Cómo vuelan los pájaros desde hace 120 millones de años. La actividad de la proteína SHH en el tercer día de incubación es clave para el desarrollo de las plumas.

Un colibrí busca miel en la zona de Guápiles, al este de San José (Costa Rica).JEFFREY ARGUEDAS / EFE

El vencejo común puede vivir en el aire, sin posarse, durante casi un año. El colibrí tiene un vuelo comparable al de una mosca. Son las dos especies en las cuales piensa Juan Benito, experto en la evolución de las aves e investigador del departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge, cuando se le pregunta por los pájaros que mejor cumplen esta hazaña. “Se me hace complicado imaginar que se pueda llegar a volar mejor. Estas dos aves no han cambiado mucho en 50 millones de años. El sistema muscular ya ha avanzado mucho desde los dinosaurios voladores. Creo que es la estructura de vuelo definitiva”, comenta.

Esta estructura en cuestión se prepara desde los primeros momentos de incubación del embrión de pollo gracias a señales moleculares de la proteína Sonic Hedgehog (SHH). Las células recuerdan la información recibida para proceder al desarrollo cuando es el momento adecuado. Tanto la posición como la morfología de las plumas se forma gracias a la expresión de esta proteína en torno al tercer día de incubación que dura unos 20 días en total, cifra que varía en función de la especie. Un estudio publicado en la revista Development demuestra que el mismo sistema desarrolla el esqueleto del pájaro y sus plumas, para lo que la SHH juega un papel fundamental.



Una fragata común vuela sobre las playas de Cartagena (Colombia) que permanecen cerradas a causa de la pandemia de coronavirus. Una fragata común vuela sobre las playas de Cartagena (Colombia) que permanecen cerradas a causa de la pandemia de coronavirus. RICARDO MALDONADO ROZO / EFE

Marian Ros, investigadora del Instituto de Biomedicina y Biotecnologı́a (CSIC-SODERCAN) de la Universidad de Cantabria y coautora del trabajo, explica que lo más sorprendente fue que, al impedir la señalización de SHH mediante el uso de una droga, no se formaban las plumas de vuelo, es decir, las más complejas, fuertes y largas que constituyen una gran estructura para permitir los primeros impulsos del animal y mantenerlo en el aire.

Esta proteína no es exclusiva de los pájaros y mucho menos de las plumas. Es un elemento genético esencial en la formación de las extremidades de todos los tetrápodos. “Ya se sabía mucho de cómo SHH influye en la formación de los dedos. Es responsable de la graduación y de que cada dedo de la mano sea diferente, pero no se sabía que tenía un papel tan importante para las plumas de vuelo y que mandaba una función adicional", explica la experta. En la evolución de especies, cuando un mecanismo funciona para algo, se suele reutilizar. "Es muy probable que estuviera ya en uso para que los dedos sean diferentes y ahora confirmamos que se utiliza también para hacer plumas más especiales y más grandes”, estima Ros.

El primer dinosaurio que voló se llamaba ‘Archaeopteryx’ y tenía plumas de vuelo idénticas a las de las aves actuales hace 150 millones de años Las plumas son el tejido clave del vuelo y la mayor ventaja de las aves sobre otros animales voladores. Aunque la forma del ala ayude, que el ambiente favorezca el movimiento o que la estructura muscular del animal sea más o menos potente, cada pluma se controla de manera independiente y permite modular el vuelo. Benito lo confirma: “Tienen un mínimo de 30 vértices que les permite controlar el movimiento. Cada pluma actúa. Los pájaros cuentan con una flexibilidad mucho más mayor que cualquier otra especie. El murciélago por ejemplo, solo tiene cinco opciones gracias a sus dedos”. El color de las plumas también es importante. Cuanto más negras, mejor, ya que la melanina les hace más resistentes. “Si miras una paloma blanca verás que tiene la punta de sus alas oscuras. Es por eso. El color da resistencia”, ejemplifica el investigador de la Universidad de Cambridge.

