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Eberhard Gwinner - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Relationship between Onset of Zugunruhe and Hatching Date
2013Co-Authors: Barbara Helm, Eberhard GwinnerAbstract:African resident (orange dots, solid regression line; n = 10) and European migrant (blue triangles, dashed regression line; n = 26) stonechats initiated Zugunruhe at progressively younger ages when hatched late in the season under European day length conditions. Inlay: pairs of African (right) and European (left) stonechats; females are less conspicuously colored than males. Drawing is by H. Kacher.
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Nocturnal Activity under Constant Photoperiod (Light/Dark 12.25:11.75 h)
2013Co-Authors: Barbara Helm, Eberhard GwinnerAbstract:Activity of five African stonechat males (upper panel) and four females (lower panel) recorded continuously in individual registration cages recorded for 1.5 years. Curves show nocturnal activity (Zugunruhe) as the number of 10-min intervals during which the birds were active at night. Since the birds received no temporal cues, the repeated, spontaneous outburst of nocturnal activity indicates an underlying endogenous component. Vertical gray bars indicate years.
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artspezifische muster der Zugunruhe bei laubsangern und ihre mogliche bedeutung fur die beendigung des zuges im winterquartier
Ethology, 2010Co-Authors: Eberhard GwinnerAbstract:Zusammenfassung In dieser Arbeit wird die mogliche Bedeutung der endogenen Jahresperiodik fur das Auffinden des arttypischen Winterquartiers von Zugvogeln untersucht. Fruhere Untersuchungen hatten Argumente fur eine Hypothese geliefert, nach welcher ein Zugvogel, der allein zur Richtungsorientierung befahigt ist, sein Winterquartier mit Hilfe eines endogenen Zeitprogrammes auffinden konnte. Diese Hypothese nimmt an, das wahrend der Herbstzugzeit insgesamt gerade so viel Zugunruhe aktiviert wird, wie zum Erreichen des Zielortes notig ist (Gwinner 1968). Sie wird hier durch einen Versuch gepruft, bei welchem die im Registrierkafig gemessene nachtliche Zugunruhe zweier nah verwandter Vogelarten mit unterschiedlich weiten Zugwegen (Zilpzalp, Phylloscopus collybita und Fitis, P. trochilus, vgl. Abb. 1) in identischen Versuchsbedingungen verglichen wird. Das Ergebnis stutzt diese Hypothese: die normalerweise weiter ziehenden Fitise blieben wesentlich langer zugunruhig und entwickelten insgesamt mehr Zugunruhe als die Zilpzalpe. Diese Unterschiede waren in einer Versuchsgruppe, die in den naturlichen Lichtbedingungen ihrer Brutheimat gehalten wurde, groser als in einer Gruppe, die ab Ende September einem kunstlichen 12: 12-Std.-Tag ausgesetzt gewesen war (Abb. 2, 3). Die interindividuelle Variabilitat von Dauer, Menge und maximaler Amplitude der Zugunruhe war beim Fitis wesentlich kleiner als beim Zilpzalp (Abb. 4, Tab. 2). Dies spricht dafur, das die Zugunruhe beim fernziehenden Fitis starrer endogen festgelegt ist als beim Zilpzalp, dessen Zugunruhe mehr von Auseneinflussen abhangig sein konnte. Der zeitliche Verlauf der Zugunruhe beider Arten zeigt charakteristische Unterschiede, die wenigstens zum Teil Unterschieden im Zugablauf beider Arten entsprechen durften.
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Migratory restlessness in an equatorial nonmigratory bird
PLoS biology, 2006Co-Authors: Barbara Helm, Eberhard GwinnerAbstract:The urge of captive birds to migrate manifests itself in seasonally occurring restlessness, termed “Zugunruhe.” Key insights into migration and an endogenous basis of behavior are based on Zugunruhe of migrants but have scarcely been tested in nonmigratory birds. We recorded Zugunruhe of African stonechats, small passerine birds that defend year-round territories and have diverged from northern migrants at least 1 million years ago. We demonstrate that Zugunruhe is a regular feature of their endogenous program, one that is precisely timed by photoperiod. These results extend ideas of programs for periodic movement to include nonmigratory birds. Such programs could be activated when movements become necessary, in line with observed fast changes and high flexibility of migration. Attention to Zugunruhe of resident birds promises new insights into diverse and dynamic migration systems and enhances predictions of avian responses to global change.
