El fenotip de la papallona blanqueta ‘Pieris napi’ com a biomarcador de la vulnerabilitat dels insectes al canvi global (Ecologia mediterrània, 48/2018)

En més d’una ocasió hem parlat de treballs de recerca del grup de Josep Peñuelas, de la Unitat d’Ecologia Global de la Universitat Autònoma de Barcelona. Així fa un parell d’anys comentàvem l’avaluació que feien Campioli et al. dels mètodes biomètrics en l’estimació del balanç de carboni dels boscos, i l’any passat llegíem un article de Liu et al. sobre un experiment de 17 anys de durada al Garraf sobre les relacions entre precipitació i estructura de les comunitats vegetals. El concepte d’ecologia global s’associa estretament al de canvi global o, potser més aviat, canvis globals. Com diu el programa de Peyu, Albert Pla i Quimi Portet, “La natura és sàvia” o, si més no, ho sembla. En el quart episodi d’aquest programa les protagonistes eren les papallones dels Aiguamolls de l’Empordà. En aquest episodi, alhora que es remarcava la diversitat de papallones s’assenyalaven la qüestió, ben percebuda popularment, d’un declivi d’aquesta diversitat en els darrers 30 anys. Arreu de la Mediterrània, s’ha reportat declivis en les poblacions de papallones, particularment les de menor freqüència. Hom ha atribuït a aquests “canvis globals”, però rarament hom té per a cada espècie concreta un esquema sobre les relacions entre els factors paisatgístics i climàtics i el declivi. Una de les espècies de papallona més freqüents és la Pieris napi (Linnaeus, 1758), la blanqueta perfumada. També el canvi global sembla haver tingut un impacte en les poblacions de Pieris napi, de forma que els individus d’aquesta espècie tendirien a ésser més petits de cos i d’envergadura. Jofre Carnicer, de la Unitat d’Ecologia Global, ha encapçalat una recerca sobre l’aplicació del fenotip de Pieris napi com a biomarcador dels canvis globals, particularment en relació a les temperatures i a les precipitacions. En un article a la revista Journal of Animal Ecology (editada per la British Ecological Society), Carnicer et al. expliquen la vulnerabilitat de les poblacions de lepidòpters a sequeres perllongades a diversos factors ecològics (la poca protecció tèrmica de la vegetació, els canvis en la morfologia i fisiologia foliars, etc.). El principal motor de la reducció de les poblacions de papallones es trobaria en sequeres estivals recurrents que afecten els períodes de creixement de les erugues.

Biomarcadors fenotípics d’impactes climàtics

Jofre Carnicer és professor d’ecologia del Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals de la Universitat de Barcelona. També és investigador de la Unitat d’Ecologia Global del Centre de Recerca d’Ecologia i Aplicacions Forestals (CREAF), institució compartida per la Universitat Autònoma de Barcelona i el Centre Superior d’Investigacions Científiques (CSIC).

Constantí Stefanescu és investigador associat de la Unitat d’Ecologia Global del CREAF i treballa també al Museu de Ciències Naturals de Granollers. És des del Museu de Granollers, que Stefanescu coordina el Pla de Seguiment de Ropalòcers de Catalunya (CBMS).

Maria Vives-Ingla és tècnica del CREAF. Carlos López també ho és, com a analista de sistemes d’informació geogràfica.

Sofia Cortizas és investigadora del Departament d’Ecologia de la UB.

Christopher Wheat és professor associat de genètica de poblacions del Departament de Zoologia de la Stockholms universitat.

Roger Vila dirigeix el Laboratori de Diversitat i Evolució de Papallones de l’Institut de Biologia Evolutiva, centre compartit pel CSIC i la Universitat Pompeu Fabra, a Barcelona.

L’ecofisiòleg Joan Llusià Benet és investigador de la Unitat d’Ecologia Global del CREAF.

Josep Peñuelas és investigador del CREAF.

L’objecte d’aquesta recerca eren els trets fenotípics plàstics de Pieris napi, considerada una espècie model en l’ecofisiologia de les papallones. Aquests trets constitueixen una resposta fisiològica a les condicions ambientals locals. Carnicer et al. volien saber si alguns d’aquests trets, que depenen per exemple de si les erugues es desenvoluparen un ambient relativament protegit de les oscil·lacions tèrmiques o no, poden funcionar com a biomarcadors fiables de la vulnerabilitat de les papallones a l’impacte de temperatures extremes.

