Una nueva investigación de ADN ambiental (eDNA, por sus siglas en inglés) puede revelar nueva información sobre las fuentes de alimento de las aves playeras y cómo el cambio climático las está afectando.
Por Kat J. McAlpine
Esta nota fue primero publicada en el sitio web de Manomet
Un equipo de científicos de Nueva Inglaterra, apoyado por una subvención del Servicio de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos (USFWS, por sus siglas en inglés), se está embarcando en una nueva investigación para descubrir qué especies de presas, como gusanos y mariscos– están alimentando una población de aves playeras amenazada y en rápida disminución: el Playero Rojizo que se encuentra a lo largo del Atlántico occidental, Calidris canutus rufa, a veces simplemente llamado “rufa”.
Lo que normalmente podría requerir esfuerzos extenuantes para recolectar cubos de lodo, arena, y limo de los sitios de alimentación del Playero Rojizo en Cape Cod ahora solo requerirá pequeños tubos de ensayo de material ambiental. La tecnología de secuenciación genética hará la mayor parte del trabajo pesado a través de un análisis de ADN ambiental (eDNA por sus siglas en inglés), una técnica que identifica las alteraciones genéticas de los organismos dentro de una muestra de campo.
“Hemos observado que el número estimado de la población del Playero Rojizo ha disminuido rápidamente en sus últimas tres generaciones. Para estar a la altura del desafío de conservar esta especie, la tecnología de secuenciación de ADN nos ayudará a estudiar su hábitat y fuentes de alimento más rápido que antes”, dice el biólogo de aves playeras Stephen Brown, Vicepresidente de Ciencia de Manomet, Inc. “Para que podamos cambiar las cosas para el Playero Rojizo, debemos usar las mejores tecnologías disponibles para responder preguntas apremiantes sobre los cambios ambientales que enfrenta esta ave.”
Juvenil de Playero Rojizo alimentándose de mejillones. Foto: Alan Kneidel.
Con el apoyo de una subvención de dos años de US$150.000 del Recovery Challenge (Desafío de Recuperación) del USFWS (una oportunidad de financiamiento que apoya la conservación de alta prioridad de especies en peligro o amenazadas), los científicos de Manomet y la Universidad de Maine trabajarán juntos para descubrir la composición genética de la materia orgánica dentro del lodo y otras muestras ambientales de sitios en todo Cape Cod, incluyendo el Refugio Nacional de Vida Silvestre Monomoy frente a la costa de Chatham, Massachusetts.
Los conocimientos que obtenga el equipo se utilizarán para guiar los esfuerzos de conservación y las prácticas de manejo del hábitat en Cape Cod. Además, para desarrollar planes de adaptación para los cambios en el paisaje y la biodiversidad causados por el cambio climático.
Una Costa de Importancia Mundial
Se espera que la investigación del equipo–dirigida por Alan Kneidel y Marissa McMahan de Manomet y Erin Grey de UMaine–comience en mayo de 2022 y se prolongue hasta noviembre de 2023, con el trabajo de campo concentrado en los meses de primavera, verano, y otoño del hemisferio norte. Es durante esas temporadas que el Playero Rojizo hace un viaje de ida y vuelta de 28.968 kilómetros (18.000 millas) desde la punta de América del Sur hasta los lugares de anidación en el Ártico, y viceversa después de eclosionar y criar a sus polluelos.
El Refugio Nacional de Vida Silvestre Monomoy y otras áreas del Cabo conforman una red de sitios de escala esenciales en los viajes del Playero Rojizo, ya que las aves aprovechan la oportunidad para descansar y abastecerse de las fuentes de alimento que se encuentran dentro de las marismas y aguas costeras poco profundas de Cape Cod. Como todos los sitios de escala preferidos por el Playero Rojizo y otras aves playeras, Monomoy alberga una extensa red de planicies intermareales y áreas de terreno más alto donde las aves pueden descansar cuando entra la marea. Las áreas de la costa Atlántica que cumplen con este conjunto de criterios están disminuyendo.
“Para el Playero Rojizo, especialmente, Monomoy es un sitio de importancia mundial,” dice Kneidel, biólogo de conservación de Manomet, quien dirigirá el trabajo de campo y la recolección de muestras del estudio. “Las áreas del sur de Monomoy en sí son áreas silvestres [designadas federalmente]; de difícil acceso y la cantidad de impacto humano en esos bancos de arena es muy mínima en comparación con otras áreas costeras.”
Los Playero Rojizos descansan y se alimentan en el Refugio Nacional de Vida Silvestre de Monomoy, en Cape Cod. Foto: Alan Kneidel.
Ubicado frente a la costa de Chatham en el codo de Cape Cod, los bancos de arena y las marismas de Monomoy están incesantemente moldeados por el viento y las olas, con cambios topográficos a veces sorprendentes que tienen lugar de un año a otro. Las fuentes de alimento y áreas de refugio se ponen en peligro a medida que aumentan los fenómenos meteorológicos extremos y la erosión costera causada por el calentamiento climático desafiando la supervivencia del Playero Rojizo y otras aves playeras.
Paisajes Cambiantes en Cape Cod
En 1979, el científico emérito de Manomet Brian Harrington documentó por primera vez el papel crucial que desempeña Monomoy en la trayectoria de vuelo del Playero Rojizo. Luego, en 1999, Monomoy se agregó a la Red Hemisférica de Reservas para Aves Playeras (WHSRN, por sus siglas en inglés), una iniciativa que identifica y protege sitios en América del Norte y del Sur de suma importancia para la conservación de las aves playeras. (Hoy en día, la Oficina Ejecutiva de WHSRN se encuentra dentro del equipo de Rutas Migratorias de Manomet, y la red está compuesta por 114 sitios e innumerables colaboradores y organizaciones asociadas esparcidas por todo el hemisferio occidental).
Los avistamientos de aves playeras de Monomoy también alimentan el Censo Internacional de Aves Playeras (International Shorebird Survey, ISS) un esfuerzo de investigación desarrollado a mediados de la década de 1970 por Harrington. Hoy en día, la ISS es uno de los esfuerzos científicos comunitarios más antiguos del mundo, que contiene decenas de miles de datos, muchas décadas de vigilancia y observaciones de aves playeras de 21 países.
En los últimos años en Monomoy, Kneidel y otros científicos han notado que el Playero Rojizo ahora parece estar favoreciendo las zonas de descanso y alimentación un poco al norte del refugio de vida silvestre, dentro de la bahía Pleasant de Cape Cod. En contraste con los remotos confines de Monomoy, Pleasant Bay es un entorno muy diferente—está repleto con tráfico de barcos y sus playas están llenas de actividad humana.
“Es un área con muchas más implicaciones relacionadas con el ser humano para el manejo del hábitat,” dice Kneidel. “Mucho de lo que podría estar causando que el Playero Rojizo se desplace a Pleasant Bay es el flujo de agua cambiante en Monomoy, y las nuevas brechas aparentemente constantes en sus playas y bancos de arena.”
Esos cambios topográficos pueden estar alterando la concentración de invertebrados que habitan en las marismas, como los gusanos marinos y los mariscos, y potencialmente atrayendo al Playero Rojizo a alimentarse al área muy transitada de Pleasant Bay.
Una plano intermareal en el Refugio Nacional de Vida Silvestre de Monomoy. Foto: Alan Kneidel.
Interés floreciente en EDNA
El enfoque de eDNA—utilizando la secuenciación genética para identificar el ADN de plantas, animales, u otros organismos a partir de muestras de agua o sedimentos—fue adoptado por primera vez por el equipo de Manomet con sede en Maine, cuando Anne Hayden (ex gerente del programa de Manomet) comenzó a colaborar con el investigador de UMaine Michael Kinnison. Junto con colaboradores del Maine Center for Coastal Fisheries (Centro de Pesca Costera de Maine), utilizaron la técnica para medir la abundancia de arenque de río en Maine a través de un proyecto llamado Maine-eDNA. Luego, McMahan, director de pesca de Manomet, adoptó la técnica en asociación con Peter Countway del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas, analizando el desove de la Almeja Dura (quahog por su nombre común en inglés).
“El proyecto Maine-eDNA es un proyecto de cinco años de duración financiado por la Fundación Nacional de Ciencias,” dice McMahan. La iniciativa multiinstitucional emplea herramientas de secuenciación genética para mejorar el monitoreo ambiental, la comprensión ecológica, y la sostenibilidad de los ecosistemas costeros a través de la investigación, la educación, y la divulgación. Después de que el equipo de Manomet con sede en Maine comenzó a aprovechar el eDNA, otros investigadores de Manomet comenzaron a soñar con formas adicionales para usar la técnica.
