Iridescent coloration of Tree Swallows relates to environmental metal pollution
La coloration iridescente des hirondelles bicolores est liée à la pollution de l'environnement par les métaux

Natalia Lifshitz, University of Alberta
Colleen Cassady St. Clair, University of Alberta

DOI: http://dx.doi.org/10.5751/ACE-01411-140207

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Abstract

Ornamental coloration in birds has been identified as a powerful, noninvasive tool for identifying exposure to metal pollution. Despite this potential, few studies have examined the effects of metals on iridescent coloration or assessed related impacts on bird fitness. Iridescent coloration is likely to be sensitive to metal pollution because it is already known to affect melanin production and this form of coloration is produced when light is refracted through layers of keratin and melanin inside feather barbules. In this study, we measured variation in plumage coloration, health (via oxidative stress), and reproductive success (via number of young fledged) of Tree Swallows (Tachycineta bicolor) nesting adjacent to water bodies containing different levels of metal pollution. Plumage hue shifted from bluer to greener and feather brightness was greater, where concentrations of copper and zinc were higher. Both patterns would be expected from changes in the microstructure of the feathers. Unexpectedly, increasing exposure to these metals correlated with increased apparent health (lower oxidative stress) in female swallows, but not males. Number of young fledged decreased slightly with exposure to metals but did not vary with the color of parents. Our results suggest the relationships between ornamental color, including iridescence, and fitness metrics are complex and much more work will be needed before color of iridescent feathers can provide a proactive, noninvasive, and effective diagnostic tool for detecting subtle effects of pollution on birds.

Résumé

La coloration ornementale des oiseaux a été identifiée comme un outil puissant et non-invasif permettant de connaître leur exposition à la pollution par des métaux. Malgré ce potentiel, peu d'études ont examiné les effets des métaux sur la coloration iridescente ou évalué les impacts connexes sur la santé des oiseaux. La coloration iridescente est probablement sensible à la pollution par les métaux car on sait déjà qu'elle affecte la production de mélanine et que cette forme de coloration est produite par les reflets de la lumière dans les couches de kératine et de mélanine qui se trouvent dans les barbules des plumes. Dans cette étude, nous avons mesuré les variations de la coloration du plumage, la santé (via le stress lié à l'oxydation) et le succès de la reproduction (via le nombre de jeunes oiseaux) chez l'hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) nichant à proximité de plans d'eau affectés par différents niveaux de pollution par les métaux. La nuance du plumage variait du bleu au vert et l'éclat des plumes était plus important dans les endroits où les concentrations de cuivre et de zinc étaient les plus élevées. Ces deux tendances sont des conséquences normales de l'évolution de la microstructure des plumes. Étonnamment, l'exposition croissante à ces métaux était liée à une amélioration apparente de la santé (baisse du stress oxydant) chez les hirondelles femelles, mais pas chez les mâles. Le nombre d'oisillons prenant leur envol diminuait légèrement sous l'effet de l'exposition aux métaux, mais ne variait pas selon la couleur des parents. Nos résultats suggèrent que les relations entre la couleur ornementale, y compris l'iridescence, et les mesures de santé sont complexes et que de nombreuses autres études seront nécessaires pour que la couleur des plumes iridescentes fournisse un outil proactif, non-invasif et efficace permettant de détecter les effets subtils de la pollution sur les oiseaux.

Key words

conservation; early indicator; iridescence; metal pollution; ornamental coloration; oxidative stress; tree swallow

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Avian Conservation and Ecology ISSN: 1712-6568