Do river polynyas serve as temperature oases for the Brown dipper and the Solitary snipe in northeastern Asia?

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The present study examines the temperature conditions experienced by the Brown dipper (Cinclus pallasii Temminck, 1820) and the Solitary snipe (Gallinago solitaria Hodgson, 1831) during their wintering on river polynyas in an extremely cold region of Asia, the mean January temperatures in coastal areas being −25… −20°C, in continental areas, −45… −40°C. In the air layer adjacent to the water, the mean daylight hours’ temperature gradients are substantial. At 1 cm above the water, the temperatures are observed to be 13–15°C higher than background temperatures, while at an elevation of 10 cm, this increase is only 2–2.5°C. At an elevation of 100 cm, the warming effect is not observable. The observed increase in temperature during daylight hours appears to render a negligible impact on both species, as evidenced by the consistency of their behaviour under different weather conditions. It seems reasonable to surmise that the overnighting of both snipe and dipper in snow and ice niches plays significant roles in determining the feasibility of their habitation in the extreme conditions. The temperature in these niches is approximately 1.5–1.8 times higher than the background temperature in both regions. The northern boundary of sightings of the wintering birds studied is situated at a considerable distance south of the northern limit of the mass development of polynyas. The length of daylight hours, the magnitude and period of low air temperatures (the more northerly the colder and shorter the day) restrict the wintering range of the snipe to the rivers of the Pacific basin. The dipper is known to venture further into the continent than the snipe, and it would appear that its range extends beyond the currently documented limits, due to the paucity of research conducted in the region.

Full Text

Restricted Access

About the authors

D. I. Berman

Institute of the Biological Problems of the North, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: dberman@mail.ru
Russian Federation, Magadan, 685000

A. V. Alfimov

Institute of the Biological Problems of the North, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: dberman@mail.ru
Russian Federation, Magadan, 685000