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Carry-over effects of day length during spring migration
Journal of Ornithology, 2005Co-Authors: Barbara Helm, Eberhard GwinnerAbstract:The day lengths to which migratory birds are exposed depend on the timing and course of their journey. While winter day length is known to influence vernal events, it is not clear if birds also use day length during the spring migration as a temporal cue. We addressed this question by exposing captive stonechats ( Saxicola torquata ) to two different photoperiodic simulations of spring migration routes, following common winter conditions. One group experienced day lengths of the regular (“fast”) migration, and the other group, a “slow”, or more southerly originating, route. The resulting small, temporary differences in day length had lasting effects on the birds. The groups differed in migratory restlessness during and following exposure to different day lengths. “Slow” migrants continued nocturnal activity longer than “fast” migrants. Furthermore, all activities of the ensuing breeding season were delayed in the “slow” migrants, indicating a phase shift in their underlying annual rhythm. “Slow” migrants delayed terminating their reproductive stage by regressing testes and the cloacal protuberance later than the “fast” migrants. Molt started and ended later in “slow” migrants, but the duration of the molt was unaffected by spring day length. Finally, “fast” migrants resumed nightly restlessness earlier than “slow” migrants in late summer. These results demonstrate that Zugunruhe (migratory restlessness) and reproductive windows are not set exclusively during winter but can be modified by day length cues during the spring migration. Because migration modifies the day length exposure of birds, migration routes can have carry-over effects on the timing of breeding season events, including the completion of molt and initiation of autumnal nocturnal activity. Zugvögel beeinflussen durch ihre Zugroute und Zugzeit die Tageslänge, in der sie sich befinden. Während experimentell belegt ist, dass die Wintertageslänge das saisonale Verhalten im Frühling beeinflusst, ist bisher unbekannt, ob Vögel auch während der Frühjahrszugzeit photoperiodische Zeitinformationen nutzen. Um diese Frage zu beantworten, haben wir Schwarzkehlchen ( Saxicola torquata ) unter den Lichtbedingungen von zwei verschiedenen Zugrouten untersucht. Die Vögel hatten unter einheitlichen Bedingungen überwintert. Anschließend erlebte eine Gruppe die Lichtbedingungen ihres regulären (“schnellen“) Zugweges, die andere die eines “langsameren“, oder weiter südlich beginnenden Zugweges. Die damit verbundenen geringen Unterschiede in der Tageslänge zeigten nachhaltige Wirkung. Vögel der beiden Gruppen unterschieden sich in Zugunruhe während und nachdem sie unterschiedliche Tageslängen erlebten. “Langsame” Zieher setzten ihre nächtliche Aktivität länger fort als “schnelle" Zieher. Darüber hinaus verzögerten sich bei den “langsamen" Ziehern alle Aktivitäten der anschließenden Brutsaison. Dies deutet auf eine Phasenverschiebung der zugrunde liegenden Jahresrhythmen hin. “Langsame" Zieher verzögerten den Abschluss ihrer Brutphase, indem sie Hoden und Kloakenprotuberanz später zurückentwickelten als “schnelle" Zieher. Die Mauser begann und endete später als bei “schnellen" Ziehern, dauerte aber gleich lang an. Schließlich nahmen “schnelle" Zieher die nächtliche Unruhe früher wieder auf als “langsame" Zieher. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Brutzeitraum von Zugvögeln nicht allein im Winter, sondern auch während des Frühjahrszugs von der Tageslänge beeinflusst wird. Somit können sich Zugzeit und Zugroute auf das anschließende zeitliche Verhalten bis zu Mauserende und Beginn der HerbstZugunruhe auswirken.
U. Querner - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Die Zugunruhe bei Vögeln — eine Darstellung nach Videoaufnahmen bei Infrarotlichtbeleuchtung
Journal für Ornithologie, 2000Co-Authors: Peter Berthold, Wolfgang Fiedler, U. QuernerAbstract:Die Zugunruhe — definitionsgemas die (v. a. nachtliche) Zugaktivitat gekafigter Vogel — ist mindestens seit dem 18. Jahrhundert bekannt und wird regelmasig zur Untersuchung von Vogelzugfragen genutzt. Ihre genaue Beschreibung war jedoch bis 1988, als wir erstmals Videoaufzeichnungen auswerten konnten, die bei Infrarotlichtbeleuchtung aufgenommen worden waren, unbefriedigend. Dank verfeinerter Video- und Reproduktionstechnik konnen wir hier erstmals derartige Aufzeichnungen in gedruckter Form vorlegen (Abb. 1 u. 2). Die Aufnahmen stammen von suddeutschen diesjahrigen Monchsgrasmucken (Sylvia atricapilla) wahrend ihrer ersten Wegzugperiode und zeigen nach unserer Erfahrung typische, durch die Aufnahmetechnik nicht gestorte Zugunruhe. Die Zugunruhe besteht auch bei der Monchsgrasmucke — wie fruher fur Gartengrasmucken (Sylvia borin) gezeigt — ganz uberwiegend aus typischem „Flugelschwirren“: hochfrequentem Flugelschlagen mit geringer Amplitude im Sitzen. Dieses „Ziehen im Sitzen“ interpretieren wir als ein „gebremstes Fliegen“ in Anpassung an die Kafigbedingungen. Zugunruhe — neben dem Schwirren auch Hupfen, Klettern, Flattern und Fliegen — wird in allen Kafigbereichen entwickelt, auser auf den Sitzstangen auch am Kafigboden, an den Wanden und selbst hangend am Dach. Damit ist die gesamte Zugunruhe theoretisch nur mit Ultraschall, Videotechnik, Bundeln von Lichtschranken oder Zitterkafigen zu erfassen. Diese Methoden sind jedoch bei Registrierung vieler Versuchsvogel aufwendig und storanfallig. Nach unserer Erfahrung eignen sich am besten Registrierkafige mit zwei beweglichen, auf Mikroschaltern gelagerten Sitzstangen. Ist die Empfindlichkeit der Schalter auf das Korpergewicht der Versuchsvogel abgestimmt, konnen damit etwa 95 % der in Videoaufzeichnungen beobachteten Zugunruhe registriert werden. Wegen der grosen interindividuellen Streuung hinsichtlich der Kafigstellen, an denen Zugunruhe produziert wird und in Bezug auf die variable Benutzung der Registrierstangen sollten fur quantitative Zugunruhestudien nicht die Anzahlen von Einzelregistrierungen („Hupfer“) verwendet werden, sondern grobere Einheiten wie halbe oder ganze Stundenabschnitte mit (oder ohne) Zugaktivitat. Halbstundige Intervalle eignen sich nach unseren Erfahrungen gut fur viele Zwecke einschlieslich quantitativ genetischer Untersuchungen.
