Eco-Evo-Clim
In 2017 begins a new research project with the Canarian population of Eleonora’s falcon to study the ecological and evolutionary consequences of predator-prey mismatch due to environmental variations associated with climate change in the framework of Horizon 2020 Research and Innovation Program of the European Commission and based at the University of Amsterdam, The Netherlands.
Many predators temporarily adjust the peak of their offspring’s food demand with the peak abundance of their main prey (Durant et al. 2007). However, environmental variations such as rising temperatures may adversely affect predator-prey synchronization, which in turn can lead to declines in reproductive success and survival of populations of highly specialized predators. However, some predators may counteract these negative effects through ecological responses such as alteration of their distribution or plastic adjustment of their reproductive phenotype (laying date and reproductive effort).
The objective of this project is to determine how the environmental variations associated with climate change (variations in temperature and wind patterns) determine the mismatch of predator-prey synchrony and its consequences on population dynamics and variation of gene frequencies in a predator species with polymorphic coloration. To do this, we will use the population of Eleonora’s falcon breeding in the Canary Islands as a study system.
During the breeding season, the Eleonora’s falcon is highly specialized in hunting small migratory birds that hunt over the ocean when they head to their wintering quarters in Africa and are diverted from their route by the trade winds (Gangoso et al. 2013, Viana et al. 2016). Recent studies indicate that the magnitude and seasonality of these winds is changing as a result of rising temperatures and variations in pressure systems (e.g. North Atlantic Oscillation, NAO) (Sydeman et al. 2014). Likewise, the migration dates of prey passerine species are undergoing great variations in recent years (Jenni & Kéry 2003). All this can threaten the synchronization between predator-prey and, therefore, the long-term persistence of the Canarian population of Eleonora’s falcons.
In this project, the aim is to determine, firstly, the relationship between the environmental conditions (wind patterns) experienced during the breeding season and the availability of food (abundance of migratory passerines) and movement patterns of the falcons. For this, it is necessary to use precision tools. We will use high-resolution movement data obtained by GPS-dataloggers that will be placed in adult Eleonora’s falcons to compare the effort (maximum distances traveled and hunting areas) and success of hunting under different environmental conditions.
Second, we will determine the effects of environmental variations on the Eleonora’s falcon population dynamics and the role that genetic variation can play in the capacity of phenological adjustment and reproductive effort against potential predator-prey asynchrony. Previous studies indicate that the coloration in this species covaries with different phenotypic traits, such as the immune response (Gangoso et al. 2015a), reproductive strategies (Gangoso et al. 2015b) and resistance to blood parasites (Gangoso et al. 2016). We will determine if pairs of different color morphs can respond differently to environmental variations responsible for variations in food availability through long-term population monitoring.
To do this, it is necessary to have long series of precise data on basic reproductive parameters (date and of laying and clutch size, reproductive success and productivity) and physical condition of offspring over the years. We will determine if pairs of different morphs produce offspring with different physical condition by obtaining biometric data and biological samples (blood and ectoparasites) to perform different molecular analyzes. These data will be contrasted with the environmental variations experienced across years. Finally, we intend to study the effects of these environmental variations on the distribution of gene frequencies (morphs) in the population over time.
Eco-Evo-Clim
En 2017 comienza un nuevo proyecto de investigación con la población canaria de Halcón de Eleonor para estudiar las consecuencias ecológicas y evolutivas de la desincronización predador-presa debida a variaciones ambientales asociadas al cambio climático en el marco del Programa de Investigación e Innovación Horizonte 2020 de la Comisión Europea y basado en la Universidad de Ámsterdam, Holanda.
Muchos predadores ajustan temporalmente el pico de demanda de alimento de su prole con el pico de abundancia de su principal presa (Durant et al. 2007). Sin embargo, variaciones ambientales tales como el aumento de temperatura, pueden afectar negativamente a la sincronización predador-presa, lo que a su vez puede conducir a declives en el éxito reproductor y supervivencia de las poblaciones de predadores altamente especializados. Sin embargo, algunos predadores pueden contrarrestar estos efectos negativos mediante respuestas ecológicas como, por ejemplo, alteración de su distribución o ajuste plásticos de su fenotipo reproductor (fecha de puesta y esfuerzo reproductor).
El objetivo de este proyecto es determinar cómo las variaciones ambientales asociadas al cambio climático (variaciones de temperatura y patrones de viento) determinan el desajuste de la sincronía predador-presa y sus consecuencias sobre la dinámica poblacional y variación de frecuencias génicas en una especie de predador con coloración polimórfica. Para ello, utilizaremos como sistema de estudio la población de Halcón de Eleonor nidificante en las Islas Canarias.
Durante la época de reproducción, el Halcón de Eleonor está altamente especializado en la captura de pequeñas aves migratorias que cazan sobre el océano cuando estas se dirigen a sus cuarteles de invernada en África y son desviadas de su ruta por acción de los vientos alisios (Gangoso et al. 2013, Viana et al. 2016). Estudios recientes indican que la magnitud y estacionalidad de estos vientos está cambiando a consecuencia del incremento de temperatura y variaciones de las oscilaciones de presión (por ejemplo, la North Atlantic Oscillation, NAO) (Sydeman et al. 2014). Así mismo, las fechas de migración de las especies de paseriformes presa están experimentando grandes variaciones en los últimos años (Jenni & Kéry 2003). Todo ello puede amenazar la sincronización entre predador-presa y, por tanto, la persistencia a largo plazo de la población canaria de Halcón de Eleonor.
En este proyecto, se pretende determinar, en primer lugar, la relación existente entre las condiciones ambientales (patrones de vientos) experimentadas durante la época de cría y la disponibilidad de alimento (abundancia de paseriformes migratorios) y los patrones de movimiento de caza los halcones. Para ello, se hace necesaria la utilización de herramientas de precisión. Utilizaremos datos de movimiento de alta resolución obtenidos mediante GPS-dataloggers que serán colocados en ejemplares adultos de Halcón de Eleonor para comparar el esfuerzo (distancias máximas recorridas, áreas de campeo) y éxito de caza de los halcones ante distintas condiciones ambientales.
En segundo lugar, determinaremos los efectos de las variaciones ambientales sobre la dinámica de la población de Halcón de Eleonor y el papel que la variación genética puede desempeñar en la capacidad de ajuste fenológico y esfuerzo reproductor frente a la potencial asincronía predador-presa. Estudios previos indican que la coloración en esta especie covaría con distintos aspectos fenotípicos, tales como la respuesta inmune (Gangoso et al. 2015a), estrategias reproductivas (Gangoso et al. 2015b) y resistencia a parásitos sanguíneos (Gangoso et al. 2016). Determinaremos si las parejas de distinto morfo pueden responder de distinta manera a las variaciones ambientales responsables de las variaciones en la disponibilidad de alimento mediante el seguimiento a largo plazo de la población.
Para ello se hace necesario disponer de series largas de datos precisos sobre parámetros reproductivos básicos (fecha y tamaño de puesta, éxito reproductor y productividad) y condición física de la prole a lo largo de los años. Determinaremos si parejas de distinto morfo producen descendencia con distinta condición física mediante la obtención de datos biométricos y muestras biológicas (sangre y ectoparásitos) para realizar diferentes análisis moleculares. Estos datos serán contrastados con las variaciones ambientales experimentadas entre años. Por último, se pretende estudiar los efectos de dichas variaciones ambientales sobre la distribución de frecuencias génicas (morfos) en la población a través de los años.
Bibliografía
Durant, J.M., Hjermann, D.Ø., Ottersen, G., & Stenseth, N. C. (2007) Climate and the match or mismatch between predator requirements and resource availability. Clim Res 33: 271–283.
Sydeman, W. J., García-Reyes, M., Schoeman, D. S., Rykaczewski, R. R., Thompson, S. A., Black, B. A., & Bograd, S. J. (2014) Climate change and wind intensification in coastal upwelling ecosystems. Science 345(6192): 77-80.
Gangoso, L., López-López, P., Grande, J. M., Mellone, U., Limiñana, R., Urios, V., & Ferrer, M. (2013) Ecological specialization to fluctuating resources prevents long-distance migratory raptors from becoming sedentary on islands. PloS one 8(4): e61615.
Gangoso, L., Roulin, A., Ducrest, A. L., Grande, J. M., & Figuerola, J. (2015a) Morph-specific genetic and environmental variation in innate and acquired immune response in a color polymorphic raptor. Oecologia 178(4): 1113-1123.
Gangoso, L., Afán, I., Grande, J. M., & Figuerola, J. (2015b) Sociospatial structuration of alternative breeding strategies in a color polymorphic raptor. Behavioral Ecology arv058.
Gangoso, L., Gutiérrez-López, R., Martínez-de la Puente, J., & Figuerola, J. (2016) Genetic colour polymorphism is associated with avian malarial infections. Biology Letters 12(12): 20160839.
Jenni, L., & Kéry, M. (2003) Timing of autumn bird migration under climate change: advances in long–distance migrants, delays in short–distance migrants. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences 270(1523): 1467-1471.
Viana, D. S., Gangoso, L., Bouten, W., & Figuerola, J. (2016) Overseas seed dispersal by migratory birds. In Proc. R. Soc. B 283(1822): 20152406.
Eleonora's Falcon 