References

  1. Андреев А.В., 1980. Адаптация птиц к зимним условиям Субарктики. М.: Наука. 176 с.
  2. Андреев А.В., 2005. Птицы бассейна Тауйской губы и прилежащих участков Северного Приохотья // Биоразнообразие Тауйской губы Охотского моря. Владивосток: Дальнаука. С. 579–627.
  3. Андреев А.В., 2007. Адаптации оседлых птиц Северо-Восточной Азии к зимним условиям существования // Русский орнитологический журнал. Т. 16. Экспресс-вып. 384. С. 1436–1442.
  4. Андреев А.В., 2010. Температурные условия в снежных лунках рябчика Tetrastes bonasia kolymensis // Русский орнитологический журнал. Т. 19. Экспресс-вып. 541. С. 3–5.
  5. Андреев А.В., 2016. Зимние ночевки буроголовой гаички Parus montaтus в приохотской тайге // Вестник СВНЦ ДВО РАН. № 4. С. 89–94.
  6. Ануфриев А.И., 2013. Экологические механизмы температурных адаптаций млекопитающих и зимующих птиц Якутии. Изд. СО РАН. 216 с.
  7. Дементьев Г.П., 1935. К авифауне северного побережья Охотского моря // Сб. тр. гос. зоол. музея (при МГУ). Вып. 2. С. 56–60.
  8. Дорогой И.В., 1997. Фауна и распространение куликов на северо-востоке Азии // Видовое разнообразие и состояние популяций околоводных птиц Северо-Востока Азии. Сер. “Биологические проблемы Севера”. Магадан. С. 53–87.
  9. Дорогой И.В., 2016. Материалы по зимней биологии горного дупеля Gallinago solitaria Hodgson, 1831 на юге Магаданской области // Вестник СВНЦ ДВО РАН. № 3. С. 119–122.
  10. Дорогой И.В., 2019. Зимние встречи бурой оляпки Cinclus pallasii в окрестностях Магадана // Русский орнитологический журнал. Т. 28. Экспресс-вып. 1764. С. 1971–1977.
  11. Дурнев Ю.А., 2019. Материалы по фенологии и экологии горного дупеля Gallinago solitaria в горах Байкальского рифта // Русский орнитологический журнал. Т. 28. Экспресс-вып. 1761. С. 1871–1878.
  12. Кищинский А.А., 1968. Птицы Колымского нагорья. М.: Наука. 188 с.
  13. Кищинский А.А., 1980. Птицы Корякского нагорья. М.: Наука. 336 с.
  14. Красная книга Камчатки. 2006. Т. 1. Животные. Петропавловск-Камчатский: Камч. печ. двор. 272 с.
  15. Красная книга Магаданской области. 2019. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных, растений и грибов. Магадан: Охотник. 356 с.
  16. Кузнецов А.С., 1961. Наледи и полыньи на Северо-востоке СССР // Сб. работ по гидрологии. № 2. Л.: Гидрометеоиздат. С. 72–86.
  17. Лобков Е.Г., 1986. Гнездящиеся птицы Камчатки. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 304 c.
  18. Микроклимат СССР, 1967. / Ред. И.А. Гольцберг. Л.: Гидрометеоиздат. 250 c.
  19. Михайлов В.М., 2009. Теплые поймы холодных рек // Природа. № 5. С. 32–38.
  20. Михайлов В.М., 2014. Географические закономерности распространения пойменных таликов. Изв. РАН. Сер. географ. № 1. С. 65–74.
  21. Научно-прикладной справочник по климату СССР, 1989. Л.: Гидрометеоиздат. Сер. 3. Вып. 24. Кн. 1. 608 c.
  22. Научно-прикладной справочник по климату СССР, 1990. Л.: Гидрометеоиздат. Сер. 3. Вып. 33. 566 c.
  23. Находкин Н.А., 2019. Бурая оляпка // Красная книга Республики Саха (Якутия). Т. 2. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных. М.: Наука. С. 183–184.
  24. Национальный атлас России, 2007. Т. 2. Природа. Экология. М.: Роскартография. 495 с.
  25. Некрасов И.А., 1962. Полыньи на реках Чукотки // Метеорология и гидрология. № 8. С. 35–38.
  26. Расписание погоды [Электронный ресурс]. Режим доступа: https:// rp5.ru/аrkhiv pogody. Дата обновления: 20.02.2024.
  27. Рыжановский В.Н., 2010. Адаптация воробьиных птиц к фотопериодическим условиям Субарктики и Арктики // Русский орнитологический журнал. Т. 19. Экспресс-вып. 597. С. 1643–1955.
  28. Солнце: положение, восход и закат. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://sunpos.ru/. Дата обновления 20.02.2024
  29. Справочник по климату СССР, 1965. Л.: Гидрометеоиздат. Вып. 20. Ч. II С. 396.
  30. Справочник по климату СССР, 1966. Л.: Гидрометеоиздат. Вып. 22. Ч. II. С. 360.
  31. Справочник по климату СССР, 1966а. Л.: Гидрометеоиздат. Вып. 24. Ч. II. 401c.
  32. Справочник по климату СССР, 1966б. Л.: Гидрометеоиздат. Вып. 33. Ч. II. 288 c.
  33. Справочник по климату СССР, 1967. Л.: Гидрометеоиздат. Вып. 21. Ч. II. 504 c.
  34. Шульпин Л.М., 1931. О распространении Cinclus pallasi pallasi Temm. в Восточной Сибири // Изв. АН СССР. VII сер. Отд. математических и естественных наук. Вып. 10. С. 1371–1394.
  35. Bryant D.M., Hails C.J., Prys-Jones R., 1985. Energy expenditure by free-living dippers (Cinclus cinclus) in winter // The Condor. № 87. P. 177–186.
  36. Dinets V., Sanchez M., 2017. Brown Dippers (Cinclus pallasi) overwintering at –65C in Northeastern Siberia // The Wilson Journal of Ornithology. V. 129. № 2. Р. 397–400. https://doi.org/10.1676/16-071.1
  37. Gallagher C.P., Lea E.V., 2019. Overwintering habitat of American Dipper, Cinclus mexicanus, observed in an Arctic groundwater spring feeding on Dolly Varden, Salvelinus malma // Arctic. V. 72. № 1. P. 82–87. https://doi.org/10.14430/arctic67805
  38. Parsons D.R., 1975. Time and energy budgets of a population of dippers Cinclus mexicanus during winter in the Cascade Range of Oregon // M.S. Thesis Oregon State University. Corvallis. 29 p.
  39. Star Walk 2 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https:/starwalk.space/ru Дата обновления: 20.02.2024.
  40. Tyler S., 2010. The dippers. London: A&C Black. 220 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Mountain grosbeaks and gadwall on the Uglikan River. January 2017, air temperature about -30C (photo by N. Petrunina).