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die Zugunruhe bei vogeln eine darstellung nach videoaufnahmen bei infrarotlichtbeleuchtung
Journal of Ornithology, 2000Co-Authors: Peter Berthold, Wolfgang Fiedler, U. QuernerAbstract:Die Zugunruhe — definitionsgemas die (v. a. nachtliche) Zugaktivitat gekafigter Vogel — ist mindestens seit dem 18. Jahrhundert bekannt und wird regelmasig zur Untersuchung von Vogelzugfragen genutzt. Ihre genaue Beschreibung war jedoch bis 1988, als wir erstmals Videoaufzeichnungen auswerten konnten, die bei Infrarotlichtbeleuchtung aufgenommen worden waren, unbefriedigend. Dank verfeinerter Video- und Reproduktionstechnik konnen wir hier erstmals derartige Aufzeichnungen in gedruckter Form vorlegen (Abb. 1 u. 2). Die Aufnahmen stammen von suddeutschen diesjahrigen Monchsgrasmucken (Sylvia atricapilla) wahrend ihrer ersten Wegzugperiode und zeigen nach unserer Erfahrung typische, durch die Aufnahmetechnik nicht gestorte Zugunruhe. Die Zugunruhe besteht auch bei der Monchsgrasmucke — wie fruher fur Gartengrasmucken (Sylvia borin) gezeigt — ganz uberwiegend aus typischem „Flugelschwirren“: hochfrequentem Flugelschlagen mit geringer Amplitude im Sitzen. Dieses „Ziehen im Sitzen“ interpretieren wir als ein „gebremstes Fliegen“ in Anpassung an die Kafigbedingungen. Zugunruhe — neben dem Schwirren auch Hupfen, Klettern, Flattern und Fliegen — wird in allen Kafigbereichen entwickelt, auser auf den Sitzstangen auch am Kafigboden, an den Wanden und selbst hangend am Dach. Damit ist die gesamte Zugunruhe theoretisch nur mit Ultraschall, Videotechnik, Bundeln von Lichtschranken oder Zitterkafigen zu erfassen. Diese Methoden sind jedoch bei Registrierung vieler Versuchsvogel aufwendig und storanfallig. Nach unserer Erfahrung eignen sich am besten Registrierkafige mit zwei beweglichen, auf Mikroschaltern gelagerten Sitzstangen. Ist die Empfindlichkeit der Schalter auf das Korpergewicht der Versuchsvogel abgestimmt, konnen damit etwa 95 % der in Videoaufzeichnungen beobachteten Zugunruhe registriert werden. Wegen der grosen interindividuellen Streuung hinsichtlich der Kafigstellen, an denen Zugunruhe produziert wird und in Bezug auf die variable Benutzung der Registrierstangen sollten fur quantitative Zugunruhestudien nicht die Anzahlen von Einzelregistrierungen („Hupfer“) verwendet werden, sondern grobere Einheiten wie halbe oder ganze Stundenabschnitte mit (oder ohne) Zugaktivitat. Halbstundige Intervalle eignen sich nach unseren Erfahrungen gut fur viele Zwecke einschlieslich quantitativ genetischer Untersuchungen.
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Die Zugunruhe bei Vögeln — eine Darstellung nach Videoaufnahmen bei Infrarotlichtbeleuchtung
Journal für Ornithologie, 2000Co-Authors: Peter Berthold, Wolfgang Fiedler, U. QuernerAbstract:Die Zugunruhe — definitionsgemäß die (v. a. nächtliche) Zugaktivität gekäfigter Vögel — ist mindestens seit dem 18. Jahrhundert bekannt und wird regelmäßig zur Untersuchung von Vogelzugfragen genutzt. Ihre genaue Beschreibung war jedoch bis 1988, als wir erstmals Videoaufzeichnungen auswerten konnten, die bei Infrarotlichtbeleuchtung aufgenommen worden waren, unbefriedigend. Dank verfeinerter Video- und Reproduktionstechnik können wir hier erstmals derartige Aufzeichnungen in gedruckter Form vorlegen (Abb. 1 u. 2). Die Aufnahmen stammen von süddeutschen diesjährigen Mönchsgrasmücken ( Sylvia atricapilla ) während ihrer ersten Wegzugperiode und zeigen nach unserer Erfahrung typische, durch die Aufnahmetechnik nicht gestörte Zugunruhe. Die Zugunruhe besteht auch bei der Mönchsgrasmücke — wie früher für Gartengrasmücken ( Sylvia borin ) gezeigt — ganz überwiegend aus typischem „Flügelschwirren“: hochfrequentem Flügelschlagen mit geringer Amplitude im Sitzen. Dieses „Ziehen im Sitzen“ interpretieren wir als ein „gebremstes Fliegen“ in Anpassung an die Käfigbedingungen. Zugunruhe — neben dem Schwirren auch Hüpfen, Klettern, Flattern und Fliegen — wird in allen Käfigbereichen entwickelt, außer auf den Sitzstangen auch am Käfigboden, an den Wänden und selbst hängend am Dach. Damit ist die gesamte Zugunruhe theoretisch nur mit Ultraschall, Videotechnik, Bündeln von Lichtschranken oder Zitterkäfigen zu erfassen. Diese Methoden sind jedoch bei Registrierung vieler Versuchsvögel aufwendig und störanfällig. Nach unserer Erfahrung eignen sich am besten Registrierkäfige mit zwei beweglichen, auf Mikroschaltern gelagerten Sitzstangen. Ist die Empfindlichkeit der Schalter auf das Körpergewicht der Versuchsvögel abgestimmt, können damit etwa 95 % der in Videoaufzeichnungen beobachteten Zugunruhe registriert werden. Wegen der großen interindividuellen Streuung hinsichtlich der Käfigstellen, an denen Zugunruhe produziert wird und in Bezug auf die variable Benutzung der