¿Podrán los animales adaptarse al cambio climático a tiempo?

El 28 de junio, Anne Charmantier se dispuso a revisar sus enormes páridos, una especie de pájaro cantor nativo de Europa, con la esperanza de encontrar pollitos sanos y ágiles.

A medida que iba abriendo las puertas de los nidos de madera para estudiar estas aves, la quietud del nido comenzó a perturbarla. Miró hacia el interior de los nidos y se encontró con una trágica escena: todos los pollitos estaban muertos. Como ecologista evolutiva del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia, Charmantier ha estudiado páridos durante 15 años, el tiempo suficiente para saber que esto no era normal.

La culpable: una ola de calor que se extendió por Europa a finales de junio. En Montpelier, donde estudió los nidos, las temperaturas superaron los 43 grados centígrados, un récord impresionante.

"El calor que se sintió no tuvo precedentes", afirma Charmantier. "Fue realmente una locura".

Aunque esto es solo una anécdota, los científicos predicen que las olas de calor extremas cada vez serán más comunes con el cambio climático, lo que acarreará enormes consecuencias para la supervivencia de algunas poblaciones.

La pregunta que atormenta a los científicos es la siguiente: ¿el cambio climático está ocurriendo demasiado rápido y los animales no logran adaptarse a tiempo para salvarse ellos mismos y a sus crías?

"El cambio climático es una de las principales amenazas para la biodiversidad y la sociedad humana en el próximo siglo", sostiene Thomas Reed, un ecologista evolutivo de University College Cork. "Las poblaciones deberán evolucionar para sobrevivir”. 

Reproducción temprana

Algunos científicos como Charmantier y Reed están estudiando cómo responderán los animales de todo el mundo a un nuevo entorno modificado por el cambio climático. El calentamiento de las temperaturas del aire y del agua, el aumento del nivel del mar, el aumento de la intensidad de la tormenta y la desaparición del hielo crean un planeta completamente diferente para una enorme cantidad de especies que se han adaptado a condiciones específicas.

En múltiples estudios se ha analizado cómo será el futuro de las diferentes especies frente al cambio climático, pero un estudio publicado en junio en Nature Communications realizó un metanálisis, para el cual se reunió la totalidad de los datos a fin de ofrecer una conclusión más amplia.

Viktoriia Radchuk, autora principal del estudio, revisó más de 10.000 resúmenes de estudios publicados para identificar fragmentos de datos que pudieran incluirse en el análisis.

Los investigadores se centraron en la investigación de taxones más allá de las plantas (anfibios, mamíferos, aves, reptiles e insectos), lo que permitió a los investigadores establecer una tendencia en relación con el aumento de las temperaturas en esos lugares de estudio.

Un planeta con temperaturas más altas desata efectos en cascada en un entorno terrestre: las temperaturas se mantienen más cálidas por la noche, los árboles desprenden zarcillos de hojas verdes y los insectos comienzan su frenética danza de apareamiento. La abundancia de hojas nuevas de color amarillo verdoso y flores recién nacidas proporciona un festín para las orugas hambrientas. Estas pequeñas orugas acaban en las bocas necesitadas de las crías de pájaros.

Con el cambio climático, la primavera llega antes, y esto trae consecuencias para los animales. El equipo de Radchuk encontró una fuerte relación entre el momento en que ocurren los acontecimientos fundamentales del ciclo de vida, como la reproducción, y el patrón de calentamiento: los animales generalmente adelantan su reproducción para emparejarse con el avance del calentamiento.

En promedio, a lo largo de medio siglo, las aves han adelantado su puesta de huevos casi dos semanas. Teniendo en cuenta que muchos pájaros pequeños pueden criar a sus crías en aproximadamente un mes, dos semanas representa una gran cantidad de tiempo.

“Si las aves no se adelantan, entonces los polluelos llegarán mucho después de que las orugas se hayan ido. Y así, se morirán de hambre”, sostiene Charmantier.

Sabiendo que hubo calentamiento durante los estudios, y que los animales pudieron reproducirse antes, el equipo se preguntó si los animales podrían evolucionar con el clima cambiante. El conjunto de estudios con esa especificidad de datos se redujo a 13 especies, y casi todas eran aves.

Los investigadores buscaron comprender los casos en los que pudieran "ser testigos de la evolución en acción ... que sucede al cabo de unas pocas generaciones", afirma Charmantier.

La evolución puede suceder muy rápido, a lo largo de unos pocos años, o puede ser un proceso más lento. En los insectos que se reproducen mucho más rápido, la evolución puede ocurrir más rápido, mientras que las aves y los mamíferos de vida más larga, por lo general, estos procesos ocurren a un ritmo más lento.

La selección natural es solo una fuerza que impulsa la evolución. Según explicó Charmantier, para que ocurra la selección natural, se debe contar con individuos favorecidos, esto es, que tengan una habilidad particular, como la habilidad de comenzar a reproducirse antes. Si la reproducción temprana significa que los padres pueden reproducir más crías -y esto se vincula con un gen-, eso significa que la selección natural está trabajando para lograr una reproducción más temprana.

El equipo descubrió pruebas de selección para la mayoría de las especies en lo que se refiere a la reproducción más temprana frente al clima más cálido. "Pero (la evolución) nunca será lo suficientemente rápida si la comparamos con la predicción climática", afirma Charmantier.

Las aves tendrían que adelantarse mucho más para poder garantizar que una población se mantenga estable.

Esos animales que no pueden adaptarse al aumento de las temperaturas y retrasar la reproducción, como el corzo y las ardillas de tierra colombinas, tienen demasiadas crías. Según Reed, coautor del estudio de Nature Communications, si un animal no puede adaptarse, la población local acabará extinguiéndose.

Reed afirma que el estudio es una pequeña muestra de lo que ocurre con todas las poblaciones y animales. Los generalistas que comen diferentes tipos de alimentos o habitan una amplia gama de hábitats podrían ser más resistentes al cambio climático.

Jeremy Cohen, becario postdoctoral de la University of Wisconsin, que no participó en el estudio, no cree totalmente que se trate de un caso explícito de una respuesta evolutiva. "Las aves pueden estar reaccionando rápidamente frente a lo que sucede en el clima, y no desarrollando una adaptación evolutiva a lo largo de las generaciones", sostiene Cohen.

Ya que otros estudios anteriores han notado que los cambios en las épocas de migración y la reproducción se vinculan con temperaturas más cálidas, los cambios sugieren que se trata, principalmente, de una respuesta conductual. Los científicos necesitarían datos genéticos de alta calidad de los individuos de una determinada población para demostrar que los genes que ordenan a un ave que se reproduzca antes de tiempo aparecerán en la siguiente generación. Cohen señaló que otros cambios de tipo morfológico, como el tamaño del cuerpo, habrían sido pruebas más convincentes de una respuesta evolutiva al cambio climático.

"Es una evaluación muy exhaustiva y realmente valiosa", sostiene Jeffrey Lane, ecólogo evolutivo de la University of Saskatchewan, que no participó en el estudio. "El mayor descubrimiento es que los animales no pueden seguir el ritmo".

Los datos del estudio de Nature Communications provienen principalmente de climas templados en los Estados Unidos y Europa, que tienen los datos continuos más extensos. Los trópicos y el Ártico constituyen una gran incógnita. Pero los investigadores se encuentran trabajando para llenar esos vacíos.

Hasta el Ártico

Los investigadores que estudian detenidamente una población animal durante años han reunido ese tipo de datos genéticos para saber si los animales realmente están evolucionando con el cambio climático, y la respuesta hasta ahora no es afirmativa.

En una pequeña isla de banco de arena en el Ártico, el Cepphus mandtii​ se está reproduciendo antes para poder seguir el ritmo del derretimiento del hielo. George Divoky ha documentado cambios a lo largo de más de 47 años en esta pequeña ave marina que vive en el extremo norte de su área de distribución, a medida que el hielo marino ha ido desapareciendo año tras año, y cada vez más rápido.

Otra característica sorprendente del cambio climático en esta pequeña colonia: los osos polares ahora visitan el banco de arena y tratan de comer bocadillos de Cepphus mandtii. Los investigadores deben dormir detrás de una cerca electrificada porque el número de osos polares es cada vez mayor.

Esta especie ártica "está adelantando su época de puesta de forma correcta", sostiene Drew Sauve, estudiante de doctorado de la Queen’s University en Ontario. "Pero parece que esto no alcanza".

Sauve estaba interesado por averiguar si había algún vínculo genético: ¿las aves que se reproducen antes tienen más éxito reproductivo y se lo transmiten a sus crías? Los investigadores conocen todas las aves de la isla, y su árbol genealógico, lo que les permite evaluar la selección de la reproducción temprana.

En julio, los investigadores informaron en Functional Ecology que encontraron pocas pruebas de un efecto genético. La reproducción temprana parecía ser, más bien, la consecuencia de que las aves respondían a señales ambientales.

"Es muy probable que no se trate de una respuesta evolutiva, y que los animales ni siquiera cuenten con ese potencial", sostiene Sauve.

Puede ser que estas aves hayan experimentado en el pasado una fuerte selección para reproducirse durante este período y ahora no tengan una gran flexibilidad para modificar el momento de su reproducción.

Cambio climático y fenómenos extremos

La forma en que los animales se adaptan a las altas temperaturas es solo una parte del asunto. El impacto que tienen los fenómenos naturales extremos en los animales, como la ola de calor de Francia, debe estudiarse más a fondo.

Según indica Charmantier, hay otros factores que incidieron en la muerte masiva de los páridos, como el "efecto isla de calor", que significa que las ciudades tienden a tener una mayor temperatura que las áreas circundantes. En un bosque de robles cercano en el sur de Francia, donde las temperaturas se mantuvieron más estables, murieron menos polluelos.

Estos eventos de calor extremo podrían tener un gran efecto en la selección. Pero algunas de las crías deberían sobrevivir tras un evento extremo para que esos genes beneficiosos se transmitan al resto de la población. Si una ola de calor extrema extermina a la totalidad de los individuos, lógicamente, no habrá selección natural.

Según Charmantier, lo que sí podemos afirmar es que estos "fenómenos climáticos extremos están exigiendo una nueva forma de selección. Esperamos que esto origine una nueva evolución, pero sabemos que cualquier evolución será demasiado lenta en comparación con el ritmo del cambio climático".