Download (15KB)
3. Fig. 2. Mountain grouse (a) and brown dipper (b) habitats without identification of unsuitable areas within them (from: https://birdsoftheworld.org/bow/species/solsni1/ and wikipedia.org).

Download (65KB)
4. Fig. 3. Northernmost sites of detection and limits of winter distribution of the mountain grosbeak - white dots and dashed line, brown dipper - black dots and dashed line (according to: Dementiev, 1935; Red Data Book..., 2006; Red Data Book..., 2019). Numbers in circles are work points on rivers where both species were encountered: 1 - Uglikan and Ola, 2 - Uptar, 3 - Nankala; only olyapka: 4 - Sibit-tiellakh, 5 - Kuydusun, 6 - Shaman.

Download (84KB)
5. Fig. 4. Uglikan (a) and Nankala (b) rivers at the sites.

Download (55KB)
6. Fig. 5. Annual variation of mean daily water temperature in the Uglikan River (personal communication of E. A. Andriyanova and O. A. Mochalova).

Download (10KB)
7. Fig. 6. Variation with altitude of the average for daylight hours of the influence of polynya on air temperature. Uglikan River 14-17.01.2017 (red circle) and 7-14.02.2023 (green circle); River. Nankala 9-15.02.2023 (black circle).

Download (14KB)
8. Fig. 7. Influence of polynya in daylight on air temperatures above water at 5 cm (a, c) and 10 cm (b, d). Uglikan River 7-14.02.2023 (a, b), Nankala River 9-15.02.2023 (c, d).

Download (45KB)
9. Fig. 8. Air temperature in the coastal niches: a - Uptar River in 2017; b - Uglikan River in 2017; 1 - background temperature, 2-5 - temperatures in the niches. Gray fill - dark time of day.

Download (33KB)
10. Fig. 9. Influence of polynya on night air temperatures at a height of 5 cm above water (blue points) and the joint influence of polynya and snow cover on night air temperatures in coastal niches (brown points) at: a - Uglikan River 7-14.02.2023; b - Nankala River 9-15.02.2023; c - Uptar River 4-6.01.2017.

Download (28KB)
11. Fig. 10. Air layer in which birds are in the daytime. Photos: a - A. Kondratyev (personal communication), b - N. Petrunina (personal communication), c - P. Petrushin (https://russia.birding.day/), d - N. Petrunina (https://russia.birding.day/).

Download (104KB)
12. Fig. 11. Brown Dipper in ice cavity - a (photo by D. Kochetkov, https://russia.birding.day/) and Mountain Dipper at snow hole - b (photo by N. Petrunina, personal communication).

Download (29KB)
13. Fig. 12. Variation of air temperatures (1) and the difference between air and niche temperatures (2) at Uptar River 4-5.01.2017.

Download (29KB)
14. Fig. 13. Northern boundaries of the ranges of the brown plumage and mountain grosbeak in northeast Asia and distribution of: a - wormwoods (according to: Kuznetsov, 1961), b - mean January air temperatures (Handbook..., 1966a, 1966b), c - number of days with mean daily air temperature below -30°C (National Atlas..., 2007), d - duration of daylight hours, December 20-22 (according to: Star Walk 2..., 2024; Sun..., 2024).

Download (97KB)
15. Fig. 14. Maximum insulating effect of the polynya above the water in the wintering grounds of the brown dipper and mountain grosbeak. a - area of influence of the Sea of Okhotsk (field measurements), b - continental region (based on calculated data, see text). Rounded values are given.

Download (40KB)
16. Fig. 15. Maximum joint insulating effect of polynya and snow in possible shelters of the dipper. a - area of influence of the Sea of Okhotsk (field measurements), b - in the continental region (based on calculated data, see text). Rounded values are given.

Download (21KB)

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences