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19 febrero 2015 4 19 /02 /febrero /2015 16:45

"Lack of evolutionary adjustment to ambient temperature in highly specialized cave beetles", BMC Evolutionary Biology 2015

 

Los futuros cambios climáticos podrían comprometer la supervivencia de estas especies
Algunos escarabajos ya no pueden ajustarse a la temperatura ambiental

Las cuevas se convierten en el escenario ideal para comprobar cómo se adaptan sus habitantes en un ambiente sin variaciones importantes de temperatura. Las pruebas térmicas realizadas en el estudio, publicado en BMC Evolutionary Biology, revelan que dos especies de escarabajos adaptadas al medio subterráneo profundo no serían capaces de resistir a un cambio de temperatura de su hábitat.

UPF | | 19 febrero 2015

 

 

Figure 3.

 

Survival at different temperatures in the long term experiments. Bars show the median survival, and lines the standard deviation of the average. When specimens were alive at the end of the 7-day experiment, their survival was scored as 8. In brackets, temperature of the control of the respective species.

Rizzo et al. BMC Evolutionary Biology 2015 15:10   doi:10.1186/s12862-015-0288-2
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Una de las cuestiones fundamentales en biología evolutiva es la relación entre las características de las especies y las de los hábitats en los que viven. Es también una de las más difíciles de estudiar ya que en condiciones naturales las especies están expuestas a cambios continuos y a múltiples interacciones entre distintos factores.

Así, para poder relacionar el clima con las respuestas fisiológicas de los organismos es necesario tener en cuenta la posibilidad de utilizar distintos microhábitats, de cambios de los periodos de actividad diaria o estacional, o de comportamientos que puedan variar la exposición a las condiciones ambientales.

Una investigación, coordinada por Ignacio Ribera, director del laboratorio Water and Cave Beetle Evolution, en el Instituto de Biología Evolutiva (IBE) de la Universidad Pompeu Fabra y del CSIC, ha considerado las cuevas como un laboratorio natural, un escenario ideal para testar el ajuste a escala evolutiva de los organismos a su medio ambiente.

El trabajo se ha publicado en la revista BMC Evolutionary Biology y muestra cómo el medio subterráneo profundo es un ambiente homogéneo y simple, sin variaciones importantes de temperatura ni diarias ni anuales, con una humedad constante próxima a la saturación y con una comunidad empobrecida debido a la escasez de recursos.

En este ambiente tan estable y homogéneo, pero a la vez escaso en recursos, se supone que los organismos están sometidos a una fuerte presión selectiva para ajustar su tolerancia térmica a los límites de variabilidad del entorno.

Pruebas de tolerancia térmica en laboratorio

Para comprobar esta predicción los investigadores compararon la tolerancia térmica de dos especies de coleópteros especializados para la vida subterránea, pertenecientes a un linaje del Pirineo que colonizó el medio subterráneo durante el Mioceno. Una de las especies, Troglocharinus fonti, se encuentra en cuevas de los Pirineos a una temperatura entre 4 y 11°C. La segunda, T. ferreri, habita en la zona costera de la provincia de Barcelona desde el inicio del Plioceno temprano, a una temperatura de entre 14-16°C.

En todo este linaje de especies adaptadas al medio subterráneo profundo las especies han perdido su capacidad de ajuste a las temperaturas ambientales

Para efectuar las comparaciones los autores capturaron ejemplares vivos y los mantuvieron en el laboratorio en condiciones próximas a las naturales, para someterlos a diferentes pruebas de tolerancia térmica. Unos experimentos medían la resistencia a extremos de temperatura en un tiempo corto, enfriándolos o calentándolos mediante un cambio rápido de temperatura (1ºC/minuto) hasta llegar a su límite fisiológico de resistencia.

En otros experimentos se comprobó su supervivencia a más largo plazo (hasta siete días) a diferentes temperaturas (y siempre a una humedad próxima a la saturación), así como la posibilidad de que se aclimatasen mediante cambios más lentos (1ºC/48h) o manteniéndolos a temperaturas intermedias durante siete días.

Sin ajustes a la temperatura ambiente

Los resultados de la tolerancia térmica a corto plazo mostraron que las dos especies no tenían ningún mecanismo de resistencia a la congelación, y que su límite superior, alrededor de 50ºC, era parecido al de la mayoría de especies de insectos (y de otros metazoos) y probablemente determinado por la temperatura de desnaturalización de las proteínas.

Por el contrario, el límite térmico superior a largo plazo era mucho más bajo: en los dos casos (y en otras dos especies próximas que se estudiaron como controles) todos los ejemplares de las dos especies morían en menos de 48h a 23ºC, mientras que la supervivencia a 20ºC era próxima al 100%.

Estos resultados sugieren que en todo este linaje de especies adaptadas al medio subterráneo profundo las especies han perdido su capacidad de ajuste a las temperaturas ambientales, y mantienen un rango de tolerancia de entre temperaturas próximas a la congelación y unos 20-23ºC.

La estrategia más favorable desde un punto de vista evolutivo no ha sido la de ajustar su rango de tolerancia térmica a la temperatura del ambiente (lo que probablemente implica mecanismos metabólicamente costosos), sino la de abandonar todo tipo de regulación, puesto que el rango de temperaturas que podían soportar "por defecto" es más amplio que las temperaturas que han experimentado durante los últimos 20millones de años de su historia evolutiva.

Como ha comentado Ribera, coordinador del trabajo: "El trabajo tiene además otras dos implicaciones importantes: primero, mostrar que incluso en condiciones que podrían considerarse ideales para que se produzca un ajuste muy preciso entre límites fisiológicos y ambientales hay organismos que pueden tolerar temperaturas muy por encima de las que experimentan en su entorno natural; y segundo, que al haber perdido su capacidad de ajuste algunas de las poblaciones costeras de T. ferreri pueden estar ahora próximas a su límite fisiológico, lo que sumado a su reducida movilidad los colocaría en una situación comprometida frente a futuros cambios climáticos".

Referencia bibliográfica:

Rizzo, V., Sánchez-Fernández D., Fresneda, J., Cieslak, A., Ribera, I. (2015), "Lack of evolutionary adjustment to ambient temperature in highly specialized cave beetles", BMC Evolutionary Biology 2015, 15:10 doi:10.1186/s12862-015-0288-2.

 

http://www.agenciasinc.es/Noticias/Algunos-escarabajos-ya-no-pueden-ajustarse-a-la-temperatura-ambiental

 

Lack of evolutionary adjustment to ambient temperature in highly specialized cave beetles

Conclusions

In this manuscript we provide the first data on the thermal tolerance of terrestrial organisms strictly restricted to the deep subterranean environment, an ideal scenario for testing the long term adjustment of organisms to their environments. We hypothesise that these species have lost some of the physiological mechanisms related to thermal tolerance due to their likely metabolic cost in a stable environment but with severe resource restrictions. This has been possible because the "default" range (i.e. the thermal tolerance without added resistance mechanisms) was enough to allow them to survive in the constant environment of the caves through their evolutionary history. There are two main conclusions that could be inferred from our work: 1) even under what seem ideal conditions to expect a fine adjustment to temperature, other factors (in this case possibly the scarcity of resources) can override this adjustment, so that different taxa under different conditions may have similar broad tolerances; and 2) this should be a strong cautionary warning for studies trying to infer physiological tolerances from characteristics of the environment only, specially considering that in most cases organisms have many different ways to use the temporal and spatial heterogeneity of the habitat to accommodate their needs.

 

http://www.biomedcentral.com/1471-2148/15/10

 

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http://cholevidae.myspecies.info/category/cholevinae/cholevinae

http://cholevidae.myspecies.info/category/cholevinae/cholevinae/leptodirini/pholeuina/troglocharinus/troglocharinus-troglocharinus/-1

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Desde Casale et al, 2009:. "La subfamilia Cholevidae es un grupo de coleópteros Staphylinoidea que ha sido objeto de varios cambios en la taxonomía y la nomenclatura. Los Cholevidae estaban relacionados, durante el siglo XIX, a las familias Scaphidiidae o Anisotomidae; aunque, un solo género, (Leptodirus Schmidt, 1832) también se relacionó con la familia Scydmaenidae.


Desde el principio del siglo XX, los coleópteros Cholevidae se incluyeron entre los Silphidae, los sílfidos (Silphidae) una familia de coleópteros polífagos con más de 300 especies descritas. Ocurrió cuando Jeannel, en una serie de obras que culminan en una monografía (Jeannel 1936), separó la familia Catopidae (y otros familiares) de la Silphidae. De conformidad con el principio de prioridad, el nombre Catopidae fue cambiado recientemente a Cholevidae por Zwick (1979); este taxón está ampliamente tratado como una subfamilia (Cholevinae) de la familia Leiodidae, y se divide en varias tribus y subtribus (ver Newton 1998; Perreau 2000, 2008).


Desde las investigaciones de Casale et al, 2009:. se acepta que "Cholevidae viven en todos los continentes, la Antártida excluido, y están representados por pequeñas y medianas especies (0,8-9 mm)."
Schilthuizen et al, 2011, establecen:. "son de forma ovoide, marrón, gris o negro, y como adultos distinguibles sólo por sutiles diferencias en las proporciones de los artejos de las antenas, la forma del pronoto (placa dorsal del protórax), y los genitales (Jeannel, 1936); la identificación de las larvas es igualmente engorrosa (Zwick, comunicación personal). Un porcentaje significativo de Cholevidae son cavernícolas, y algunos son troglobíticos (cavernícolas) altamente especializados (como la subfamilia Leptodirinae) o habitantes especializados de nidos y madrigueras de mamíferos (por ejemplo, el género Choleva) ".
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http://en.wikipedia.org/wiki/Leptodirus_hochenwartii


Desde Casale et al, 2009: "La subfamilia Leptodirinae es la que tiene el mayor número de especies; se distribuye, con muy pocas excepciones, en la Región paleártica occidental. Los miembros de esta subfamilia son a menudo hipogeos, con capacidad de dispersión escasa, y han sido objeto de una fuerte diferenciación debida al aislamiento, lo que ha dado lugar a una alta tasa de endemicidad. Por otra parte, la subfamilia incluye algunas de las especies más adaptadas a la vida en hábitats subterráneos: Leptodirus hochenwarti Schmidt, 1832, es muy famoso, a menudo se cita en bioespeleología como la primera especie troglobítica descubierta y nominada ".


Desde Schilthuizen et al, 2011: "La mayoría de las especies, sin embargo, se encuentran por encima del suelo en la materia en descomposición, más comúnmente en cadáveres de animales, donde probablemente se alimentan predominantemente de esporas fúngicas (Peck, 1998; Betz, 2003). En las regiones templadas, se encuentran entre los grupos de insectos dominantes en los cadáveres de animales, tanto sobre el suelo (Anderson, 1996) como entre los cadáveres enterrados (VanLaerhoven, 1999). "

 

 

http://cholevidae.myspecies.info/category/cholevinae/cholevinae

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From Casale et al., 2009: “The Cholevidae are a group of Coleoptera Staphylinoidea which has undergone several changes in taxonomy and nomenclature. Cholevidae were related, during the XIXth century, to the families Scaphidiidae or Anisotomidae; a single genus (Leptodirus Schmidt, 1832) was also related to the Scydmaenidae. From the beginning of the last century they were included in the Silphidae when Jeannel, in a series of works culminating in a monograph (Jeannel 1936), separated the family Catopidae (and other families) from the Silphidae. In accordance with the principle of priority, the name Catopidae was recently changed to Cholevidae by Zwick (1979); this taxon is currently widely treated as a subfamily (Cholevinae) of the family Leiodidae, and is divided into several tribes and subtribes (see Newton 1998; Perreau 2000, 2008).

From Casale et al., 2009: “Cholevidae live in all continents, Antarctica excluded, and are represented by small and medium-sized species (from 0.8 to 9 mm).” From Schilthuizen et al., 2011: “They are ovoid in body shape, brown, grey or black, and as adults distinguishable only by subtle differences in the proportions of antennal articles, pronotal shape, and the genitalia (Jeannel, 1936); identification of the larvae is equally cumbersome (Zwick, personal communication). A significant percentage of Cholevidae are cave-dwellers, and some are highly specialized troglobitic elements (such as the subfamily Leptodirinae) or specialized inhabitants of mammal nests and burrows (e.g., the genus Choleva).”

From Casale et al., 2009: “The subfamily Leptodirinae is the one with the highest number of species; it is distributed, with very few exceptions, in the W-Palaearctic Region. Members of this subfamily are often hypogean, with scarce dispersal ability, and have undergone strong differentiation through isolation, which has resulted in a high endemicity rate. Moreover, the subfamily includes some of the species most adapted to life in subterranean habitats: Leptodirus hochenwarti Schmidt, 1832 is very famous, often being cited in biospeleology as the first troglobitic species ever to have been discovered and named.”

From Schilthuizen et al., 2011: “The majority of the species however are found above-ground on decaying matter, most commonly animal cadavers, where they probably feed predominantly on fungal spores (Peck, 1998; Betz, 2003). In temperate regions, they are among the dominant insect groups found on animal carcasses, both above-ground (Anderson, 1996) and buried (VanLaerhoven, 1999).”

 

 

Nicrophorus.vespillo.jpg

Picture taken in Commanster, Belgian High Ardennes . Species: Nicrophorus vespillo

http://en.wikipedia.org/wiki/Silphidae

 

La familia Silphidae pertenece al orden Coleoptera. Ellos se conocen comúnmente como escarabajos carroñeros o escarabajos enterradores y por lo general se asocian con la carroña, los hongos, y el estiércol. En el pasado, se incluyeron como miembros de la familia Agyrtidae. Esta familia tiene dos subfamilias, Silphinae y Nicrophorinae. La antena está formada por 11 segmentos y es capitada ( termina en un tosco mazo (club)) en el Nicrophorinae y tienen un mazo de forma más gradual y suave en Silphinae. Las subfamilias también difieren en el comportamiento. Los miembros de la subfamilia Silphinae muestran poca o ninguna atención a los menores y se reproducen en grandes carroñas.

 

Nicrophorus vespilloides colonizing a dead rodent.

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Published by Malcolm Allison H malcolm.mallison@gmail.com - en Ecología Planetaria FRONTERAS DE LA BIOLOGÍA
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  • : Ecología y sostenibilidad socioambiental, énfasis en conservación de ríos y ecosistemas, denuncia de impacto de megaproyectos. Todo esto es indesligable de la política y por ello esta también se observa. Ecology, social and environmental sustainability, emphasis on conservation of rivers and ecosystems, denounces impact of megaprojects. All this is inseparable from politics, for it, the politics is also evaluated.
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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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