A medida que las poblaciones de insectos disminuyen en todo el mundo en lo que algunos han llamado un «apocalipsis de insectos», los biólogos están desesperados por determinar cómo las criaturas de seis patas están respondiendo a un mundo de calentamiento y predecir a los ganadores y perdedores a largo plazo.
Un nuevo estudio de los saltamontes de Colorado muestra que, si bien las respuestas son complicadas, los biólogos tienen gran parte del conocimiento que necesitan para hacer estas predicciones y prepararse para las consecuencias.
The Hallazgos, publicado el 30 de enero en la revista PLoS biologíaVen gracias al descubrimiento fortuito de 13,000 saltamontes, todos recolectados del mismo sitio de la montaña de Colorado entre 1958 y 1960 por un biólogo de la Universidad de Colorado Boulder (Cu Boulder). Después de la muerte prematura de ese científico en 1973, la colección fue rescatada por su hijo y donada al Museo CU, donde languideció hasta 2005, cuando César Nufio, entonces un tipo postdoctoral, lo redescubrió. Nufio se propuso curar la colección e iniciar un resurgimiento de los mismos sitios para recolectar más saltamontes.
Los insectos recién recolectados permitieron a Nufio y sus colegas: Caroline Williams de la Universidad de California, Berkeley, Lauren Buckley de la Universidad de Washington en Seattle y la compañera postdoctoral Monica Sheffer, que tiene una cita en ambas instituciones, para evaluar el impacto de Cambio climático en los últimos 65 años en los tamaños de seis especies de saltamontes. Debido a que los insectos son de sangre fría y no generan su propio calor, las temperaturas y las tasas de desarrollo y el crecimiento del cuerpo son más sensibles al calentamiento en el medio ambiente.
A pesar de muchas especulaciones de que los animales disminuirán en tamaño para disminuir el estrés por calor a medida que el clima se calienta, los biólogos descubrieron que algunas de las especies de saltamontes en realidad se hicieron más grandes durante las décadas, aprovechando una primavera anterior para engordarse en la vegetación. Esto funcionó solo para especies que pasan el invierno como juveniles, una etapa llamada diapausa ninfal, y por lo tanto puede obtener una ventaja al marcar en la primavera. Las especies que eclosionan en la primavera de los huevos puestos en el otoño, los pañales de huevos, no tenían esta ventaja y se hicieron más pequeñas a lo largo de los años, probablemente como resultado de que la vegetación se seca antes.
«Esta investigación enfatiza que ciertamente habrá especies que son ganadores y perdedores, pero los subgrupos dentro de esas poblaciones de especies, dependiendo de su contexto ecológico o ambiental, tendrán diferentes respuestas», dijo Sheffer.
Los autores del nuevo estudio predijeron gran parte de esto en función de los ciclos de vida de los saltamontes y las condiciones ambientales en el sitio.
«Nos sentamos y observamos todo lo que se sabía sobre el sistema, como los gradientes de elevación y cómo eso debería modificar las respuestas y cómo los diferentes saltamontes podrían responder, con toda la riqueza de información que sabíamos sobre su historia natural. Y aunque no todos nuestros nuestros nuestros nuestros nuestros nuestros saltamontes Se apoyaron las predicciones, muchas de ellas fueron en realidad «, dijo Williams, el presidente de John L. y Margaret B. Gompertz en biología integradora en UC Berkeley.
«Comprender qué especies probablemente sean ganadores y perdedores con el cambio climático han sido realmente desafiantes hasta ahora», dijo Buckley. «Esperemos que este trabajo comience a demostrar algunos principios por los cuales podemos mejorar las predicciones y descubrir cómo responder adecuadamente a los cambios en el ecosistema derivado del cambio climático».
Saltamontes rescatados
La colección de saltamontes de 65 años fue reunida por el entomólogo Gordon Alexander de CU Boulder sobre tres veranos. No solo recolectó y montó las muestras de las parcelas en las montañas rocosas cerca de Boulder, sino que también documentó el momento de seis etapas de vida diferentes de los saltamontes. Su muerte en un accidente aéreo en 1973 dejó los especímenes, fijados en filas ordenadas en 250 cajas de madera, en el limbo hasta que Nufio los encontró en 2005 y reconoció su valor si pudieran compararse con los saltamontes hoy.
Las colecciones de museos se han vuelto invaluables para los estudios a largo plazo sobre los efectos del cambio climático, según lo ejemplificado por una encuesta de mamíferos, aves, reptiles y anfibios realizados entre 1904 y 1940 por Joseph Grinnell del Museo de Vértebra de UC Berkeley. Los recientes resurgios de las mismas áreas 100 años después que Grinnell visitó ayudó a los biólogos a documentar los efectos del cambio climático en la vida silvestre de California.
Nufio y muchos otros finalmente recolectaron alrededor de 17,000 nuevas especímenes de saltamontes de los mismos sitios o sitios similares alrededor de Boulder. Si bien el nuevo artículo es el primero en informar los cambios en el tamaño de Grasshopper entre 1960 y 2015, los autores aprovecharon estudios previos en el laboratorio y de las parcelas experimentales para comprender por qué encontraron los patrones que hicieron.
Los insectos eran de un gran grupo de saltamontes no descriptivos en la familia Acididae que son los llamados saltamontes de cuernos cortos. La mayoría eran pasajeros generalizados, aunque algunos especializados en pastos. Dos especies (Eritettix simplex y Xanthippus corallipes) eran diapausadores ninfales, logrando la edad adulta tan pronto como mayo; dos (Aeropedellus clavatus y Melanoplus boulderensis) eran pañales de huevo temprano, maduros a mediados de junio; y dos (Camnula pelucida y Melanoplus sanguinipes) Eran diapausores de huevo al final de la temporada, madurando a fines de julio.
Los investigadores encontraron que los diapausadores ninfales aumentaron de tamaño a elevaciones más bajas, alrededor de 6,000 pies, mientras que los emergentes tempranos y tardíos de los huevos de invierno disminuyeron de tamaño durante las décadas en estas elevaciones.
«Para aquellos que salen a fines de agosto, cuando es muy crujiente y seco y obtenemos temperaturas muy calientes, vimos los impactos más negativos del cambio climático», dijo Williams.
Sin embargo, una cosa que sorprendió a los investigadores fue que ninguna de las especies aumentó en tamaño a elevaciones más altas, hasta aproximadamente 13,000 pies, a pesar del hecho de que el calentamiento de verano debido al cambio climático es mayor en elevaciones más altas. Esto puede deberse a que, a elevaciones más altas, la nieve inhibe el eco de la temporada temprana, reduciendo el suministro de alimentos. Los resultados confirman lo que el equipo encontró cuando enjauló a los saltamontes en varias elevaciones para ver cómo se adaptaron a los cambios de elevación en el calor y la sequedad.
«Los datos son consistentes con los saltamontes, ya sea que puedan aprovechar el calentamiento al crecer y salir antes, o para que los saltamontes experimenten estrés y se hagan más pequeños», dijo Buckley.
Otros experimentos realizados por Buckley en mariposas muestran algunas de las mismas tendencias.
«Encontramos un mensaje bastante similar con las mariposas, lo cual es esperanzado para mí, ya que si podemos considerar algunos principios biológicos básicos, realmente aumentamos nuestra capacidad de predecir las respuestas del cambio climático», dijo.
El equipo continúa su colaboración para comprender los cambios metabólicos, bioquímicos y genéticos que subyacen a los cambios de tamaño.
«El uso de esas colecciones de museos nos permitió retroceder en el tiempo para comparar exactamente los mismos sitios: no hubo ningún cambio en el uso de la tierra durante este período de calentamiento de 60 años, usando exactamente la misma metodología», dijo Williams. . «Tener esos especímenes históricos únicos nos permitió mirar los cambios a través del tiempo».
Otros coautores del estudio son Julia Smith de la Universidad de Washington; Simran Bawa de UC Berkeley; y Ebony Taylor, Michael Troutman y Sean Schville de la Universidad de Wisconsin, Madison. El trabajo fue apoyado por la National Science Foundation (DEB-1951356, DEB-1951588, DEB-1951364).
