Stable isotope ratios in alpine rock ptarmigan and black grouse sampled along a precipitation gradient

Rock ptarmigan (Lagopus muta) and black grouse (Tetrao tetrix) are two closely related alpine bird species that form relict populations in the European Alps. Besides manifold anthropogenic influences in this region, global climate change is forecast to lead to significant changes in temperatures and precipitation. We here analysed stable isotope ratios (δ13C and δ15N) of feathers of both bird species and their potential dietary plants across a longitudinal precipitation gradient in south-east Switzerland.Plant δ13C was higher at higher altitudes and in drier areas (coinciding with higher longitudes) while plant δ15N did not differ geographically. Black grouse δ13C reflected the longitudinal pattern in precipitation and plant δ13C, and there was no indication for a change in dietary composition with precipitation (i.e. no significant changes in δ15N). In contrast, rock ptarmigan δ13C was independent of precipitation and plant δ13C values and showed a significant increase in δ15N towards drier areas, suggesting a potential dietary shift.In rock ptarmigan, we furthermore investigated intraspecific differences with age, between males and females and among years, and did not find any biologically meaningful intraspecific differences. Interspecifically, rock ptarmigan feathers had significantly higher δ13C and lower δ15N values than black grouse, reflecting a dietary segregation between both species. This may partly be due to the higher altitudinal distribution of rock ptarmigan in combination with an altitudinal gradient in plant δ13C. In addition, however, species also segregated in δ15N, most likely caused by a higher proportion of invertebrate diet in black grouse.

ZusammenfassungAlpenschneehuhn (Lagopus muta) und Birkhuhn (Tetrao tetrix) sind zwei nahe verwandte Vogelarten, die Reliktpopulationen in den Europäischen Alpen bilden. Neben vielfältigen anthropogenen Einflüssen in dieser Region werden wegen des globalen Klimawandels signifikante Veränderungen in Temperatur und Niederschlag erwartet. Wir analysierten die stabile Isotopenzusammensetzung (δ13C und δ15N) von Federn sowie potentiellen Nahrungspflanzen entlang eines Niederschlagsgradienten im Südosten der Schweiz.Die δ13C-Werte der Nahrungspflanzen nahmen mit Trockenheit (übereinstimmend mit zunehmenden Längengraden) und Höhe zu, während die Geographie keine Auswirkungen auf die δ15N-Werte der Nahrungspflanzen hatte. δ13C-Werte von Birkhuhnfedern reflektierten den longitudinalen Gradienten in Niederschlag und Pflanzen-δ13C-Werten, und es gab keine Anzeichen für eine Änderung der Nahrungszusammensetzung entlang des Niederschlagsgradienten (d.h. keine signifikanten Veränderungen in δ15N). In Alpenschneehuhnfedern hingegen waren die δ13C-Werte unabhängig von Niederschlag und Pflanzen-δ13C-Werten. Die δ15N-Werte in Alpenschneehuhnfedern nahmen zudem signifikant mit Trockenheit zu, was potentiell auf eine Veränderung der Nahrungszusammensetzung entlang des Niederschlagsgradienten hinweist.An Alpenschneehühnern untersuchten wir auch intraspezifische Unterschiede zwischen Altersklassen, Männchen und Weibchen sowie verschiedenen Jahren, fanden jedoch keine biologisch aussagekräftigen intraspezifischen Unterschiede. Interspezifisch wiesen Alpenschneehuhnfedern signifikant höhere δ13C und niedrigere δ15N-Werte auf als Birkhühner, was eine Abgrenzung der beiden Arten in ihrer Nahrung reflektiert. Dies kann zum Teil durch die unterschiedliche Nutzung des Lebensraums in Kombination mit dem Gradienten in Pflanzen-δ13C mit ansteigender Höhe erklärt werden. Alpenschneehühner erschließen auch hochalpine Regionen, während Birkhühner nahe der Baumgrenze verbleiben. Zusätzlich unterschieden sich beide Arten jedoch auch in ihren δ15N-Werten, was vermutlich durch einen höheren Anteil von Invertebraten in der Nahrung von Birkhühnern verursacht wird.