Registrierstangen sollten für quantitative Zugunruhestudien nicht die Anzahlen von Einzelregistrierungen („Hüpfer“) verwendet werden, sondern gröbere Einheiten wie halbe oder ganze Stundenabschnitte mit (oder ohne) Zugaktivität. Halbstündige Intervalle eignen sich nach unseren Erfahrungen gut für viele Zwecke einschließlich quantitativ genetischer Untersuchungen. Migratory restlessness — defined as the (mainly nocturnal) migratory activity of caged birds — has been known since at least the 18th Century and is regularly used to study questions regarding bird migration. However, it had not been satisfactorily described until 1988, when we first became able to obtain and analyze video recordings of this behaviour made in infrared light. Thanks to refined video and reproduction techniques, we are now able to present such recordings here, for the first time in printed form (Figs. 1 and 2). The birds involved are first year Blackcaps ( Sylvia atricapilla ) from southern Germany during their first migration period. According to our experience, the migratory restlessness they show is typical, i. e. not affected by the recording procedure. In the Blackcap — as shown previously for Garden Warblers — by far the most prominent element in this behaviour is typical “wing whirring”: beating the wings while perched, with high frequency and low amplitude. We interpret this “sedentary migration” as a kind of “flying with the brakes on” in adaptation to cage conditions. Migratory restlessness, which in addition to whirring includes hopping, climbing, fluttering and flying, is exhibited in all parts of the cage, not only on the perches but also on the floor and walls and even while hanging from the ceiling. Hence theoretically it can be monitored in its entirety only by ultrasound, video technology, bundles of light barriers or cages rigged for general vibration detection. When applied to many experimental animals, however, these methods require elaborate equipment and are susceptible to failure. In our experience the best results are obtained with recording cages having two movable perches mounted on microswitches. If the switch sensitivity is adjusted to the birds' body weight, about 95 % of the migratory restlessness observed in video pictures will be recorded. Because of the large interindividual variation in the parts of the cage where the relevant behaviour occurs and the variability in use of the recording perches, the best measure for quantitative studies of migratory restlessness is not the number of individual events (“hops”) but larger-scale units such as half- or whole-hour periods with (or without) migratory activity. In our experience half-hour intervals are quite suitable for many purposes, including quantitative genetic studies.
Vinod Kumar - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Ambient temperature affects multiple drivers of physiology and behaviour: adaptation for timely departure of obligate spring migrants.
The Journal of experimental biology, 2020Co-Authors: Sayantan Sur, Sangeeta Rani, Shalie Malik, Aakansha Sharma, Khushboo Chaturvedi, Vinod KumarAbstract:We investigated the role of ambient temperature in departure from wintering areas of migratory blackheaded buntings in spring. Birds transferred at 22 and 35 oC temperatures to long days were compared with one another and to controls held on short days for indices of readiness to migrate (Zugunruhe, fattening, weight gain), levels of testosterone, and gonadal recrudescence. Temperature affected the development of migratory behaviour and physiology: buntings under long days at 35oC, compared to those at 22oC, showed altered migratory behaviour (daily activity and Zugunruhe onset), and enhanced muscle growth and plasma testosterone levels; however, no effect on testis growth. Temperature was perceived at both peripheral and central levels, and affected multiple molecular drivers culminating into the migratory phenotype. This was evidenced by post-mortem comparison of the expression of 13 genes with known functions in the skin (temperature-sensitive TRP channels: trpv4 and trpm8), hypothalamus and/ or midbrain (migration-linked genes: th, ddc, adcyap1 and vps13a) and flight muscles (muscle growth associated genes: ar, srd5a3, pvalb, mtor, myod, mstn and hif1a). In photostimulated birds, the expression of trpv4 in skin, of th in hypothalamus and midbrain, and of srd5a3, ar pvalb and mtor genes in flight muscle, in parallel with T levels, was greater at 35oC than the 22oC. These results demonstrate the role of ambient temperature in development of the spring migration phenotype, and suggest that transcriptional responsiveness to temperature is a component of the overall adaptive strategy in latitudinal songbird migrants for timely departure from wintering areas in spring.
