Del Museo Nacional de Historia Natural de Uruguay a estudiar en Norteamérica la capacidad de dispersión de las aves de todo el mundo

Una investigación basada en datos de las alas de más de 10.000 especies de aves ‒más del 99% de las que conocemos‒ arroja luz sobre cómo se relaciona la capacidad de dispersión de las aves con los patrones globales de distribución de las especies.

Para muchos de nosotros, criaturas que vivimos condenadas por la gravedad a permanecer en contacto con el suelo, las aves son ejemplo de una libertad que jamás tendremos. El vuelo siempre cautivó nuestra imaginación, y hay quienes podrán decir que desde que creamos el mito de Ícaro hasta nuestros días de prepandemia, con aerolíneas surcando incesantemente el cielo, mucho aire ha pasado por debajo del puente. Sin embargo la idea de libertad de volar se desvanece cuando tenemos que estar dos horas antes en el aeropuerto o cuando debemos cargar un pesado ala delta hasta una elevación prominente.

Tampoco para las aves el vuelo implica la libertad absoluta. O mejor dicho, su vuelo está sujeto también a las mismas leyes de la naturaleza que nos mantienen pegados a la costra terrestre. Y una de esas limitantes viene dada por la forma del ala. Cualquiera que haya observado a un chingolo o a una ratonera, muy comunes en cualquier lugar por el que andemos, se dará cuenta de que su vuelo es muy distinto al de un gavilán o al de una garza. Su andar saltarín de rama en rama, auxiliado por breves aleteos, es muy diferente al batir de alas vibrante y ampuloso de un gavilán que persigue una presa o a la gracia habilidosa de una gaviota sobre el océano. Distintos vuelos implican distintas formas de ala. Y distintas formas de ala implican distintas capacidades de dispersión, es decir, de qué tanto puede moverse una especie de un lugar a otro en la búsqueda de condiciones adecuadas para sobrevivir y reproducirse.

De todo esto trata el artículo “Factores ecológicos que determinan gradientes globales de dispersión aviar inferidos de la morfología alar”, publicado en la prestigiosa Nature Communications. El trabajo, escrito por varios científicos, entre los que se destacan Catherine Sheard, primera autora e investigadora del Departamento de Zoología de la Universidad de Oxford, y Joseph Tobias, del Departamento de Ciencias de la Vida del Imperial College de Londres, también lleva la firma de Santiago Claramunt, investigador uruguayo que hoy es curador asociado de la colección de aves del Museo Real de Ontario y profesor asistente del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Toronto, Canadá. La experiencia de Claramunt en el trabajo con colecciones científicas de museos de historia natural, que comenzó en el Museo Nacional de Historia Natural de nuestro país, tiene mucho que ver con el artículo publicado y pone de manifiesto el valor que esas colecciones tienen para seguir produciendo conocimiento nuevo sobre el mundo que nos rodea.

Un trabajo exhaustivo

“La capacidad de un organismo para dispersarse influye en muchos procesos fundamentales, desde la especiación y la expansión de su distribución geográfica hasta la composición de las comunidades de aves”, dicen los investigadores en su trabajo. Señalan que “los patrones y las causas subyacentes de la variación en la dispersión entre especies siguen sin estar claros, en parte porque estimaciones estandarizadas de la capacidad de dispersión rara vez están disponibles”.

Buscando desentrañar los patrones que subyacen a los fenómenos observados, se propusieron en primer lugar establecer si alguna medida de las alas de las aves podría servir como indicador válido de la capacidad de dispersión, y encontraron que un indicador llamado índice de la mano del ala (o mano-ala), basado en dos medidas simples del ala, reflejaba bien esa capacidad. Entonces midieron ese índice en 41.981 especímenes de aves depositados en colecciones de museos que representaban 10.338 especies. La cantidad de aves tomadas en cuenta en el trabajo es apabullante, y representa más del 99% de las especies vivas de aves conocidas por la ciencia.

Las aves que tenían el índice mano-ala más bajo resultaron ser los ñandúes de la Patagonia (Rhea pennata), que marcaron 0,016, algo que tiene bastante lógica dado que son aves no voladoras. En el otro extremo se ubicaron los colibríes de la especie Phaethornis ruber, con un índice mano-ala de 74,8, lo que también tiene su lógica dado su constante aleteo, que requiere una gran eficiencia del vuelo. Entre ambos animales, se ubicaron el resto de las 10.336 especies. También señalan que “picos notables del índice mano-ala coincidieron con grupos altamente dispersivos, como los loros, las palomas, las aves playeras y marinas, así como con aquellos especializados en alimentarse durante el vuelo, como las golondrinas, los vencejos y los colibríes”.

Al proyectar estos índices alares en un mapa, los promedios mayores del índice ala-mano se dieron en el Ártico y en los desiertos del Sahara y de Arabia, mientras que los valores más bajos se observaron en las regiones tropicales. Esto sugiere que la capacidad de dispersión aumenta en climas inhóspitos y estacionales y disminuye en climas benignos y estables. Otros factores influyentes fueron la dieta y el hábitat. Los autores concluyen que este estudio no sólo revela “un gradiente latitudinal prominente en el índice dado por una combinación de factores ambientales y de comportamiento”, sino que también demuestra que el índice mano-ala representa “un índice global de capacidad de dispersión de las aves con aplicaciones en ecología de comunidades, macroecología y macroevolución”.

Una vida en el museo

“La colección de aves de allá de Uruguay es relativamente pequeña, pero es muy bonita. Mi corazón está ahí todavía, en esa colección”, dice Claramunt desde el Departamento de Historia Natural del Museo Real de Ontario, refiriéndose a la colección que curó hasta hace más de una década en el Museo Nacional de Historia Natural, donde empezó su carrera. De allí se fue a hacer su doctorado a la Universidad Estatal de Louisiana, en Estados Unidos, donde trabajó como asistente de la colección de aves del Museo de Ciencia Natural de la universidad. Después, saltó al Museo Americano de Historia Natural de Nueva York, una de las instituciones más importantes del mundo, a realizar su posdoctorado. “Obviamente toda mi trayectoria pasada en museos me sirvió de para aplicar a esta posición en el museo de Toronto”, dice. Pero no sólo eso: justamente esa larga carrera trabajando con colecciones científicas es lo que lo lleva a ser uno de los autores del artículo publicados.

“El trabajo grande de mediciones para esta investigación lo hizo un equipo liderado por Joseph Tobias, quien desde hace muchos años está interesado en aspectos macroecológicos”, cuenta Claramunt. “Hace años él visitó la Universidad de Louisiana, donde yo era un estudiante. Como él estaba interesado también en la morfología y en qué cosas medir en los especímenes, conversamos bastante”, recuerda el investigador, que en ese entonces estaba trabajando en su tesis de doctorado acerca de la familia de los furnáridos, aves sudamericanas, que comprende a unas 300 especies entre las que se encuentran los horneros y espineros. “Como parte de mi trabajo medí casi todas las especies de furnáridos visitando cinco o seis museos. Entre esas medidas hice las del ala que estamos usando en este trabajo”, rememora.

“A Tobias le interesaba hacer una gran base de datos morfológicos que reflejara la ecología de las especies”, señala Claramunt, que para su trabajo sobre los furnáridos estaba utilizando 12 medidas que se pueden tomar en un espécimen de museo. “Son tres medidas del pico, tres medidas del ala, tres medidas de la cola y tres medidas de las patas, que en general te dan una idea no sólo del tamaño, sino también de las proporciones de las distintas piezas del cuerpo”, explica. Hoy, a más de una década, las mediciones alimentaron una base de datos morfológicos sobre casi todas las especies de aves conocidas. El artículo publicado se nutre de esa rigurosa labor.

Al leer el trabajo sorprende la cantidad de especímenes y especies que relevaron, casi 99% de las que se conocen. “Eso fue posible gracias a la existencia de estas colecciones científicas en los museos. Las especies de aves que no están representadas con especímenes en las colecciones son tan pocas que las podría contar con los dedos de una mano”, dice con seguridad y, dada su experiencia en colecciones de museos, debe estar en lo cierto. “Entonces cualquier información que puedas extraer de una piel de museo, te permite, en teoría, tener a disposición todas las especies del mundo que puedas medir visitando varios museos importantes”.

Tomar varias medidas en 42.000 especímenes es una tarea titánica. Pero en ciencia, también, la unión hace la fuerza. “De estos más de 42.000 especímenes medidos, unos 1.600 son los que yo medí durante mis propias investigaciones sobre los furnáridos visitando cinco o seis museos”, dice Claramunt. Por entonces, el investigador estaba interesado en ver cómo las medidas obtenidas en un museo podían servir para conocer más que las dimensiones de las aves. “Empecé a ver y pensar cómo se traducen esas medidas en algo que yo pudiera interpretar después, como aspectos evolutivos o sobre el comportamiento de la especie, algo que pudiera interpretar para ver cómo esa morfología afecta a la evolución de la especie. Ahí es cuando encontré este índice de la mano-ala”, recuerda.

Cuando es educado señalar con el índice

“El índice mano-ala se encontraba en la literatura, especialmente en la literatura de aves migratorias. Comparando aves migratorias con aves no migratorias, se había detectado que hay una diferencia en el ala, que en las migratorias es más alargada”, explica Claramunt. “Y había un paper mostrando que este índice en particular se correlacionaba con la razón de aspecto del ala, el aspect ratio”, agrega.

El aspect ratio puede sonarnos familiar en esta era de televisores omnipresentes: las pantallas widescreen actuales tienen una razón de aspecto de 16:9 entre su ancho y su largo, mientras que los televisores más antiguos tenían una relación 4:3, que hoy nos parece poco digna de protagonizar el sitial de privilegio de nuestros hogares. En las alas, esa relación entre el ancho y el largo también es importante.

