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Cuerpos más pequeños, alas más largas y migraciones tempranas: desenredar los múltiples efectos del calentamiento climático en las aves

El ornitólogo del Field Museum y director de colecciones emérito David Willard, quien midió todas las aves migratorias analizadas en el estudio. Crédito de la imagen: Field Museum, John Weinstein

Cuando un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Michigan informó el año pasado que las aves migratorias en América del Norte se habían vuelto más pequeñas en las últimas cuatro décadas y sus alas se habían alargado un poco más, los científicos se preguntaron si estaban viendo las características de las migraciones de principios de primavera.

Múltiples estudios han demostrado que las aves migran más temprano en la primavera a medida que el mundo se calienta. La presión evolutiva para migrar más rápido y alcanzar los lugares de reproducción antes puede haber llevado a los cambios físicos que observó el equipo dirigido por UM.

Markita Zimova, bióloga evolutiva de la Universidad de Michigan, autora principal del nuevo artículo de investigación del Journal of Animal Ecology.  Cortesía de imagen: Marketa Zimova

Markita Zimova, bióloga evolutiva de la Universidad de Michigan, autora principal del nuevo artículo de investigación del Journal of Animal Ecology. Cortesía de imagen: Marketa Zimova

“Sabemos que la morfología de las aves tiene un impacto significativo en la eficiencia y la velocidad del vuelo, por lo que sentimos curiosidad por ver si la presión ambiental para impulsar la migración de primavera conduciría a la selección natural para alas más largas”, dijo el biólogo evolutivo de la UM. Marketa Zimova.

En un nuevo estudio que se publicará el 21 de junio en la revista Journal of Animal Ecology, Zimova y sus colegas probaron un vínculo entre los cambios morfológicos observados y la migración de principios de primavera, un ejemplo de cambios de tiempo que los biólogos llaman cambios fenológicos.

Los avances en la fenología, como la floración a principios de primavera de las plantas con flores, y los cambios en la morfología, incluida la reducción del tamaño corporal, se encuentran entre las respuestas biológicas más comunes al calentamiento global.

Pero en este caso, los investigadores de la UM encontraron inesperadamente que los cambios morfológicos y fenológicos ocurren en paralelo, pero parecen no estar relacionados o ser “discretos”.

“Descubrimos que las aves cambian de tamaño y forma independientemente de los cambios en el momento de su migración, lo cual fue sorprendente”, dijo Zimova, autora principal del estudio e investigadora postdoctoral en el Instituto de Biología del Cambio Global de la UM.

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Tanto el nuevo estudio como el documento de 2020 que describían los cambios en el tamaño del cuerpo y la longitud de las alas se basaron en análisis de casi 70.000 muestras de aves de 52 especies en el Field Museum. Las aves fueron recolectadas después de estrellarse contra edificios de Chicago durante las migraciones de primavera y otoño entre 1978 y 2016.

Además de su descubrimiento sobre la separación de los cambios morfológicos y fenológicos, se cree que el nuevo estudio es el primero en utilizar muestras de museos de colisiones de edificios para examinar las tendencias a largo plazo en el momento de la migración de las aves. Varios informes anteriores se basaron en datos de estudios de asociación de aves o, más recientemente, en análisis de registros de radar meteorológico.

El equipo dirigido por la UM confirmó hallazgos anteriores sobre la migración de principios de primavera y proporcionó nuevos conocimientos sobre las migraciones de aves en otoño en América del Norte, que no han sido menos estudiados. Específicamente, descubren que los migrantes de principios de la primavera ahora llegan unos cinco días antes que hace cuatro décadas, mientras que los migrantes de principios de otoño se dirigen al sur unos 10 días antes de lo que solían hacerlo.

En particular, los extremistas del otoño pasado ahora se van aproximadamente una semana más tarde de lo que solían hacerlo, por lo que, en general, la temporada de migración de otoño se ha extendido mucho.

Brian Weeks, biólogo evolutivo y ornitólogo de la Universidad de Michigan, es el primer autor del nuevo artículo en el Journal of Animal Ecology.  Cortesía de imagen: Brian Weeks

Brian Weeks, biólogo evolutivo y ornitólogo de la Universidad de Michigan, es el primer autor del nuevo artículo en el Journal of Animal Ecology. Cortesía de imagen: Brian Weeks

“Es inusual tener un conjunto de datos que pueda proporcionar información sobre múltiples aspectos del cambio global, como la fenología y la morfología, al mismo tiempo”, dijo un biólogo evolutivo y ornitólogo de la UM. Ben Winger, uno de los autores principales del estudio.

