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Coincidencia/discrepancia

La sincronía entre la eclosión de los huevos de la polilla de invierno y la aparición de nuevos brotes de roble es un ejemplo de coincidencia fenológica. La hipótesis de coincid...

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La sincronía entre la eclosión de los huevos de la polilla de invierno y la aparición de nuevos brotes de roble es un ejemplo de coincidencia fenológica.

La hipótesis de coincidencia/desajuste (HMM) fue descrita por primera vez por David Cushing . [ 1 ] [ 2 ] La HMM "busca explicar la variación del reclutamiento en una población a través de la relación entre su fenología —el momento de las actividades estacionales como la floración o la reproducción— y la de las especies en el nivel inmediatamente inferior". [ 3 ] En esencia, es una medida del éxito reproductivo debido a qué tan bien se superpone la fenología de la presa con los períodos clave de demanda de los depredadores . En estudios ecológicos, algunos ejemplos incluyen el momento y el alcance de la superposición de la reproducción de las aves con la fenología anual de sus presas principales, [ 4 ] [ 5 ] las interacciones entre la reproducción del pez arenque y el desove de los copépodos , [ 2 ] la relación entre la eclosión de los huevos de la polilla de invierno y el momento de la brotación de los robles , [ 6 ] y la relación entre la fenología reproductiva de los herbívoros con los pulsos de nutrientes en la vegetación. [ 7 ] [ 8 ]

Fósforo

Los hábitats árticos proporcionan un área excepcional durante los meses de verano para las aves migratorias que buscan reproducirse. En muchas áreas hay abundancia de artrópodos estacionales, un fotoperiodo prolongado de 24 horas y una escasez general de depredadores. [ 9 ] Las aves playeras y los paseriformes son dos de los grupos de aves con mayor diversidad de especies que dependen en gran medida de la presencia de artrópodos que forman enjambres en la superficie. Las aves playeras son un grupo de animales muy precoces que pueden moverse y alimentarse por sí mismos el día de su nacimiento. [ 10 ] Por el contrario, la mayoría de los paseriformes son altriciales, y los artrópodos capturados son alimentados por los padres hasta que alcanzan la madurez y se independizan. [ 10 ]

Los insectos de esta región también se caracterizan por tener un período de actividad visible muy corto. Muchos de ellos hibernan como larvas enterradas en el sedimento en estado de diapausa , esperando que la nieve se derrita y el hielo se libere de los estanques. [ 11 ] Una vez liberados, los animales pueden continuar su desarrollo, que puede durar hasta 7 años. [ 12 ] Los animales en su último año de desarrollo puparán después de un corto período de alimentación y formarán grandes enjambres de apareamiento efímeros en los que tendrá lugar la cópula. Poco después tendrá lugar la oviposición y el adulto morirá.

Muchas aves limícolas que se reproducen en el Ártico migran desde áreas donde la abundancia de crustáceos ricos en calorías no limita su desarrollo ni el almacenamiento de grasa. [ 13 ] La aparición de estos artrópodos debe estar altamente correlacionada con la puesta del nido de las aves migratorias para garantizar el éxito óptimo de la nidada. Las aves limícolas se encuentran bajo un estrés fisiológico extremo debido a la migración , lo que les obliga a inflar sus músculos pectorales como preparación, además de reducir su sistema digestivo . [ 14 ] Estas aves utilizan una estrategia de reproducción basada en la disponibilidad de alimento, por lo que, al llegar, no cuentan con suficientes reservas de grasa para iniciar la ovulación . Al llegar al Ártico, deben reconstruir su sistema digestivo y estar fisiológicamente preparadas para afrontar condiciones adversas. Esto requiere que encuentren una fuente abundante de presas y la aprovechen antes de poder poner una nidada. [ 14 ]

Si el ave llega con tiempo suficiente para recuperar estos recursos gastados y depositar su nidada con tiempo suficiente para que eclosione en el período en que la densidad de presas sea óptima, aumentará considerablemente la probabilidad de que esas crías tengan tiempo suficiente para desarrollarse antes de ser obligadas a regresar del Ártico. [ 14 ] De lo contrario, corren el riesgo de una mayor probabilidad de depredación del nido y una mayor posibilidad de que los polluelos no tengan tiempo suficiente para desarrollarse y, por lo tanto, no puedan volar de forma independiente de regreso a un clima más templado .

Desajuste

Las complicaciones de los cambios globales, como el cambio climático y otras actividades humanas, están lejos de ser comprendidas por completo. Ahora entendemos lo que nuestras acciones le están haciendo al planeta, pero aún estamos trabajando en los detalles de las innumerables formas en que nuestras acciones están alterando nuestros ecosistemas . Casi todos los ejemplos publicados de desajuste trófico están vinculados al cambio climático [ 15 ]. Sin embargo, las actividades humanas han impactado los ecosistemas globalmente y algunas de esas actividades podrían instigar el desajuste trófico. Un ejemplo seminal de desajuste trófico mediado por el ser humano que es globalmente relevante es entre los pulsos de recursos impulsados ​​por el fuego y las demandas reproductivas de los herbívoros. [ 7 ]. Los humanos han cambiado la temporada de incendios, lo que cambió el pulso de recursos en la vegetación de tal manera que ya no coincide con las demandas reproductivas de los herbívoros. [ 7 ]. Es importante destacar que es muy probable que el desajuste trófico mediado por el ser humano sea común, pero se necesita investigación adicional para identificar cuándo y por qué ocurre.

Por encima de los 60 grados de latitud, se prevé que las temperaturas aumenten 2,5  °C para mediados del siglo XXI. [ 16 ] También se proyecta que la temperatura media anual del aire aumentará 1  °C para 2020, entre 2 y 3  °C para 2050 y entre 4 y 5  °C para 2080. [ 17 ] Nuestro conocimiento científico actual aún tiene un largo camino por recorrer para comprender plenamente las implicaciones de estas proyecciones.

Los depredadores superiores deben coordinar sus actividades con sus presas inferiores inmediatas en el intercambio trófico . Un buen ejemplo de desajuste resultante es la polilla de invierno , que tiene un ciclo de vida bastante inusual que está altamente sintonizado con su entorno. Como adulta, despierta en el frío mes de noviembre, se aparea y luego vuelve a trepar al roble en el que estaba experimentando su metamorfosis para poner huevos que luego entrarán en un estado de diapausa. [ 6 ] Esos huevos comenzarán a desarrollarse en febrero y continuarán durante varios meses antes de llegar a un punto crucial en el que querrán eclosionar. Esta fecha de eclosión es muy importante, porque si eclosionan tan solo 5 días antes, morirán de hambre. [ 6 ] Además, si eclosionan dos semanas después, las hojas del roble de las que dependen desesperadamente habrán alcanzado concentraciones de tanino tan altas que no nutrirán adecuadamente a los animales. [ 6 ] Esto puede parecer una diferencia trivial, pero prolongará el tiempo durante el cual los animales se ven obligados a alimentarse y los deja vulnerables a una mayor depredación y riesgo de parasitismo . En los últimos años, esto es precisamente lo que se ha observado, y los mecanismos en los que se basa la fenología de los problemas respectivos de cada organismo se están viendo alterados por un cambio en el patrón climático y en el aspecto al que cada uno responde. [ 6 ]

Excepciones

Originalmente, se pensaba que el MMH se aplicaba solo a los alimentadores especializados , que dependían de un solo tipo de presa, aunque también puede estar impulsado por la calidad nutricional de diferentes tipos de presa. Por ejemplo, la mayoría de los ejemplos de coincidencia o desajuste dependen de la aptitud del depredador que depende de un solo recurso. [ 4 ] [ 6 ] [ 2 ] Sin embargo, incluso las especies más generalistas pueden sufrir desajustes fenológicos y/o nutricionales si su principal fuente de alimento es altamente estacional o varía en calidad a lo largo de períodos clave del ciclo anual, como la reproducción. [ 18 ] Por ejemplo, el papamoscas cerrojillo europeo provee a sus crías de más insectos voladores durante períodos de baja abundancia de orugas, pero esto afecta negativamente la condición de las crías. [ 19 ] En contraste, también se cree que la dieta generalista de la curruca silbadora Phylloscopus sibilatrix es la razón por la que no se observó ningún efecto en un desajuste entre la biomasa máxima de orugas y el éxito reproductivo. [ 20 ] Además, los depredadores y las presas deben depender de diferentes señales abióticas . [ 3 ] Los casos típicos también muestran que el depredador depende de una señal abiótica fija anual, y la presa tiende a usar una señal que varía de año en año (véanse las citas anteriores).