Per tal de descriure el grau d’exposició tèrmica de les poblacions d’insectes, Carnicer et al. exploren múltiples fonts d’informació:
– mesures integrades del tamponament tèrmic de l’hàbitat, és a dir de com l’hàbitat on es desenvolupen els insectes són més o menys protegits de les oscil·lacions de la temperatura ambiental.
– mesures de l’amplificació tèrmica de l’hàbitat.
– mesures de la transpiració de les plantes on creixen larves o adults.
– estimació experimental del temps de mort tèrmica (el temps que triguen els insectes a morir en ésser exposats a una determinada temperatura extrema).
– valoració del comportament d’evitació tèrmica, és a dir del comportament de l’insecte per apartar-se de zones exposades tèrmicament.
– la plasticitat de trets induïbles o modificables tèrmicament.

Carnicer et al. feren aquestes anàlisis integratives en quatre poblacions diferents de P. napi, dues d’elles en declivi demogràfic.

La massa corporal i l’envergadura com a trets fenotípics plàstics en P. napi

La mida corporal de P. napi és, fins a cert punt, un tret fenotípic plàstic, és a dir que, més enllà de la influència del genotip, l’ambient on es desenvolupa l’eruga determinarà tant la massa corporal com l’envergadura (la distància de les ales desplegades de punta a punta).

Carnicer et al. mostren que aquests trets fenotípics plàstics són uns biomarcadors fiables de la vulnerabilitat a condicions tèrmiques extremes. Per exemple, l’envergadura és fortament reduïda en poblacions exposades tèrmicament durant períodes de sequera estival. La massa corporal, d’altra banda, també respon a l’exposició tèrmica extrema en aquesta i en altres condicions.

En experiments de cria de laboratori es mostra com temperatura elevades afecten el creixement larval i es tradueixen, ja en la fase adulta, amb una reducció de la mida de les ales.

En termes generals, la massa corporal i la mida de les ales constitueixen uns biomarcadors tèrmics de la vulnerabilitat de les poblacions. Com més exposada és una població a les oscil·lacions tèrmiques, més petits són els adults. L’escalfament global contribueix a aquesta vulnerabilitat.

Les poblacions de terra baixa són més exposades

De les quatre poblacions estudiades, Carnicer et al. troben diferències segons l’alçada respecte del nivell de mar de les localitats respectives. Així doncs, les poblacions de P. napi de localitats d’una certa elevació troben un cert refugi entre les plantes hoste davant de les condicions tèrmiques extremes.

En les terres baixes, l’efecte tamponador tèrmic de la vegetació és sis vegades inferior al de les terres d’altitud mitjana. D’aquesta manera, en les zones baixes, el creixement larval té lloc a temperatura força més elevades en les zones d’altitud mitjana, ja no tan sols per un efecte obvi de la temperatura ambiental sinó també per la menor protecció contra la calor que ofereixen les plantes nutrícies on creixen les larves de P. napi.

El contrast entre altituds és sobretot marcat en el pic de la sequera estival. Llavors les plantes hostes de baixa altitud mostren una menor qualitat nutricional (presenten una ratio C/N més elevada), una menor taxa de transpiració foliar i una senescència completa de les parts aèries. Així les larves que creixen en aquestes plantes queden desprotegides i són exposades a una calor que pot afectar-ne la supervivència.

Sequera estival i vulnerabilitat de les poblacions de papallones

Carnicer et al. conclouen que la vulnerabilitat de poblacions de P. napi a períodes de sequera perllongada s’associa a múltiples factors ecològics coincidents i interrelacionats. Una sequera perllongada limita els efectes tamponadors de la temperatura per part de la vegetació on viuen i mengen les erugues. La resposta de les plantes a la sequera es vehicula a través d’una reducció de la transpiració i, en conseqüència, hi ha un augment de la temperatura superficial de les fulles. Les plantes s’agosten i, alhora, el seu contingut relatiu de nitrogen disminueix.

Seria, doncs, a través d’uns estius més calorosos i més eixuts que el canvi global actuaria detrimentalment damunt de les poblacions de papallones dels ecosistemes mediterranis.

Lligams:

Phenotypic biomarkers of climatic impacts on declining insect populations: a key role for decadal drought, thermal buffering and amplification effects and host plant dynamics. Jofre Carnicer, Constantí Stefanescu, Maria Vives-Ingla, Carlos López, Sofia Cortizas, Christopher Wheat, Roger Vila, Joan Llusià, Josep Peñuelas. J. Anim. Ecol. doi: 10.1111/1365-2656.12933 (2018).

 

Arxivat a Ciència i Tecnologia

Podeu escriure el vostre comentari aquí:

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google+ photo

Esteu comentant fent servir el compte Google+. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir els comentaris brossa. Apreneu com es processen les dades dels comentaris.

%d bloggers like this: