Basic questions about the life histories of migratory birds have confounded scientists for generations, yet we are nearing an era of historic discovery as new tracking technologies make it possible to determine the timing and routes of an increasing number of bird migrations. Tracking small flying animals as they travel over continental-scale distances is a difficult logistical and engineering challenge. Although no tracking system works well with all species, improvements to traditional technologies, such as satellite tracking, along with innovations related to global positioning systems, cellular networks, solar geolocation, radar, and information technology are improving our understanding of when and where birds go during their annual cycles and informing numerous scientific disciplines, including evolutionary biology, population ecology, and global change. The recent developments described in this article will help us answer many long-standing questions about animal behavior and life histories.

Tracking animals over large temporal and spatial scales has revealed invaluable and spectacular biological information, particularly when the paths and fates of individuals can be monitored on a global scale. However, only large animals (greater than approximately 300 g) currently can be followed globally because of power and size constraints on the tracking devices. And yet the vast majority of animals is small. Tracking small animals is important because they are often part of evolutionary and ecological experiments, they provide important ecosystem services and they are of conservation concern or pose harm to human health. Here, we propose a small-animal satellite tracking system that would enable the global monitoring of animals down to the size of the smallest birds, mammals (bats), marine life and eventually large insects. To create the scientific framework necessary for such a global project, we formed the ICARUS initiative (www.IcarusInitiative.org), the International Cooperation for Animal Research Using Space. ICARUS also highlights how small-animal tracking could address some of the ;Grand Challenges in Environmental Sciences' identified by the US National Academy of Sciences, such as the spread of infectious diseases or the relationship between biological diversity and ecosystem functioning. Small-animal tracking would allow the quantitative assessment of dispersal and migration in natural populations and thus help solve enigmas regarding population dynamics, extinctions and invasions. Experimental biologists may find a global small-animal tracking system helpful in testing, validating and expanding laboratory-derived discoveries in wild, natural populations. We suggest that the relatively modest investment into a global small-animal tracking system will pay off by providing unprecedented insights into both basic and applied nature. Tracking small animals over large spatial and temporal scales could prove to be one of the most powerful techniques of the early 21st century, offering potential solutions to a wide range of biological and societal questions that date back two millennia to the Greek philosopher Aristotle's enigma about songbird migration. Several of the more recent Grand Challenges in Environmental Sciences, such as the regulation and functional consequences of biological diversity or the surveillance of the population ecology of zoonotic hosts, pathogens or vectors, could also be addressed by a global small-animal tracking system. Our discussion is intended to contribute to an emerging groundswell of scientific support to make such a new technological system happen.

Migratory birds track seasonal resources across and between continents. We propose a general strategy of tracking the broad seasonal abundance of resources throughout the annual cycle in the longest-distance migrating land birds as an alternative to tracking a certain climatic niche or shorter-term resource surplus occurring, for example, during spring foliation. Whether and how this is possible for complex annual spatiotemporal schedules is not known. New tracking technology enables unprecedented spatial and temporal mapping of long-distance movement of birds. We show that three Palearctic-African species track vegetation greenness throughout their annual cycle, adjusting the timing and direction of migratory movements with seasonal changes in resource availability over Europe and Africa. Common cuckoos maximize the vegetation greenness, whereas red-backed shrikes and thrush nightingales track seasonal surplus in greenness. Our results demonstrate that the longest-distance migrants move between consecutive staging areas even within the wintering region in Africa to match seasonal variation in regional climate. End-of-century climate projections indicate that optimizing greenness would be possible but that vegetation surplus might be more difficult to track in the future.

The small size of the billions of migrating songbirds commuting between temperate breeding sites and the tropics has long prevented the study of the largest part of their annual cycle outside the breeding grounds. Using light-level loggers (geolocators), we recorded the entire annual migratory cycle of the red-backed shrike Lanius collurio , a trans-equatorial Eurasian-African passerine migrant. We tested differences between autumn and spring migration for nine individuals. Duration of migration between breeding and winter sites was significantly longer in autumn (average 96 days) when compared with spring (63 days). This difference was explained by much longer staging periods during autumn (71 days) than spring (9 days). Between staging periods, the birds travelled faster during autumn (356 km d –1 ) than during spring (233 km d –1 ). All birds made a protracted stop (53 days) in Sahelian sub-Sahara on southbound migration. The birds performed a distinct loop migration (22 000 km) where spring distance, including a detour across the Arabian Peninsula, exceeded the autumn distance by 22 per cent. Geographical scatter between routes was particularly narrow in spring, with navigational convergence towards the crossing point from Africa to the Arabian Peninsula. Temporal variation between individuals was relatively constant, while different individuals tended to be consistently early or late at different departure/arrival occasions during the annual cycle. These results demonstrate the existence of fundamentally different spatio-temporal migration strategies used by the birds during autumn and spring migration, and that songbirds may rely on distinct staging areas for completion of their annual cycle, suggesting more sophisticated endogenous control mechanisms than merely clock-and-compass guidance among terrestrial solitary migrants. After a century with metal-ringing, year-round tracking of long-distance migratory songbirds promises further insights into bird migration.

Abstract Highly pathogenic avian influenza (HPAI) viruses of the A/Goose/Guangdong/1/1996 lineage (GsGd), which threaten the health of poultry, wildlife and humans, are spreading across Asia, Europe, Africa and North America but are currently absent from South America and Oceania. In December 2021, H5N1 HPAI viruses were detected in poultry and a free-living gull in St. John’s, Newfoundland and Labrador, Canada. Our phylogenetic analysis showed that these viruses were most closely related to HPAI GsGd viruses circulating in northwestern Europe in spring 2021. Our analysis of wild bird migration suggested that these viruses may have been carried across the Atlantic via Iceland, Greenland/Arctic or pelagic routes. The here documented incursion of HPAI GsGd viruses into North America raises concern for further virus spread across the Americas by wild bird migration.

Abstract Highly pathogenic avian influenza (HPAI) viruses of the A/Goose/Guangdong/1/1996 lineage (GsGd), which threaten the health of poultry, wildlife and humans, are spreading across Asia, Europe and Africa, but are currently absent from Oceania and the Americas. In December 2021, H5N1 HPAI viruses were detected in poultry and a free-living gull in St. John’s, Newfoundland and Labrador, Canada. Phylogenetic analysis showed that these viruses were most closely related to HPAI GsGd viruses circulating in northwestern Europe in spring 2021. Analysis of wild bird migration suggested that these viruses may have been carried across the Atlantic via Iceland, Greenland/Arctic or pelagic routes. The here documented incursion of HPAI GsGd viruses into North America raises concern for further virus spread across the Americas by wild bird migration. One-Sentence Summary Detection of H5N1 highly pathogenic avian influenza in Canada raises concern for spread in the Americas by migratory birds.

Abstract Dispersal is a key life-history trait for most species and essential to ensure connectivity and gene flow between populations and facilitate population viability in variable environments. Despite the increasing importance of range shifts due to global change, dispersal has proved difficult to quantify, limiting empirical understanding of this phenotypic trait and wider synthesis. Here we aim to estimate and compare empirical dispersal kernels for European breeding birds considering average dispersal, natal (before first breeding) and breeding dispersal (between subsequent breeding attempts), and test whether different dispersal properties are phylogenetically conserved. We standardised and analysed data from an extensive volunteer-based bird ring-recoveries database in Europe (EURING) by accounting for biases related to different censoring thresholds in reporting between countries and to migratory movements. Then, we fitted four widely used probability density functions in a Bayesian framework to compare and provide the best statistical descriptions of the average, the natal and the breeding dispersal kernels for each bird species. The dispersal movements of the 234 European bird species analysed were statistically best explained by heavy-tailed kernels, meaning that while most individuals disperse over short distances, long-distance dispersal is a feature in almost all bird species. The overall phylogenetic signal in both median and long dispersal distances was low (Pagel’s λ < 0.40), implying a high degree of taxonomic generality in our findings. As expected in birds, natal dispersal was 5 Km greater as an average than breeding dispersal for most species (88% species analysed). Our comprehensive analysis of empirical kernels indicates that long-distance dispersal is common among European breeding bird species and across life stages. The dispersal estimates offer a first guide to selecting appropriate dispersal kernels in range expansion studies and provide new avenues to improve our understanding of the mechanisms and rules underlying dispersal events.

ABSTRACT Steep declines in Arctic skua populations have been reported during the last half of the 20 th century in the southern extent of their breeding range. We used 24 years of available ringing and re-encounter data from the Faroe Islands, North Atlantic, to determine if patterns in survival probabilities can be explained by large scale climatic events. Having first determined the migratory phenology and wintering regions, we tested the North Atlantic Oscillation (NAO) index during breeding and Oceanic Niño index (ONI) during the non-breeding period within a capture-mark-recapture framework to model direct and time-lagged effects of the environment on annual survival. We found differential effects in the two age-classes examined: young and adults. Overall, three models were equally supported. We found strong support for a substantial decrease in adult annual survival over the study period, from ca. 0.93 probability of survival in 1985 to ca. 0.77 in 2008, and support for a decrease in young survival over the duration of the study period. Furthermore, we found support for increased chick survival following an El Niño winter. We suggest this reflects a potential carry-over effect of El Niño conditions positively impacting the performance of the parents in the subsequent breeding season, leading to improved chick survival prospects. The negative trend of adult survival cannot be attributed to the oceanic climate oscillations tested here; however, this result may account for the substantial population declines observed during the last decades.

Aims To investigate mortality associated with ringing operations in Denmark and the Faroe Islands, including the effects of species and capture methods.