Véase también

Referencias

  1. ↑ Cushing DH (noviembre de 1969). "La regularidad de la temporada de desove de algunos peces" . ICES Journal of Marine Science . 33 (1): 81– 92. Bibcode : 1969ICJMS..33...81C . doi : 10.1093/icesjms/33.1.81 .
  2. 1 2 3 Cushing DH (1990). "Producción de plancton y fuerza de las clases de año en poblaciones de peces: una actualización de la hipótesis de coincidencia/desajuste". Advances in Marine Biology . 26. Elsevier: 249–293 . Bibcode : 1990AdMB...26..249C . doi : 10.1016/s0065-2881(08)60202-3 . ISBN 978-0-12-026126-0.
  3. 1 2 Durant J, Hjermann D, Ottersen G, Stenseth NC (2007-04-20). "El clima y la coincidencia o desajuste entre los requisitos de los depredadores y la disponibilidad de recursos" . Climate Research . 33 : 271–283 . Bibcode : 2007ClRes..33..271D . doi : 10.3354/cr033271 . hdl : 10852/37396 . ISSN 0936-577X . 
  4. 1 2 Visser ME, Noordwijk AJ, Tinbergen JM, Lessells CM (1998-10-07). "Las primaveras más cálidas provocan una reproducción inoportuna en los carboneros comunes (Parus major)" . Actas de la Royal Society de Londres. Serie B: Ciencias Biológicas . 265 (1408): 1867–1870 . doi : 10.1098/rspb.1998.0514 . ISSN 0962-8452 . PMC 1689367 .  
  5. ↑ Strode PK (agosto de 2003). "Implicaciones del cambio climático para las reinitas de madera de América del Norte (Parulidae)". Global Change Biology . 9 (8): 1137– 1144. Bibcode : 2003GCBio...9.1137S . doi : 10.1046/j.1365-2486.2003.00664.x . ISSN 1354-1013 . 
  6. 1 2 3 4 5 6 Visser ME, Holleman LJ (febrero de 2001). "Las primaveras más cálidas alteran la sincronía de la fenología del roble y la polilla de invierno" . Actas . Ciencias Biológicas . 268 (1464): 289– 294. doi : 10.1098/rspb.2000.1363 . PMC 1088605. PMID 11217900 .  
  7. 1 2 3 Lashley MA, Chitwood MC, Dykes JL, DePerno CS, Moorman CE (2022). "Desajuste trófico mediado por el ser humano entre el fuego, las plantas y los herbívoros" . Ecography . 2022 (3) e06045. Bibcode : 2022Ecogr2022E6045L . doi : 10.1111/ecog.06045 . ISSN 1600-0587 . S2CID 246994356 .  
  8. ↑ Michel ES, Strickland BK, Demarais S, Belant JL, Kautz TM, Duquette JF, et al. (2020). "La fenología reproductiva relativa y la sincronía afectan la supervivencia neonatal en un ungulado no precocial" . Functional Ecology . 34 (12): 2536– 2547. Bibcode : 2020FuEco..34.2536M . doi : 10.1111/1365-2435.13680 . ISSN 1365-2435 . OSTI 2279804. S2CID 224999810 .    
  9. ↑ Schekkerman H, Tulp I, Piersma T, Visser GH (febrero de 2003). "Mecanismos que promueven una mayor tasa de crecimiento en aves playeras árticas que en templadas". Oecologia . 134 (3): 332– 342. Bibcode : 2003Oecol.134..332S . doi : 10.1007/s00442-002-1124-0 . PMID 12647140 . 
  10. 1 2 Tulp I, Schekkerman H (marzo de 2008). "¿Ha aumentado la disponibilidad de presas para las aves árticas con el cambio climático? Retroproyección de la abundancia de artrópodos de la tundra utilizando el clima y la variación estacional" (PDF) . Arctic . 61 (1): 48– 60. doi : 10.14430/arctic6 . JSTOR 40513181 . 