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“Me impresionó que los datos de colisiones mostraran claramente evidencia de un avance de la migración de primavera. Los observadores de colisiones en Chicago habían estado recopilando estos datos sobre colisiones de edificios durante 40 años y, al mismo tiempo, las aves habían estado cambiando el momento de su migración. patrones de formas imperceptibles hasta que se examinó el conjunto de datos en su conjunto, Wenger, profesor asistente en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva y curador asistente en el Museo de Zoología.

El año pasado, en la revista Ecology Letters, el equipo dirigido por la UM informó que casi todas las 52 especies de aves en su estudio experimentaron disminuciones en el tamaño corporal y aumentos simultáneos en la longitud de las alas durante cuatro décadas.

En ese momento, vincularon las reducciones medidas en el tamaño corporal con temperaturas más cálidas en los lugares de reproducción de las aves. Dado que los cuerpos más pequeños son más eficientes para disipar el calor, las aves más pequeñas pueden haber ganado una ventaja competitiva, favorecida por la selección natural. Alternativamente, las reducciones en el tamaño del cuerpo podrían ser el resultado de un proceso llamado flexibilidad del desarrollo, que es la capacidad de un individuo para ajustar su desarrollo en respuesta a las condiciones ambientales cambiantes.

Los investigadores también sugirieron que los aumentos observados en la longitud de las alas ayudaron a compensar el tamaño corporal más pequeño, lo que permitió a las aves mantener la migración a través de una mayor eficiencia de vuelo.

Pero el estudio anterior no probó si los cambios en el tamaño del cuerpo y la longitud de las alas fueron impulsados ​​por cambios relacionados con el clima en el momento de la migración. En el nuevo estudio, probaron este enlace.

Un libro de contabilidad escrito a mano en el que David Willard, ornitólogo y director de colecciones del Field Museum, rastrea los datos de las aves.  Crédito de la imagen: Field Museum, Kate Golumbowski

Un libro de contabilidad escrito a mano en el que David Willard, ornitólogo y director de colecciones del Field Museum, rastrea los datos de las aves. Crédito de la imagen: Field Museum, Kate Golumbowski

Para cada una de las 52 especies, los investigadores estimaron las tendencias temporales en la morfología y los cambios en el momento de la migración. Luego probaron las asociaciones entre las tasas específicas de especie de cambio fenológico y morfológico, considerando los efectos potenciales de la distancia de migración y la latitud de reproducción.

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No encontraron evidencia de que las tasas de cambio fenológico a lo largo de los años, o la distancia de migración y la latitud reproductiva, sean predictivas de las tasas de cambios simultáneos en las características morfológicas.

“Científicamente, este es el descubrimiento más interesante y nuevo”, dijo el biólogo evolutivo y ornitólogo de la UM. Brian Weeks, uno de los autores principales del nuevo estudio en el Journal of Animal Ecology.

Muchos estudios de las respuestas de plantas y animales a la adaptación al calentamiento climático han analizado los cambios fenológicos o morfológicos, pero pocos han podido examinar ambos al mismo tiempo. La profundidad del conjunto de datos del museo de campo permitió al equipo dirigido por la UM examinar simultáneamente múltiples respuestas al calentamiento global y probar los vínculos entre ellas.

“A menudo se asume que los cambios morfológicos impulsados ​​por el clima y los cambios en el momento de la migración deben interactuar para facilitar o limitar las respuestas adaptativas al cambio climático”, dijo Weeks, profesor asociado de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad. “Pero, que yo sepa, esto nunca se ha probado experimentalmente a gran escala, hasta la fecha, debido a la falta de datos”.

Entonces, si el aumento de la longitud de las alas no es responsable de la llegada temprana de aves migratorias a Chicago cada primavera, ¿entonces qué es? Estudios anteriores sugieren que las escalas más cortas y menos frecuentes durante el vuelo hacia el norte pueden ser un factor.

“Puede haber otras adaptaciones que permitan a las aves migrar más rápido en las que no hemos pensado, quizás alguna adaptación fisiológica que podría permitir un vuelo más rápido sin hacer que las aves se sobrecalienten y pierdan mucha agua”, dijo Zimova.

Además de Zimova, Weeks y Winger, el otro autor del estudio del Journal of Animal Ecology es David Willard del Field Museum, un ornitólogo y director emérito de colecciones que midió las 70.716 aves analizadas en el estudio. El conjunto de datos del Field Museum ha sido una gran riqueza para los investigadores de aves y ha dado lugar a muchas publicaciones recientes.

El estudio recientemente informado fue apoyado por el Instituto de Biología del Cambio Global en la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la UM.

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