Cuando existían dinosaurios
La proteína SHH se encarga de dibujar el patrón del esqueleto. Desde que existían los dinosaurios, este elemento clave para el crecimiento modificó poco a poco la morfología de las especies y se fueron perdiendo los dedos. Por otro lado, los huesos se aligeraron, pero guardaron la solidez. Lo que eran escamas terminaron siendo plumas. Todo esto para que las especies pudiesen empezar a volar hace 150 millones de años.

Unos de los primeros dinosaurios que voló se llamaba Archaeopteryx y tenía plumas de vuelo idénticas a las de las aves actuales. “En la mayoría de los dinosaurios se encuentran plumas de algún tipo por lo que parece que la evolución de las de vuelo fue un paso fundamental en ese momento”, explica Matthew Towers, coautor e investigador del departamento de Ciencias Biomédicas de Universidad de Sheffield (Reino Unido). Unos 30 millones de años más tarde, llegaron unos importantes cambios en el esqueleto. Uno de ellos es la fusión entre algunas de las vértebras y los huesos de la faja pélvica, según un estudio publicado en la revista PNAS que describe el fósil de pájaro más antiguo encontrado hasta ahora con esta morfología “moderna”.

En esa era muy lejana, algunos animales tenían alas aunque todavía no sirvieran para volar. La comunidad científica asoció la aparición de ese miembro a la selección sexual. “Este estudio no tiene implicaciones en el origen del vuelo porque se estima que las alas es una estructura preexistente que luego se aprovechó”, asegura Benito. En definitiva, la proteína SHH siempre estuvo ahí, pero con el paso del tiempo — a escala geológica — surgieron mutaciones genéticas que la llevaron a desarrollar plumas y permitieron que las aves conquistasen el cielo.

https://elpais.com/ciencia/2020-06-12/como-vuelan-los-pajaros-desde-hace-120-millones-de-anos.html

Una investigación revela que los pájaros menguan y sus alas crecen. El estudio de 70.000 aves muestra que el calentamiento altera su forma y su masa.

Un estudio con miles de pájaros a los que se ha medido y pesado desde hace 40 años muestra que las aves son cada vez más pequeñas. Al mismo tiempo, para compensar el empequeñecimiento, están alargando sus alas. Los autores del estudio solo encuentran una explicación a este doble fenómeno: el calentamiento provocado por el cambio climático.

Desde 1978, ornitólogos del Museo Field de Historia Natural (Chicago, EE UU) realizan una operación de rescate algo macabra. Con el inicio de las migraciones de primavera y otoño de millones de aves que sobrevuelan la ciudad, salen del museo y se van a los pies de los rascacielos más altos. No tardan en caer al suelo decenas de pájaros que chocan contra los deslumbrantes cristales de los edificios. Los científicos poco pueden hacer por ellos salvo clasificarlos por especie, sexo, edad, pesarlos o medir la envergadura de sus alas. Ya han catalogado más de 100.000 ejemplares de 52 especies migratorias.

Ahora, al revisar una muestra de 70.000 aves conservadas en el museo, un grupo de investigadores se ha percatado de que las aves están cambiando. Así, según publican en Ecology Letters, todas las especies han reducido su masa, con una media del 2,6%. También todas han acortado las dimensiones del tarso, el conjunto de huesos de la base de la pata, en un 2,4%. En paralelo, 40 de las especies han agrandado sus alas de forma significativa, con una media del 1,3%.

El tamaño del cuerpo es un rasgo morfológico clave que determina cómo una especie interactúa con las demás y el entorno, así que un cambio de tamaño es clave para la ecología de la especie", recuerda el ornitólogo de la Universidad de Michigan y coautor del estudio Brian Weeks. "En las aves migratorias, que están adaptadas para llevar a cabo migraciones estacionales extremadamente exigentes desde el punto de vista fisiológico, una reducción de la masa corporal puede ser especialmente relevante, ya que afecta a la eficiencia metabólica", añade.

Los autores del estudio, de hecho, relacionan entre sí estos cambios morfológicos. "Creemos que la magnitud de la reducción del tamaño corporal es significativa ya que parece que habría provocado el aumento de la longitud de las alas", sostiene Weeks. Al hacerse más pequeños, la migración se haría más dura y, para compensar, habrían agrandado sus alas buscando mayor eficiencia en el vuelo. Lo siguiente fue buscar el porqué.

"Cuando empezamos a recopilar los datos analizados en este estudio, nos interesaban aspectos de las variaciones interanuales o de estación a estación en las aves. La expresión cambio climático como un fenómeno moderno apenas se atisbaba en el horizonte", comenta Dave Willard, el primero en recoger pájaros muertos hace 40 años y ahora responsable emérito de la colección ornitológica del museo y coautor del estudio.

Para los autores, el cambio climático es lo único que puede explicar el empequeñecimiento de las aves. Las especies estudiadas crían al norte de Chicago, en los bosques templados y región boreal de Canadá y pasan el invierno al sur de la ciudad, en las áreas más cálidas de EE UU o aún más abajo. Al norte, la temperatura media regional ha variado hasta un grado. Aunque analizaron otras variables, como la disponibilidad de recursos, la que mejor correlacionaba con los cambios en masa y alas era la de las temperaturas.

"El aumento de la temperatura en las zonas de cría aparece asociado con la reducción en el tamaño corporal", recuerda Weeks. Esta conexión no es nueva, fue postulada en el siglo XIX y los ecólogos la conocen como la regla de Bergmann. En su versión resumida dice que, dentro de una misma especie, las poblaciones o subespecies que viven en áreas más cálidas tienden a ser más pequeñas que las que lo hacen en zonas más frías. Las diferencies tendrán que ver con una mejor adaptación al entorno térmico. Lo diferente es que la adaptación vendría provocada por la acción humana.

Sin embargo, el patrón observado en EE UU no parece universal. En España, un grupo de científicos lleva estudiando dos poblaciones de ruiseñores desde hace 20 años. Anidan en el sur de Madrid después de una larga migración desde sus cuarteles de invierno, en el Sahel africano. "A diferencia de lo que han encontrado en EE UU, nosotros hemos registrado un acortamiento de las alas y un ligero aumento del tamaño", cuenta el investigador de la Universidad Complutense, Javier Pérez-Tris.

El ecólogo español presentó en el reciente congreso de nacional de ornitología de SEO/BirdLife los resultados preliminares de su estudio con los ruiseñores. Han visto que cada vez llegan más ruiseñores alicortos después de volar de miles de kilómetros, un viaje que debería favorecer a los de alas más largas. Aún no están claros los procesos de fondo que intervienen o la conexión entre los distintos rasgos morfológicos que están generando patrones tan opuestos pero, como dice Pérez-Tris, "el fenómeno global es que los pájaros están cambiando".

https://elpais.com/elpais/2019/12/04/ciencia/1575437826_441171.html

AVES. Hacia un mundo sin pájaros. En Europa o Norteamérica han desaparecido hasta la mitad de las aves más comunes en unas décadas.

En los alrededores del lago Constanza, frontera acuática entre Alemania, Suiza y Austria, las poblaciones de gorriones se han reducido en un 90% desde 1950. En el desierto de Mojave (EE UU) el raro cucarachero desértico es aún más raro de ver. Y en el delta del Okavango, en Botsuana, el número de buitres ha descendido en un 80% desde hace 20 años. Son tres datos de un fenómeno más global que está alarmando a los científicos: la desaparición de miles de millones de aves, en especial de las más comunes.

Los últimos datos del desastre los acaba de publicar la revista Science. Un estudio con datos de los últimos 50 años sobre la abundancia de 529 especies de aves que sobrevuelan los cielos de Norteamérica (Canadá y EE UU) muestra que hoy hay cerca de 3.000 millones de pájaros menos que en 1970. La cifra equivale al 29% de toda la avifauna de la región. El descenso es generalizado en casi todas las familias, dándose en casi el 60% de las especies. Pero es entre los paséridos (gorriones), aláudidos (alondras) y estúrnidos (estorninos) donde la desaparición llega hasta el 75%. Las rapaces y las aves acuáticas están entre las pocas que han ganado población.

Esperábamos ver un declive continuado en las especies amenazadas", dice el investigador del laboratorio de ornitología de la Universidad Cornell (EE UU) y principal autor del estudio, Ken Rosenberg. "Pero, por primera vez, los resultados también muestran pérdidas generalizadas entre las aves más comunes de todos los hábitats", añade el también miembro de la organización American Bird Conservancy.

En Norteamérica han desaparecido 2.900 millones de pájaros en 50 años y en Europa 400 millones en 30 años

Estos datos, basados en avistamientos de una amplísima red de observadores, tanto aficionados como científicos, se han visto confirmados por un trabajo paralelo apoyado en la última tecnología. Los autores del estudio usaron los registros de 143 radares de la red NEXRAD de la agencia meteorológica de EE UU para detectar cambios en el volumen del flujo migratorio de las aves sobre el cielo estadounidense. Aunque no pudieron remontarse más allá de 2007, han estimado que la migración ha adelgazado en un 13,6% en ese tiempo.

La desaparición de los pájaros no es un fenómeno exclusivamente norteamericano. En 2014, investigadores europeos publicaron datos comparativamente similares. Aquel trabajo partía de 1980 y, hasta 2010, la población de aves europeas se había reducido en 400 millones desde los 2.000 estimados. Además del menor rango temporal, este estudio se limitó a 144 especies de las llamadas comunes. La tendencia, según el último informe (con datos hasta 2016) del Plan Paneuropeo para Monitorear las Aves Comunes (PCBMS), un tercio de las especies están en declive. La población total ha descendido en un 15% desde 1980 y, entre aves de pastizal, los más habituales de los paisajes abiertos, la reducción alcanza al 57%.

El búho nival ('Bubo scandiacus') es, junto a otras rapaces, de las especies que han recuperado población.ampliar foto El búho nival ('Bubo scandiacus') es, junto a otras rapaces, de las especies que han recuperado población.

DOUG HITCHCOX CORNELL LAB OF ORNITHOLOGY

"De forma miope, los conservacionistas tienden a centrarse en las especies en extinción y, por lo tanto, son ciegos a, y subestiman, la importancia de las especies abundantes y aún comunes, los roles que desempeñan para nosotros en términos de servicios ecosistémicos y, muy especialmente, como barómetro fiel de la salud y sostenibilidad del ecosistema", argumenta el ornitólogo responsable de seguimiento de especies en el Centro para la Ciencia de la Conservación RSPB (Reino Unido) y supervisor del proyecto PCBMS, Richard Gregory. Entre esos servicios estarían la dispersión de semillas, la polinización o el control natural de plagas.

En España la tendencia es ambivalente. "La situación es estable, pero hay algunas especies con un descenso muy acusado", comenta el coordinador del área de estudio y seguimiento de SEO/BirdLife Juan Carlos del Moral. Como en el resto de Europa y Norteamérica, es el caso de las aves más relacionadas con el campo, que han perdido hasta 95 millones de sus efectivos en los últimos 20 años, según datos de esta organización conservacionista. En ese tiempo, solo entre las golondrinas, la población se ha reducido en 15 millones. "Ha desaparecido hasta el 74% de las codornices, pero eso aún no es extinción", añade.

El avance de la agricultura está reduciendo la disponibilidad de insectos y, con ellos, el alimento de muchas especies de aves

No hay una única causa de la desaparición masiva de los pájaros. Los autores del estudio de Norteamérica apuntan al deterioro del hábitat, la presión directa humana o el avance de la agricultura y, en especial, su intensificación. Un reciente estudio español relacionaba la desaparición de prácticas agrícolas tradicionales como el barbecho con el descenso de las poblaciones de aves de pastizal. También la sofisticación de los insecticidas está dejando sin alimento a las especies insectívoras. Otras causas apuntadas podrían ser la deforestación en las zonas tropicales o el trastrono provocado por el cambio climático, en especial entre las aves que anidan más al norte.

Pero no hay demasiados datos para saber si el fenómeno es realmente global o se limita a las regiones más alteradas por los humanos, al menos en cuanto a las aves más comunes. La ornitóloga de Cornell Viviana Ruiz, que no ha intervenido en el estudio de Norteamérica, recuerda en un correo que, en América Latina, la situación es "igual de intensiva o peor, en porcentaje sobre la población total". Y da algunos datos: el 44% de las 1.156 especies de aves residentes en Centroamérica están amenazadas, con un 14% en estado crítico.

"En África no tenemos la capacidad para estimar fielmente los cambios en la abundancia de los paseriformes [los pájaros]. Por razones prácticas, el esfuerzo se centra en las especies más grandes, como las rapaces, de las que tenemos series históricas", explica en un correo el profesor del Instituto Fitzpatrick de Ornitología Africana de la Universidad de Ciudad del Cabo (Sudáfrica) Arjun Amar. "Sin embargo, también es cierto que los paseriformes que proliferan en algunas partes de África podrían estar sufriendo un declive a gran escala, pero, a diferencia de Europa o Norteamérica, no tenemos las herramientas para monitorearlo y detectarlo", añade.

Se produce la paradoja, al menos en Europa y Norteamérica, de que mientras las aves más comunes desaparecen por millones, las tradicionalmente más amenazadas se están recuperando. Según el estudio de Science, en EE UU y Canadá hay ahora 250 millones más de rapaces, aves acuáticas y otras tradicionalmente de caza, como pavos y faisanes. Los esfuerzos conservacionistas y la regulación cinegética explicarían esta recuperación que también se está observando en diversas especies icónicas de los cielos europeos.

Puedes escribirnos a miguel@esmateria.com y seguir a Materia en Facebook, Twitter, Instagram o suscribirte aquí a nuestra newsletter.

https://elpais.com/elpais/2019/09/19/ciencia/1568880361_926367.html

Guía para ornitólogos primerizos: ocho aves que se pueden ver fácilmente en España.

ABUBILLA

Se observa todo el año en la mitad sur peninsular.

Esta migratoria transahariana de singular cresta inverna en los cálidos bosques caducifolios del extremo meridional de la Península, como el parque de los Alcornocales (Cádiz).










CARBONERO

Vive en zonas arboladas de toda España, salvo Canarias.

De alegre plumaje y blancas mejillas, su repetitivo canto (chi-chipán) inunda los bosques en primavera. Muy sociable, es visible incluso en parques urbanos, como el Retiro de Madrid.

CERNÍCALO
Presente en zonas agrícolas de campo abierto.

Rapaz diurna, se puede contemplar al transitar por carreteras secundarias, mientras permanece inmóvil en el aire oteando a sus presas. En La Moraña (Ávila) se fomenta su cría.


CORRELIMOS
Aparece en costas y humedales en época migratoria.

Para observar su curioso correteo hay que mojarse los pies, pues inverna o está de paso en muchos puntos del litoral peninsular. Por ejemplo, en la ensenada de O Grove, en Pontevedra.







HERRERILLO

Reside durante todo el año en arboledas abiertas.


Pequeños y encantadores, los machos lucen su plumaje amarillo y azul cobalto en los vuelos primaverales. Sus trinos inundan los bosques, como los encinares extremeños.












JILGUERO

Habitual en dehesas y olivares de toda la Península.

De vistoso canto e inconfundible careta roja, es una especie muy extendida por toda España. Por ejemplo, en la campiña cordobesa, de olivares y monte mediterráneo abierto.
http://elviajero.elpais.com/elviajero/2015/12/11/actualidad/1449842740_867112.html