  11. ↑ MacLean Jr SF, Pitelka FA (marzo de 1971). "Patrones estacionales de abundancia de artrópodos de la tundra cerca de Barrow". Arctic . 24 (1): 19– 40. Bibcode : 1971Arcti..24c3110M . doi : 10.14430/arctic3110 . JSTOR 40507795 . 
  12. ↑ Butler MG (enero de 1982). "Un ciclo de vida de 7 años para dos especies de Chironomus en estanques de la tundra ártica de Alaska (Diptera: Chironomidae)". Revista Canadiense de Zoología . 60 (1): 58– 70. Bibcode : 1982CaJZ...60...58B . doi : 10.1139/z82-008 .
  13. ↑ Meltofte H (1996). "¿Las aves limícolas africanas que invernan realmente se ven obligadas a migrar hacia el sur por la competencia de congéneres que invernan en el norte? Beneficios y limitaciones de la invernada en el norte frente a la del sur" (PDF) . Ardea . 84 ( 1–2 ): 31–44 .
  14. 1 2 3 Meltofte H, Høye TT, Schmidt NM (enero de 2008). "Efectos de la disponibilidad de alimento, la nieve y la depredación en el rendimiento reproductivo de las aves limícolas en Zackenberg". Advances in Ecological Research . 40 : 325–343 . Bibcode : 2008AdER...40..325M . doi : 10.1016/S0065-2504(07)00014-1 . ISBN 978-0-12-373665-9.
  15. ↑ Kharouba HM, Ehrlén J, Gelman A, Bolmgren K, Allen JM, Travers SE, et al. (mayo de 2018). "Cambios globales en la sincronía fenológica de las interacciones entre especies en las últimas décadas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 115 (20): 5211– 5216. Bibcode : 2018PNAS..115.5211K . doi : 10.1073/pnas.1714511115 . PMC 5960279. PMID 29666247 .   
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  18. ↑ Shipley JR, Twining CW, Mathieu-Resuge M, Parmar TP, Kainz M, Martin-Creuzburg D, et al. (marzo de 2022). "El cambio climático modifica el momento del flujo nutricional de los insectos acuáticos" . Current Biology . 32 (6): 1342–1349.e3. Bibcode : 2022CBio...32E1342S . doi : 10.1016 /j.cub.2022.01.057 . PMID 35172126. S2CID 246830106 .   
  19. ↑ Samplonius JM, Kappers EF, Brands S, Both C (septiembre de 2016). "El desajuste fenológico y los cambios ontogenéticos en la dieta afectan interactivamente la condición de la descendencia en un paseriforme" . The Journal of Animal Ecology . 85 (5): 1255– 1264. Bibcode : 2016JAnEc..85.1255S . doi : 10.1111/1365-2656.12554 . PMID 27263989 . 
  20. ↑ Mallord, JW, Orsman, CJ, Cristinacce, A., Stowe, TJ, Charman, EC, Gregory, RD (2017). "La flexibilidad dietética en un migrante de larga distancia en declive puede permitirle escapar de las consecuencias del desajuste fenológico con su suministro de alimento de orugas" (PDF) . Ibis . 159 (1): 76–90 . Bibcode : 2017Ibis..159...76M . doi : 10.1111/ibi.12437 .

Lecturas adicionales

  • Butler MG (1980). "Fenologías de emergencia de algunos quironómidos del Ártico de Alaska". En Murray DA (ed.). Quironómidos. Ecología, sistemática, citología y fisiología . Nueva York: Pergamon Press. pp. 307–314 . doi : 10.1016/B978-0-08-025889-8.50048-9 . ISBN  978-0-08-025889-8.
  • Foster RG, Kreitzman L (2009). Estaciones de la vida: los ritmos biológicos que permiten a los seres vivos prosperar y sobrevivir . New Haven: Yale University Press. p.  303. ISBN 978-0-300-11556-7.