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Supplementary methods from Difference in control between spring and autumn migration in birds: insight from seasonal changes in hypothalamic gene expression in captive buntings
2018Co-Authors: Aakansha Sharma, Sangeeta Rani, Neelu Jain Gupta, Shalie Malik, Devraj Singh, Vinod KumarAbstract:We hypothesized differences in molecular strategies for similar journeys that migrants undertake to reproduce in spring and to overwinter in autumn. We tested this, in redheaded buntings (Emberiza bruniceps) photoinduced into spring and autumn migratory states, with winter and summer non-migratory states as controls. Compared to controls, buntings fattened, gained weight and showed Zugunruhe (nocturnal migratory restlessness) in the migratory state. Spring migration was associated with greater fat and body mass, and higher intensity of Zugunruhe, compared to the autumn migration. Circulating corticosterone levels were higher in spring, while T3 levels were higher in autumn. Hypothalamic expression of thyroid hormone-responsive (dio2, dio3), light-responsive (per2, cry1, adcyap1) and th (tyrosine hydroxylase, involved in dopamine biosynthesis) genes showed significant changes with transition from non-migratory to the migratory state. There were significantly higher mRNA expressions in autumn, except for higher th levels in the spring. Furthermore, the expression patterns of dnmt3a (not dnmt3b) and tet2 genes suggested an epigenetic difference between the non-migrant and migrant periods, and the spring and autumn migrant periods. These results demonstrate for the first time seasonal transition in hypothalamic gene expressions, and suggest differences in regulatory strategies at the transcriptional level for spring and autumn migrations in songbirds
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Pinealectomy abolishes circadian behavior and interferes with circadian clock gene oscillations in brain and liver but not retina in a migratory songbird
Physiology & Behavior, 2016Co-Authors: Amit Kumar Trivedi, Sangeeta Rani, Shalie Malik, Vinod KumarAbstract:In songbirds, the pineal gland is part of the multi-oscillatory circadian timing system, with participating component oscillators in the eyes and hypothalamus. This study investigated the role of the pineal gland in development of the nighttime migratory restlessness (Zugunruhe) and generation of circadian gene oscillations in the retina, brain and liver tissues in migratory redheaded buntings (Emberiza bruniceps). Pinealectomized (pinx) and sham-operated buntings entrained to short days (8h light: 16h darkness, 8L:16D) were sequentially exposed for 10days each to stimulatory long days (13L: 11D) and constant dim light (LLdim; a condition that tested circadian rhythm persistence). Whereas activity-rest pattern was monitored continuously, the mRNA expressions of clock genes (bmal1, clock, npas2, per2, cry1, rorα, reverα) were measured in the retina, hypothalamus, telencephalon, optic tectum and liver tissues at circadian times, CT, 1, 6, 13, 17 and 21 (CT 0, activity onset) on day 11 of the LLdim. The absence of the pineal gland did not affect the development of long-day induced Zugunruhe but caused decay of the circadian rhythm in Zugunruhe as well as the clock gene oscillations in the hypothalamus, but not in the retina. Further, there were variable effects of pinealectomy in the peripheral brain and liver tissue circadian gene oscillations, notably the persistence of per 2 and cry1 (optic tectum), rorα (telencephalon) and npas2 (liver) mRNA oscillations in pinx birds. We suggest the pineal gland dependence of the generation of circadian gene oscillations in the hypothalamus, not retina, and peripheral brain and liver tissues in migratory redheaded buntings.
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Altered light conditions during spring: effects on timing of migration and reproduction in migratory redheaded bunting (Emberiza bruniceps)
Biological Rhythm Research, 2015Co-Authors: Neha Agarwal, Sangeeta Rani, Shalie Malik, Swati Srivastava, Vinod KumarAbstract:Photoperiod is the most consistent environmental cue, and therefore, any change in anticipated light environment may affect subsequent response under long days. To test this hypothesis, photosensitive migratory redheaded buntings (Emberiza bruniceps) were exposed to altered photoperiods for 4 weeks [short days (SP, 8L:16D, group 1; control), short days alternated with constant dim light (SP/LLdim; group 2), constant dim light (LLdim; group 3) and constant bright light (LLbright; group 4)] before being transferred to long days (LP; 16L:8D) for 15 weeks. Group differences in long-day-induced responses were observed. The onset of migratory restlessness (Zugunruhe) was earliest in LLbright but persisted for maximum period in LLdim group. The LLdim group attained peak testis size significantly delayed and had more food consumption under long days. The results suggest that the altered photoperiodic exposure during photosensitive stage affects the seasonal phenotypes such as migration and reproduction in migrato...
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Testes play a role in termination but not in initiation of the spring migration in the night-migratory blackheaded bunting
Animal Biology, 2013Co-Authors: Neelu Jain Gupta, Vinod KumarAbstract:Day length regulates the development of seasonal phenotypes linked with both the spring migration (e.g., premigratory body fattening and intense nighttime restlessness, called Zugunruhe, in captive birds) and reproduction (e.g., gonadal growth and maturation). The apparent overlap in these photoinduced seasonal phenotypes could be taken to suggest that they are causally linked. The present study investigates this, using the night-migratory blackheaded bunting (Emberiza melanocephala). We continuously monitored activity of male buntings exposed for 19 weeks to short (8 h light : 16 h darkness; 8L : 16D) and long (16L : 8D) photoperiods. Long, but not short, days induced the spring migratory phenotype. Another experiment investigated the role of testes in spring migration by comparing the development of Zugunruhe between intact and castrated buntings held on natural day lengths, at Meerut (India, 29°01′N, 77°45′E) during the period from March to October, thus covering the times of both the spring and autumn migrations. Testes were not involved in induction of the migratory phenotype but probably influenced the end of the migratory season, since castrates delayed the termination of the Zugunruhe.
Leonida Fusani - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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The physiology of stopover decisions: food, fat and Zugunruhe on a Mediterranean island
Journal of Ornithology, 2019Co-Authors: Sara Lupi, Julia Slezacek, Leonida FusaniAbstract:The study of avian migration physiology has advanced substantially in the past few decades, yet despite the key role of migratory stopovers in influencing total migration time, our knowledge on the physiological control of this crucial stage is still scarce. Research in stopover physiology has recently taken new directions and uncovered new mechanisms which help us understand how multiple internal factors, such as body condition or fuelling rate, interact with one another to trigger the rapid metabolic and behavioural switches that underlie stopover decisions. In this paper, we review a series of studies that our group conducted during the last 14 years on the island of Ponza (Italy), an important stopover site for thousands of small passerines migrating from Africa to Europe in spring. Focusing on nocturnally migrating passerines, we first discuss the pivotal role of fuel stores in decision-making processes during stopover. We then present recent research on the effects of food availability and fuel accumulation on behaviour shown by migrants at stopover places. Finally, we summarise recent findings on the hormonal factors that participate in controlling the switch between non-migratory and migratory state. Although the review is focused on our studies, we include recent work by other groups in this field.
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Effects of body condition and food intake on stop-over decisions in Garden Warblers and European Robins during spring migration
Journal of Ornithology, 2017Co-Authors: Sara Lupi, Massimiliano Cardinale, Wolfgang Goymann, Alfonso Rojas Mora, Ivan Maggini, Leonida FusaniAbstract:During migration, birds need to optimize their time and/or energy management, especially during stop-overs. Previous studies with caged birds under controlled condition support the notion that departure decisions are condition-dependent, but they did not take into account the availability or the actual intake of food. In the study reported here we investigated whether food intake interacts with condition in influencing migratory disposition in temporarily caged wild migrants. We conducted the study on Garden Warblers (Sylvia borin) and European Robins (Erithacus rubecula) at a spring stop-over site that is reached after a long non-stop flight over the Mediterranean Sea. The birds were held in cages during the day and the first night following capture, and their locomotor activity, food intake, and body mass change were recorded. In both species, food intake was positively correlated with body mass change. Body condition was positively correlated with migratory restlessness (Zugunruhe) in both species and was also negatively related to diurnal activity in Garden Warblers. Food intake was negatively correlated with diurnal activity in Garden Warblers. When only birds with low fat scores were considered, we found a positive effect of food intake on Zugunruhe in Garden Warblers. In general, European Robins consumed less food than Garden Warblers and no significant effects on Zugunruhe were found. Our results show that food intake interacts with condition in affecting migratory behavior during stop-overs. In particular, food intake may induce Garden Warblers with low fat stores at arrival to leave a stop-over site earlier. The large individual variability in food consumption supports the notion that birds vary in their capacity to refuel soon after arrival at a stop-over site. Overall, our work suggests that the decision to stay at the stop-over site or to resume migration depends on the interaction of condition, refueling capacity and rate, and migratory strategy.
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Physiological conditions influence stopover behaviour of short-distance migratory passerines
Journal of Ornithology, 2016Co-Authors: Sara Lupi, Wolfgang Goymann, Massimiliano Cardinale, Leonida FusaniAbstract:During migration, birds spend more than 80 % of the time at stopover sites to rest and refuel before and after crossing ecological barriers such as deserts or seas. Since stopover has intrinsic costs in terms of energy and time, birds should try to minimize its duration, which is dependent on the combined effects of environmental factors, endogenous programmes, and physiological conditions. Previous studies on long-distance migrants caught after crossing an ecological barrier have indicated that body condition strongly influences the decision whether to prolong stopover or resume migration, with lean birds staying longer than fat birds. In short-distance migrants, evidence is still scarce regarding a determinant role for physiological condition in stopover behaviour after crossing an ecological barrier. Here, we studied whether migratory restlessness (Zugunruhe) at a stopover site is dependent on physiological condition in three European short-distance migratory passerines: black redstarts, European robins, and European stonechats. In all species, an integrated measure of condition based on body mass, amount of subcutaneous fat, and thickness of pectoral muscles predicted the intensity of Zugunruhe. Overall, our results confirmed the importance of energy reserves in determining stopover duration, illustrating similar stopover strategies in short- and long-distance migrants.
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cryptochrome expression in the eye of migratory birds depends on their migratory status
The Journal of Experimental Biology, 2014Co-Authors: Leonida Fusani, Cristiano Bertolucci, Elena FrigatoAbstract:Most passerine birds are nocturnal migrants. When kept in captivity during the migratory periods, these species show a migratory restlessness, or Zugunruhe . Recent studies on Sylvia warblers have shown that Zugunruhe is an excellent proxy of migratory disposition. Passerine birds can use the Earth's geomagnetic field as a compass to keep their course during their migratory flight. Among the candidate magnetoreceptive mechanisms are the cryptochromes, flavoproteins located in the retina that are supposed to perceive the magnetic field through a light-mediated process. Previous work has suggested that expression of Cryptochrome 1 (Cry1) is increased in migratory birds compared with non-migratory species. Here we tested the hypothesis that Cry1 expression depends on migratory status. Blackcaps Sylvia atricapilla were caught before fall migration and held in registration cages. When the birds were showing robust Zugunruhe , we applied a food deprivation protocol that simulates a long migratory flight. When the birds were refed after 2 days, their Zugunruhe decreased substantially, as is expected from birds that would interrupt migration for a refuelling stopover. We found that Cry1 expression was higher at night than during daytime in birds showing Zugunruhe , whereas in birds that underwent the fasting-and-refeeding protocol and reduced their levels of Zugunruhe , night Cry1 expression decreased to daytime levels. Our work shows that Cry1 expression is dependent on the presence of Zugunruhe and not on species-specific or seasonal factors, or on the birds being active versus inactive. These results support the hypothesis that cryptochromes underlie magnetoreceptive mechanisms in birds.
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Melatonin reduces migratory restlessness in Sylvia warblers during autumnal migration
Frontiers in zoology, 2013Co-Authors: Leonida Fusani, Francesca Coccon, Alfonso Rojas Mora, Wolfgang GoymannAbstract:Introduction A remarkable aspect of bird migration is its nocturnality, particularly common in Passeriformes. The switch in activity from purely diurnal to also nocturnal is evident even in caged birds that during migratory periods develop an intense nocturnal restlessness, termed Zugunruhe. The mechanisms that control this major change in activity are mostly unknown. Previous work with Sylvia warblers suggested an involvement of melatonin, a hormone associated with day-night cycles in most vertebrates. In a recent study we found no effects of melatonin administration on Zugunruhe during spring migration. However, previous studies indicated that the response to melatonin manipulation could differ between spring and autumn migration, which are in fact separate life history stages. Here we tested whether a non-invasive treatment with melatonin can alter Zugunruhe in wild garden warblers S. borin and blackcaps S. atricapilla subject to temporary captivity at an autumnal stopover site. Food availability in the cage (yes/no) was added as a second factor because previous work showed that it enhanced Zugunruhe.
Peter Berthold - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Die Zugunruhe bei Vögeln — eine Darstellung nach Videoaufnahmen bei Infrarotlichtbeleuchtung
Journal für Ornithologie, 2000Co-Authors: Peter Berthold, Wolfgang Fiedler, U. QuernerAbstract:Die Zugunruhe — definitionsgemas die (v. a. nachtliche) Zugaktivitat gekafigter Vogel — ist mindestens seit dem 18. Jahrhundert bekannt und wird regelmasig zur Untersuchung von Vogelzugfragen genutzt. Ihre genaue Beschreibung war jedoch bis 1988, als wir erstmals Videoaufzeichnungen auswerten konnten, die bei Infrarotlichtbeleuchtung aufgenommen worden waren, unbefriedigend. Dank verfeinerter Video- und Reproduktionstechnik konnen wir hier erstmals derartige Aufzeichnungen in gedruckter Form vorlegen (Abb. 1 u. 2). Die Aufnahmen stammen von suddeutschen diesjahrigen Monchsgrasmucken (Sylvia atricapilla) wahrend ihrer ersten Wegzugperiode und zeigen nach unserer Erfahrung typische, durch die Aufnahmetechnik nicht gestorte Zugunruhe. Die Zugunruhe besteht auch bei der Monchsgrasmucke — wie fruher fur Gartengrasmucken (Sylvia borin) gezeigt — ganz uberwiegend aus typischem „Flugelschwirren“: hochfrequentem Flugelschlagen mit geringer Amplitude im Sitzen. Dieses „Ziehen im Sitzen“ interpretieren wir als ein „gebremstes Fliegen“ in Anpassung an die Kafigbedingungen. Zugunruhe — neben dem Schwirren auch Hupfen, Klettern, Flattern und Fliegen — wird in allen Kafigbereichen entwickelt, auser auf den Sitzstangen auch am Kafigboden, an den Wanden und selbst hangend am Dach. Damit ist die gesamte Zugunruhe theoretisch nur mit Ultraschall, Videotechnik, Bundeln von Lichtschranken oder Zitterkafigen zu erfassen. Diese Methoden sind jedoch bei Registrierung vieler Versuchsvogel aufwendig und storanfallig. Nach unserer Erfahrung eignen sich am besten Registrierkafige mit zwei beweglichen, auf Mikroschaltern gelagerten Sitzstangen. Ist die Empfindlichkeit der Schalter auf das Korpergewicht der Versuchsvogel abgestimmt, konnen damit etwa 95 % der in Videoaufzeichnungen beobachteten Zugunruhe registriert werden. Wegen der grosen interindividuellen Streuung hinsichtlich der Kafigstellen, an denen Zugunruhe produziert wird und in Bezug auf die variable Benutzung der Registrierstangen sollten fur quantitative Zugunruhestudien nicht die Anzahlen von Einzelregistrierungen („Hupfer“) verwendet werden, sondern grobere Einheiten wie halbe oder ganze Stundenabschnitte mit (oder ohne) Zugaktivitat. Halbstundige Intervalle eignen sich nach unseren Erfahrungen gut fur viele Zwecke einschlieslich quantitativ genetischer Untersuchungen.
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die Zugunruhe bei vogeln eine darstellung nach videoaufnahmen bei infrarotlichtbeleuchtung
Journal of Ornithology, 2000Co-Authors: Peter Berthold, Wolfgang Fiedler, U. QuernerAbstract:Die Zugunruhe — definitionsgemas die (v. a. nachtliche) Zugaktivitat gekafigter Vogel — ist mindestens seit dem 18. Jahrhundert bekannt und wird regelmasig zur Untersuchung von Vogelzugfragen genutzt. Ihre genaue Beschreibung war jedoch bis 1988, als wir erstmals Videoaufzeichnungen auswerten konnten, die bei Infrarotlichtbeleuchtung aufgenommen worden waren, unbefriedigend. Dank verfeinerter Video- und Reproduktionstechnik konnen wir hier erstmals derartige Aufzeichnungen in gedruckter Form vorlegen (Abb. 1 u. 2). Die Aufnahmen stammen von suddeutschen diesjahrigen Monchsgrasmucken (Sylvia atricapilla) wahrend ihrer ersten Wegzugperiode und zeigen nach unserer Erfahrung typische, durch die Aufnahmetechnik nicht gestorte Zugunruhe. Die Zugunruhe besteht auch bei der Monchsgrasmucke — wie fruher fur Gartengrasmucken (Sylvia borin) gezeigt — ganz uberwiegend aus typischem „Flugelschwirren“: hochfrequentem Flugelschlagen mit geringer Amplitude im Sitzen. Dieses „Ziehen im Sitzen“ interpretieren wir als ein „gebremstes Fliegen“ in Anpassung an die Kafigbedingungen. Zugunruhe — neben dem Schwirren auch Hupfen, Klettern, Flattern und Fliegen — wird in allen Kafigbereichen entwickelt, auser auf den Sitzstangen auch am Kafigboden, an den Wanden und selbst hangend am Dach. Damit ist die gesamte Zugunruhe theoretisch nur mit Ultraschall, Videotechnik, Bundeln von Lichtschranken oder Zitterkafigen zu erfassen. Diese Methoden sind jedoch bei Registrierung vieler Versuchsvogel aufwendig und storanfallig. Nach unserer Erfahrung eignen sich am besten Registrierkafige mit zwei beweglichen, auf Mikroschaltern gelagerten Sitzstangen. Ist die Empfindlichkeit der Schalter auf das Korpergewicht der Versuchsvogel abgestimmt, konnen damit etwa 95 % der in Videoaufzeichnungen beobachteten Zugunruhe registriert werden. Wegen der grosen interindividuellen Streuung hinsichtlich der Kafigstellen, an denen Zugunruhe produziert wird und in Bezug auf die variable Benutzung der Registrierstangen sollten fur quantitative Zugunruhestudien nicht die Anzahlen von Einzelregistrierungen („Hupfer“) verwendet werden, sondern grobere Einheiten wie halbe oder ganze Stundenabschnitte mit (oder ohne) Zugaktivitat. Halbstundige Intervalle eignen sich nach unseren Erfahrungen gut fur viele Zwecke einschlieslich quantitativ genetischer Untersuchungen.
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Die Zugunruhe bei Vögeln — eine Darstellung nach Videoaufnahmen bei Infrarotlichtbeleuchtung
Journal für Ornithologie, 2000Co-Authors: Peter Berthold, Wolfgang Fiedler, U. QuernerAbstract:Die Zugunruhe — definitionsgemäß die (v. a. nächtliche) Zugaktivität gekäfigter Vögel — ist mindestens seit dem 18. Jahrhundert bekannt und wird regelmäßig zur Untersuchung von Vogelzugfragen genutzt. Ihre genaue Beschreibung war jedoch bis 1988, als wir erstmals Videoaufzeichnungen auswerten konnten, die bei Infrarotlichtbeleuchtung aufgenommen worden waren, unbefriedigend. Dank verfeinerter Video- und Reproduktionstechnik können wir hier erstmals derartige Aufzeichnungen in gedruckter Form vorlegen (Abb. 1 u. 2). Die Aufnahmen stammen von süddeutschen diesjährigen Mönchsgrasmücken ( Sylvia atricapilla ) während ihrer ersten Wegzugperiode und zeigen nach unserer Erfahrung typische, durch die Aufnahmetechnik nicht gestörte Zugunruhe. Die Zugunruhe besteht auch bei der Mönchsgrasmücke — wie früher für Gartengrasmücken ( Sylvia borin ) gezeigt — ganz überwiegend aus typischem „Flügelschwirren“: hochfrequentem Flügelschlagen mit geringer Amplitude im Sitzen. Dieses „Ziehen im Sitzen“ interpretieren wir als ein „gebremstes Fliegen“ in Anpassung an die Käfigbedingungen. Zugunruhe — neben dem Schwirren auch Hüpfen, Klettern, Flattern und Fliegen — wird in allen Käfigbereichen entwickelt, außer auf den Sitzstangen auch am Käfigboden, an den Wänden und selbst hängend am Dach. Damit ist die gesamte Zugunruhe theoretisch nur mit Ultraschall, Videotechnik, Bündeln von Lichtschranken oder Zitterkäfigen zu erfassen. Diese Methoden sind jedoch bei Registrierung vieler Versuchsvögel aufwendig und störanfällig. Nach unserer Erfahrung eignen sich am besten Registrierkäfige mit zwei beweglichen, auf Mikroschaltern gelagerten Sitzstangen. Ist die Empfindlichkeit der Schalter auf das Körpergewicht der Versuchsvögel abgestimmt, können damit etwa 95 % der in Videoaufzeichnungen beobachteten Zugunruhe registriert werden. Wegen der großen interindividuellen Streuung hinsichtlich der Käfigstellen, an denen Zugunruhe produziert wird und in Bezug auf die variable Benutzung der Registrierstangen sollten für quantitative Zugunruhestudien nicht die Anzahlen von Einzelregistrierungen („Hüpfer“) verwendet werden, sondern gröbere Einheiten wie halbe oder ganze Stundenabschnitte mit (oder ohne) Zugaktivität. Halbstündige Intervalle eignen sich nach unseren Erfahrungen gut für viele Zwecke einschließlich quantitativ genetischer Untersuchungen. Migratory restlessness — defined as the (mainly nocturnal) migratory activity of caged birds — has been known since at least the 18th Century and is regularly used to study questions regarding bird migration. However, it had not been satisfactorily described until 1988, when we first became able to obtain and analyze video recordings of this behaviour made in infrared light. Thanks to refined video and reproduction techniques, we are now able to present such recordings here, for the first time in printed form (Figs. 1 and 2). The birds involved are first year Blackcaps ( Sylvia atricapilla ) from southern Germany during their first migration period. According to our experience, the migratory restlessness they show is typical, i. e. not affected by the recording procedure. In the Blackcap — as shown previously for Garden Warblers — by far the most prominent element in this behaviour is typical “wing whirring”: beating the wings while perched, with high frequency and low amplitude. We interpret this “sedentary migration” as a kind of “flying with the brakes on” in adaptation to cage conditions. Migratory restlessness, which in addition to whirring includes hopping, climbing, fluttering and flying, is exhibited in all parts of the cage, not only on the perches but also on the floor and walls and even while hanging from the ceiling. Hence theoretically it can be monitored in its entirety only by ultrasound, video technology, bundles of light barriers or cages rigged for general vibration detection. When applied to many experimental animals, however, these methods require elaborate equipment and are susceptible to failure. In our experience the best results are obtained with recording cages having two movable perches mounted on microswitches. If the switch sensitivity is adjusted to the birds' body weight, about 95 % of the migratory restlessness observed in video pictures will be recorded. Because of the large interindividual variation in the parts of the cage where the relevant behaviour occurs and the variability in use of the recording perches, the best measure for quantitative studies of migratory restlessness is not the number of individual events (“hops”) but larger-scale units such as half- or whole-hour periods with (or without) migratory activity. In our experience half-hour intervals are quite suitable for many purposes, including quantitative genetic studies.