Brian Harrington contando Playeros Rojizos en Cape Cod. Foto: Alan Kneidel.
En el otoño de 2021, Kneidel y un pequeño equipo realizaron un estudio piloto, explorando áreas en Cape Cod entre Monomoy y Pleasant Bay que atraen el mayor número de Playero Rojizo. Allí, usaron unos tubos para tomar muestras del sustrato. Estos tubos se retuercen en la tierra en un movimiento similar a ensartar un poste de sombrilla de playa en la arena, para extraer capas de arena, barro, o agua. También observaron al Playero Rojizo mientras se alimentaba y paseaba en los bancos de arena de Monomoy, aprovechando la oportunidad para colectar en viales de recolección muestras de excremento fresco de aves.
Todas esas muestras están ahora en camino a UMaine, donde Grey y los miembros de su laboratorio extraerán materia orgánica y realizarán la secuenciación de ADN. El análisis divulgará la presencia y abundancia de posibles fuentes de alimentos de los sitios de muestra en los planos lodosos, y proporcionará información sobre las fuentes de alimentos más comunes para el Playero Rojizo.
Con la nueva subvención del USFWS, su trabajo piloto inicial en el Cabo cobrará impulso rápidamente. “El trabajo de campo del estudio piloto del 2021 fue realmente exitoso, pudimos mapear las áreas de alimentación del Playero Rojizo dentro de todo el sistema Monomoy-Pleasant Bay e identificar los sitios críticos de alimentación,” dice Kneidel. “Ese trabajo preliminar nos permitirá comenzar rápido esta primavera”.
Impactando los Esfuerzos de Conservación a Nivel Mundial
Kneidel y su equipo están particularmente interesados en entender cómo el Playero Rojizo cambia sus dietas con el transcurso de las estaciones ya que sus elecciones alimentarias fluctúan. Dos sitios críticos de alimentación del estudio piloto de otoño de 2021 contenían coberturas extensas de mejillones, donde el Playero Rojizo se alimentó rápidamente de mejillones jóvenes. Pero más tarde durante esa misma temporada, las aves parecían preferir alimentarse en marismas arenosas, cavando sus largos picos en la arena en busca de gusanos y otros invertebrados.
Este trabajo no solo proporciona información a corto plazo para la conservación del Playero Rojizo y otras aves playeras, sino que también podría desempeñar un papel en el desarrollo de un protocolo para el uso de eDNA, que se pueda aplicar en todo el mundo para estudiar cualquier especie de interés, ayudando a los esfuerzos de conservación de una variedad de vida silvestre.
También puede proporcionar una visión de mayor alcance del ecosistema cambiante de Cape Cod. Después de que el equipo de UMaine de Grey realice el análisis de eDNA, las muestras de Monomoy y Pleasant Bay se almacenarán para siempre.
Zona de forrajeo para aves playeras en el Refugio Nacional de Vida Silvestre de Monomoy . Foto: Alan Kneidel.
“Dentro de 10 años, si decidimos que tenemos algo más que queremos analizar en esas muestras, podemos volver atrás y mirarlas de nuevo,” dice McMahan.
Manomet también ha invertido en un lector electrónico que permitirá a los investigadores detectar las alteraciones de ADN de especies de interés en tiempo real, directamente desde el campo. El dispositivo, conocido como lector qPCR, está activado mediante la misma tecnología que permite detectar la alteración genética en las pruebas del virus COVID.
“El eDNA está cambiando el juego,” dice McMahan. “Creo que una de las cosas realmente geniales que podrían venir de esto en el futuro, es la capacidad de expandir el alcance de la ciencia basada en la comunidad. Cualquiera puede usar estas herramientas, ya sea un investigador o un miembro de la comunidad, y los resultados se pueden leer en cualquier lugar. Con el trabajo que Manomet, WHSRN/RHRAP y nuestros socios están haciendo en todo el hemisferio occidental, la capacidad de examinar cualquier muestra de agua o sedimento en busca de ADN de especies de aves playeras o sus fuentes de alimento va a aumentar— esto va a cambiar el paradigma.”
Foto de Portada: Un lecho de mejillones en Cape Cod. Foto: Alan Kneidel.
