military Installation located in southeast Georgia, USA.

Downy woodpeckers, as surrogates for red-cockaded woodpeckers, had their best hearing sensitivity within the peak range of the power spectrum of both downy and red-cockaded woodpecker vocalizations, which is at a higher frequency than that of a typical passerine. Overall, woodpeckers had a reduced auditory sensitivity relative to human hearing sensitivity and other species of small birds, especially in the frequency range >4 kHz. Woodpeckers were most sensitive in the 1.5- to 4.0-kHz range. Sensitivity appeared to drop off quickly at frequencies <1.0 kHz and >4.0 kHz. Overall, we did not find that the woodpecker-frequency-weighting function we developed provided a better predictor of woodpecker flush response compared with A-weighting. More research is needed to better understand the relationship between frequency-weighting functions and woodpecker response behavior.

Potential breeding groups of woodpeckers across the population increased from 158 in 1997 to 181 in 2000, wheras nesting groups increased from 141 in 1998 to 170 in 2000, for overall increases of 14.6% and 20.6%, respectively, over the 3 years of this project. Fledging success rates for individual nests within the overall population remained consistent from 1998 to 2000, averaging 84.4%. Mean clutch sizes for woodpecker groups for 1998 to 2000 ranged from 2.75 to 3.01 eggs/nest, brood size ranged from 2.01 to 2.22 nestlings/nest, whereas the average number of young fledged ranged from 1.57 to 1.76 young/occupied nest. We observed no difference in reproductive success or productivity between experimental and control-tested red-cockaded woodpecker groups. Overall, experimental test groups produced an average of 2.98 eggs/nest, 1.89 nestlings/nest, and 1.54 young/occupied nest from 1999 to 2000, compared with 2.73 eggs/nest, 1.91 nestlings/nest, and 1.57 young/occupied nest at control groups.

We measured behavioral responses (nest attendance and arrivals and departures from the nest) of red-cockaded woodpeckers to military training events through direct and indirect (i.e., video surveillance) observation of 464.5 hours of woodpecker nesting behavior before and after controlled experimental events while recording and characterizing military-generated sound events using sound-recording equipment. We presented woodpeckers with actual 0.50-caliber blank machine gun fire and artillery simulators from controlled distances to develop distance and sound thresholds. We used video surveillance to document potential behavioral responses of woodpeckers primarily during nonexperimental military training operations in areas that could not be safely monitored and to determine baseline woodpecker nesting behaviors. We recorded 2,846 nonexperimental military noise events in 157 data sessions at 50 red-cockaded woodpecker groups from 1998 to 2000. We also recorded 206 experimental tests at 58 woodpecker groups during 1999 and 2000.

Life-table analyses of flush response time showed that at short ranges (15–30 m) the flush response was stronger for artillery simulator blasts than for blank fire in both the incubation and the nestling phases. In contrast, at medium distances (45–60 m) blank fire tended to produce more flush responses than artillery fire in both incubation and nestling phases. At longer distances (>60 m), blank fire and artillery produced similar flush responses in the incubation phase, whereas flush response was stronger for blank fire than for artillery in the nestling phase. In general, most animals that responded to military activity flushed within 5 seconds of the stimulus event. Woodpeckers returned to nests within an average of 4.4 minutes after being flushed by artillery simulators and 6.3 minutes after 0.50-caliber blank-fire tests. Woodpecker flush response rates increased as stimulus distance decreased and sound levels increased, regardless of stimulus type or year. Woodpeckers did not flush from nests when 0.50-caliber blank machine gun fire and artillery simulators were >152 m away and sound-exposure levels (decibels [dB]) were <68 dBW (woodpecker-based frequency-weighting curve) and <65 dBW, respectively.

We found that blast treatments reduced arrival rates of adults at the nest, with the amount of reduction dependent on the type of blast stimulus and number of helpers at the nest. On the other hand, blast treatments had no detectable effects on nest attendance. The effect of blank fire on incubation-phase arrivals over a 30-minute interval (about 40% reduction) was nearly twice that of artillery simulator fire (about a 20% reduction). There was no evidence supporting any effect of stimulus type on arrivals during the nestling phase. Blast stimuli during incubation reduced arrivals by 40% when no helpers were present, but the strength of this effect decreased to 28% when one helper was present, and was only 6% for nests with ≥2 helpers. Distance of the blast from the nest did not affect the response of arrival rates to blast treatments.

Infrequent, short-duration military training exercises, as measured, did not appear to substantially impact red-cockaded woodpecker reproductive success and productivity on the Fort Stewart Military Installation. Our results may be applicable to other military installations where similar training activities and intensity levels occur. Additional research is needed to address possible habituation or sensitization of red-cockaded woodpeckers to human activities in proximity to active nest sites. Although we attempted to monitor woodpecker response to a number of military training activities, other types of military training operations or human-based activities with louder noise, longer duration, increased human presence, and greater frequency of occurrence could more negatively influence woodpecker nesting behavior and need to be investigated. Our results do not support the hypothesis that military maneuver training operations are limiting factors in the recovery of red-cockaded woodpeckers on military installations, based on our level and type of testing. Natural resource management policies on military installations have had a positive influence on the recovery of red-cockaded woodpeckers and probably outweigh the negative effects of typical military training. © The Wildlife Society, 2011

Las tierras militares son recursos valerosos en el recobro de los especies amenazados, en peligro de extinción, y arriesgados, y tienen la densidad mas alta de especies amenazados y en peligro de extinción por hectárea de todas las mayores agencias de gestión de tierras en EEUU. Un gran porcentaje de los pájaros carpinteros de cresta roja (Picoides borealis) que residen en tierras federales, ocurren en quince instalaciones militares en el suroeste de EEUU. Tal estrecha asociación ha incrementado preocupaciones con los conflictos potenciales entre los requerimientos de conservación de especies en peligro de extinción y la misión militar de mantener la preparación para combate. El objetivo de esta investigación fue para 1) determinar si las operaciones de entrenamiento militar afectan a la conducta y capacidad de reproducción de los pájaros carpinteros de cresta roja; 2) desarrollar una función de carga de frecuencia para estimar la sensibilidad del oído de los datos de repuesta del tronco cerebral auditorio del los pájaros carpinteros peludos como especie substituto por los pájaros carpinteros de cresta roja; 3) identificar los factores que afectan las respuestas de los pájaros carpinteros a las operaciones del entrenamiento militar; 4) desarrollar umbrales de distancia y de respuesta de dosis para cuantificar las respuestas de los pájaros carpinteros a los niveles de ruidos y a las distancias de los estímulos; 5) caracterizar las operaciones de entrenamiento militar por la cuantificación de las niveles de sonido, identificación del origen, la distancia de los nidos activos de los pajaraos carpinteros, espectros de frecuencia, duración, y frecuencia de ocurrencia; y 6) documentar el base del la conducta de anidar de los pájaros carpinteros. Conducimos estas investigaciones en Fort Stewart, localizados en el suroeste del estado de Georgia, EEUU. Los pájaros carpinteros peludos, como sustitutos por los pájaros carpinteros de cresta roja, exhibieron su mejor sensibilidad del oído dentro del máximo rango del espectro de poder de ambos vocalizaciones de los pájaros carpinteros y los pájaros peludos, cual es en una frecuencia mas alta que la paseriformes típicas. En general, los pájaros carpinteros tenían una sensibilidad auditoria reducida en relación a la sensibilidad auditoria humana y a los otros especies de pájaros pequeños, especialmente in el rango mas alto de 4 kHz. Los pájaros carpinteros eran los mas sensibles en el rango de 1.5–4.0 kHz. La sensibilidad pareció caerse rápidamente a las frecuencias debajo de 1.0 kHz y mas que 4.0 kHz. En general, no encontramos que la función de carga de frecuencia de los pájaros carpinteros que fue desarrollado como parte de este proyecto proveyó un mejor predictor de la respuesta de los pájaros carpinteros levantar de pieza comparado con una curva de ponderación A. Hay necesidad de mas investigaciones para entender mejor la relación entre funciones de ponderación de frecuencia y la respuesta de comportamiento de los pájaros carpinteros.

Medimos las reacciones de comportamiento (nido de asistencia, y llegadas y salidas del nido) de los pájaros carpinteros de cresta roja a los eventos de entrenamiento militar por observación directa y indirecta (es decir, video vigilancia), observación de 464.5 horas de la conducta de anidar de los pájaros carpinteros antes y después del los eventos experimentales controlados, mientras que simultáneamente grabamos y caracterizamos los eventos de ruidos originados por el militar con equipo de grabar. Los pájaros carpinteros fueron enfrentados con fuego en blanco de ametralladora de calibre 0.50 o de simuladores de artillería de distancias controladas para desarrollar los umbrales de distancia y sonido. La vigilancia video fue utilizado para documentar la reacción potencial de comportamiento de los pájaros carpinteros primariamente durante operaciones del entrenamiento militar no experimental en los áreas en que no se pudiera monitorizar sin peligroy para determinar un base del la conducta de anidar de los pájaros carpinteros. Grabamos 2,846 eventos no experimentales de ruidos militares durante 157 sesiones con 50 grupos de los pájaros carpinteros de cresta roja del año 1998 por 2000. También grabamos 206 pruebas experimentales con 58 grupos de los pájaros carpinteros de cresta roja durante 1999–2000. Análisis de tabla-vida de la respuesta de los pájaros carpinteros levantar de pieza enseñan que a corta distancia (15–30 m), la respuesta de levantar era mas fuerte para simulador de explosiones de artillería que para fuego en blanco en ambos fases de incubación y de cría. En contraste, a las distancias medianas (45–60 m), el fuego en blanco tenia la tendencia a producir mas respuestas de levantar que fuego de artillería en ambos fases de incubación y de cría. A las distancias mas largas (>60 m), el fuego en blanco y de artillería produjeron respuestas de levantar similares en el fase de incubación, mientras que la respuesta de levantar era mas fuerte para fuego en blanco que para artillería en el fase de cría. En general, la mayor parte de los animales que respondieron a la actividad militar se levantaron dentro 5 secundas del evento de estímulo. Los pájaros carpinteros regresaron a los nidos dentro 4.4 minutos, por término medio, después de haber estado levantado de pieza por los simuladores de artillería, y 6.3 minutos después de pruebas con fuego en blanco de de ametralladora de calibre 0.50. La tasa de respuesta de los pájaros carpinteros levantar de pieza se aumentó cuando se disminuyó la distancia del estimulo y cuando se aumentó los niveles do los sonidos, a pesar del tipo del estimulo o del año. Los pájaros carpinteros no se levantaron de la pieza cuando fuego en blanco de ametralladora de calibre 0.50 y simuladores de artillería estaban >152 m de distancia y los niveles de exposición a sonidos estaban <68 dBW (ponderación de frecuencia basada en pájaros carpinteros) y 65 dBW, respectivamente.

Encontramos que los tratamientos de explosiones redujeron la tasa de los llegados de adultos a los nidos en esta investigación, y la cantidad de reducción dependía en el tipo de estimulo de fuego y el numero de los ayudantes a los nidos. Por otra parte, los tratamientos de fuego no tenían efectos detectables en asistencia en los nidos es esta investigación. El efecto del fuego en blanco en llegados durante el fase de incubación por un intervalo de 30 minutos (una reducción acerca de 40%) era casi doble lo del fuego de artillería (acerca de 20%). No habia evidencia que soportaba que cualquier tipo del estimulo afectaba llegados durante el fase de cría. Los estímulos durante incubación redujeron llegados por 40% cuando no estaban ayudantes, pero la fuerza de este efecto se disminuyó a 28% cuando estaba un ayudante, y era 6% para nidos con dos o mas ayudantes. La distancia de la explosión del nido no afectaba la respuesta de la tasa de llegados a los tratamientos del las explosiones en esta investigación.

Los pájaros carpinteros peludos, como sustitutos por los pájaros carpinteros de cresta roja, exhibieron su mejor sensibilidad del oído dentro del máximo rango del espectro de poder de ambos vocalizaciones de los pájaros carpinteros y los pájaros peludos, cual es en una frecuencia mas alta que la paseriformes típicas. En general, los pájaros carpinteros tenían una sensibilidad auditoria reducida en relación a la sensibilidad auditoria humana y a los otros especies de pájaros pequeños, especialmente in el rango mas alto de 4 kHz. Los pájaros carpinteros eran los mas sensibles en el rango de 1.5-4.0 kHz. La sensibilidad pareció caerse rápidamente a las frecuencias debajo de 1.0 kHz y mas que 4.0 kHz. En general, no encontramos que la función de carga de frecuencia de los pájaros carpinteros que fue desarrollado como parte de este proyecto proveyó un mejor predictor de la respuesta de los pájaros carpinteros levantar de pieza comparado con una curva de ponderación A. Hay necesidad de mas investigaciones para entender mejor la relación entre funciones de ponderación de frecuencia y la respuesta de comportamiento de los pájaros carpinteros.

Ejercicios militares infrecuentes, y de corta duración, como medidos, no aparecían a impactar significativamente al éxito reproductivo y productividad de los pájaros carpinteros de cresta roja en la instalación militar de Fort Stewart. Estos resultados podría ser aplicable a otras instalaciones militares donde ocurren actividades de entrenamiento y de niveles de intensidad similares. Hay necesidad de mas investigaciones para abordar la posible habitación o sensibilización de los pajaraos carpinteros de cresta roja a las actividades humanas en la proximidad de sitios de nidos activos. Aunque tratamos a monitorizar las respuestas de los pájaros carpinteros a varios actividades de entrenamiento militar, otros tipos de operaciones de entrenamiento militar o actividades humanos mas bulliciosos y prolongados, y con aun mas presencia humana, podría influir la conducta de anidar de los pájaros carpinteros, y debe ser investigados. Nuestros resultados no soportan el hipótesis que las maniobras de formación son factores limitantes en el recobro de los pájaros carpinteros de cresta roja en las instalaciones militares basados en el nivel y tipo de las pruebas. Las políticas de administración de los recursos naturales en las instalaciones militares han tenido una influencia positiva en el recobro del pájaro carpintero de cresta roja y probablemente superan los efectos negativos del entrenamiento militar que esta llevando a cabo. Copyright © The Wildlife Society, 2011 Copyright © The Wildlife Society, 2011

Les terrains appartenant aux services militaires constituent une ressource de haute valeur dans la récupération des espèces vulnérables, menacées et en voie de disparition à travers le monde. Aux Etats-Unis, ces terrains possèdent la densité par hectare la plus importante des espèces menacées et en voie de disparition de tous les bureaux fonciers notables. Une grande proportion de pics à face blanche (Picoides borealis) résidant sur les terrains du gouvernement fédéral occupe une quinzaine d'installations militaires dans le sud-est des États-Unis. Cette proximité a généré de la discorde entre l'obligation de conserver les espèces en voie de disparition et le but militaire de la préparation au combat. Les buts de l'étude ici présentée étaient de 1) déterminer si les exercices d'entraînement militaire ont une influence sur le comportement et la santé reproductrice du pic à face blanche, 2) développer une courbe de déformation de la fréquence destinée à estimer la sensitivité auditive du pic selon la réponse auditive du tronc cérébral (auditory brainstem response [ABR]) du pic mineur, étant une espèce succédanée des pics à face blanche, 3) identifier les facteurs agissant sur les réponses du pic aux exercices d'entraînement militaire, 4) développer des seuils de distance et de dose-réponse afin de quantifier la réaction du pic à face blanche aux bruits et aux différentes distances des stimuli, 5) caractériser les exercices d'entraînement militaire à travers une quantification de leurs propriétés sonores, leurs sources, leur spectre d'énergie acoustique, leur durée, leur fréquence, et 6) établir le comportement de nidification basique du pic à face blanche. Cette étude a été entreprise à Fort Stewart, dans le sud-est de la Georgie aux USA. Il a été établi que la meilleure sensibilité auditive des pics mineurs, comme espèce succédanée pour les pics à face blanche, se trouve à l'intérieur du points maximaux du spectre d'énergie des vocalisations du pic mineur et du pic à face blanche, ce qui se place à une plus haute fréquence que celle d'une passerine typique. Globalement, les pics possèdent une sensibilité auditive réduite par rapport aux êtres humains et les autres espèces de petits oiseaux, surtout dans les hautes fréquences. Les pics se sont montrés le plus sensible aux bruits dans la plage de 1,5 à 4,0 kHz. Cette sensibilité semblait diminuer brusquement aux fréquences en dessous de 1,0 kHz et celles supérieures à 4,0 kHz. Dans l'ensemble, nous n'avons pas trouvé que la fonction de déformation de la fréquence des pics élaborée comme partie de ce projet de recherches donne de meilleures prédictions de réponses de dénidification des pics que celles générées par A-weighting. Davantage de recherches sont nécessaire pour mieux comprendre la relation entre les fonctions de déformation de fréquence et le comportement de réponse du pic.

Nous avons mesuré les réponses du pic à face blanche (la présence au nid aussi bien que les arrivées et les départs du nid) aux vrais incidents d'entraînement militaire à travers l'observation directe et indirecte (la vidéosurveillance) de 464.5 heures de comportement de nidification du pic pendant que l'on enregistrait et catégorisait les évènements sonores issus des exercices militaires avec des équipements d'enregistrement acoustique. Les pics ont été mis en présence de vraie fusillade de mitrailleuse à calibre 0,50 et des simulateurs d'artillerie à des distances contrôlées afin de pouvoir mesurer les seuils de distance et de son. La vidéosurveillance a été employée pour enregistrer la réponse du pic aux entraînements militaires passifs dans les endroits où l'observation directe auraient été hasardeuse et pour déterminer la ligne de fond des comportements de nidification du pic. Nous avons enregistré 2.846 évènements passifs de bruit militaire lors de 157 séances de collecte de données auprès de 50 groupes de pics à face blanche de 1998 à 2000. Nous avons également enregistré 206 tests expérimentaux auprès de 58 groups de pics de 1999 à 2000.

Des analyses de survie (life-table analysis) de la réponse du délai de nidification a montré que, à de petites distances (15–30 m), la réponse de nidification était plus forte pour les simulateurs d'artillerie que pour le feu des cartouches à blanc dans la phase d'incubation et d'oisillon. Pour les distances moyennes (45–60 m), en revanche, le feu des cartouches à blanc avait tendance à augmenter plus la réponse de nidification par rapport au feu d'artillerie pour dans les phases d'incubation et d'oisillon. Aux longues distances (>60 m), le feu des cartouches à blanc et les simulateurs d'artillerie ont produit des réponses de nidification comparables dans la phase d'incubation, tandis que cette réponse a été plus forte pour le feu des cartouches à blanc que pour les simulateurs d'artillerie pendant la phase d'oisillon. En général, la plupart des animaux ont quitté leur nid dans les 5 secondes qui suivaient le commencement du stimuli. Les pics ont repris leurs nids dans les 4,4 minutes suivant leur dénidification par les simulateurs d'artillerie et 6,3 minutes après les tests entrepris avec le feu des cartouches à blanc de calibre 0,50. Les taux de réponse de dénidification du pic ont augmenté au fur et à mesure que la distance du stimuli a été atténuée et les niveaux sonores ont été haussés, malgré le type de stimuli et l'année. Les pics n'ont pas déniché lorsque le feu des cartouches à blanc de calibre 0.50 et les simulateurs d'artillerie ont été placés à des distances supérieures à 152 m et quand les niveaux de contact sonore étaient <68 dBW (selon la courbe de déformation de la fréquence du pic) et <65 dBW, respectivement.

Nous avons établi que les traitements d'explosion ont réduit les taux d'arrivées des adultes au nid, une réduction dépendante du type de stimuli d'explosion et le nombre d'assistants auxiliaires (les jeunes pics aidant dans le processus d'élever les nouveaux-nés) présents au nid. D'un autre côté, nous n'avons trouvé aucun effet des traitements d'explosion sur la présence au nid. L'effet du feu des cartouches à blanc sur les arrivées pendant la période d'incubation à travers des intervalles de 30 minutes (une réduction d'environ 40%) a été le double de celui de la vraie fusillade (réduction d'environ 20%). Il n'y a pas eu d'évidence soutenant un effet quelconque du type de stimuli sur les arrivées lors de la phase d'oisillon. Les stimuli d'explosion pendant l'incubation ont fait baissé les arrivées par 40% quand aucun assistant auxiliaire n'était présent, mais l'importance de cet effet descend à 28% quand un seul assistant était présent et n'était que 6% pour les nids équipés de deux assistants ou plus. La distance entre l'explosion et le nid n'a pas eu d'effet sur la réponse des taux d'arrivées aux traitements d'explosion dans cette étude.

Il a été établi que la meilleure sensibilité auditive des pics mineurs, comme espèce succédanée pour les pics à face blanche, se trouve à l'intérieur du points maximaux du spectre d'énergie des vocalisations du pic mineur et du pic à face blanche, ce qui se place à une plus haute fréquence que celle d'une passerine typique. Globalement, les pics possèdent une sensibilité auditive réduite par rapport aux êtres humains et les autres espèces de petits oiseaux, surtout dans les hautes fréquences. Les pics se sont montrés le plus sensible aux bruits dans la plage de 1,5 à 4,0 kHz. Cette sensibilité semblait diminuer brusquement aux fréquences en dessous de 1,0 kHz et celles supérieures à 4,0 kHz. Dans l'ensemble, nous n'avons pas trouvé que la fonction de déformation de la fréquence des pics élaborée comme partie de ce projet de recherches donne de meilleures prédictions de réponses de dénidification des pics que celles générées par « A-weighting ». Davantage de recherches sont nécessaire pour mieux comprendre la relation entre les fonctions de déformation de fréquence et le comportement de réponse du pic.

Les exercices d'entraînement militaire peu fréquents, comme ceux mesurés ici, ne bouleversent pas particulièrement les paramètres de santé reproductrice du pic à face blanche au Fort Stewart Military Installation. Ces résultats pourraient être applicables à d'autres installations militaires où ont lieu des exercices des niveaux d'entraînement et d'intensité comparables. De plus amples recherches doivent être entreprises sur l'habituation possible ou la sensibilisation des pics à face blanche aux activités humaines en proximité aux sites actifs de nidification. Même si l'on a tenté d'observer la réponse du pic aux différentes activités d'entraînement militaire, d'autres types d'opérations d'entraînement militaire ou d'activités humaines de durée plus longue ou comportant d'avantage de présence humaine et une manifestation plus fréquente, pourraient engendrer un impact négatif sur la nidification du pic et devraient être étudiés. Ces résultats ne soutiennent nullement l'hypothèse selon laquelle les opérations d'entraînements militaires constituent des facteurs limitants dans la rétablissement des pics à face blanche sur les installations militaires selon nos niveaux et nos méthodes. Jusqu'à présent, les politiques de gestion des ressources naturelles sur les installations militaires ont eu une influence positive sur le rétablissement des pics à face blanche et elles doivent probablement l'emporter largement sur les inconvénients de l'entraînement militaire tel qu'il est actuellement entrepris.