“El aspect ratio es una medida que se utiliza en aerodinámica para representar qué tan alargada de es el ala en relación a su ancho. Un aspect ratio alto es de un ala bien alargada, mientras que uno bajo es de un ala corta y ancha” aclara Claramunt. “Eso estaba todo en la literatura en realidad, pero creo que no había una idea clara de su relevancia más allá de la migración”, dice, y es que esa relación de aspecto “define la eficiencia del vuelo de larga distancia. Todas las demás medidas, como qué tan grande es el ala respecto del tamaño del cuerpo, o que tan puntiaguda o redondeada, no son tan importantes, lo más importante es el aspect ratio, y si tenemos un índice que refleja más menos el aspect ratio, ahí tenemos una herramienta interesante para usar”.

¿Y por qué es importante tener un índice que refleje esta relación de aspecto? Porque a diferencia de las mediciones del largo y ancho del ala, que requieren que el ala del ave sea desplegada, el índice mano-ala se calcula tomando sólo dos medidas en aves que están depositadas en colecciones. “En la literatura técnica el aspect ratio se calcula elevando al cuadrado la envergadura y dividiendo ese resultado por el área del ala. Pero para eso necesitás un ala abierta a la que le puedas medir el área y la envergadura”, explica. Y mientras esa información sobre envergadura y área del ala está disponible para unas 800 especies, la mayoría aves europeas y de Estados Unidos, el índice ala-mano permite hacer una estimación de ese aspect ratio para cualquier ave que esté conservada en un museo.

El tema no es menor, porque en los especímenes de las colecciones científicas el ala de las aves conservadas está cerrada. “El ala del espécimen tradicional no se puede abrir. Como la pieza está seca, si intentás abrirla se rompe. Esa es la ventaja de este índice, que se puede calcular con el ala cerrada”, dice Claramunt. “Ahora contamos con esta base de datos espectacular y que tiene no sólo estas medidas del ala, sino estas otras medidas de todas las partes del cuerpo de las aves, todo gracias a gente dispuesta a usar el calibre para medir y a las colecciones de los museos”, agrega.

El índice y los patrones globales

Pero como decía Claramunt, su interés y el de sus colegas está en ver de qué manera las medidas obtenidas en los museos se pueden relacionar con aspectos de la ecología y la evolución de las especies. “Aquí nos enfocamos en ver qué es lo que está correlacionado con los patrones geográficos de ese valor del ala”, afirma.

La forma del ala está relacionada con muchos aspectos ecológicos de las especies. “Por ejemplo, con la forma en la que el ave se mueve día a día para conseguir alimento. Las gaviotas que se pasan volando por encima del mar buscando comida tienen alas muy alargadas y muy eficientes, combinan aleteos con planeos para ahorrar energía. En cambio, los pajaritos chicos que están todo el día en el piso o en los arbustos buscando insectos a veces tienen una capacidad de vuelo muy baja, porque básicamente saltan de rama en rama y no vuelan salvo que venga un predador; entonces emprenden un corto vuelo de escape”.

Claramunt dice que ese es uno de los principales determinantes de la forma del ala. “Pero además puede haber patrones globales que pueden estar conectados por varias razones con la dispersión de las especies y con la capacidad de vuelo. Esto es lo que hemos explorado en este artículo”, sostiene. Y lo que muestra el trabajo es que hay un cierto gradiente latitudinal: tomando el índice alar promedio de todas las aves que viven en cada región del globo, se observa que los índices promediados mayores aumentan a medida que aumenta la latitud.

Por ejemplo, en Uruguay tenemos especies con baja capacidad de vuelo, como los horneros, y especies con gran capacidad de vuelo, como las gaviotas. Pero en ese promedio del artículo las dos especies, y todas las que viven aquí, se ponen en la licuadora estadística que asigna un único valor para todo el territorio. En el mapa vemos que Uruguay tiene un color bastante azulado, lo que da índices de vuelo más bajos que los lugares marcados en rojo, donde hay índices alares altos que indican aves con mayor capacidad de dispersión. ¿Cómo se puede meter en la misma licuadora al hornero y a la gaviota y que eso nos siga diciendo algo relevante?

“La forma de hacerlo es interpretándolo con mucho cuidado”, dice entre risas Claramunt. “Porque lo que estás diciendo es correcto, estamos mezclando una gaviota con una ratonera en un sólo número, pero para visualizarlo, para hacer una pequeña figura, no tenés más remedio que comprimir los datos y representarlos de alguna manera”, se excusa. “En el trópico y en Uruguay y otras zonas templadas, hay especies de gran capacidad de dispersión, como gaviotas, aves rapaces, vencejos y colibríes. Entonces lo que en realidad está sucediendo en esas zonas más extremas de los polos y el desierto del Sahara es que faltan las especies de poca capacidad de dispersión”.

La licuadora estadística funcionó correctamente. En las zonas de latitud más alta hay índices alares mayores porque en ellas faltan las aves con poca capacidad de vuelo. Lo que nos muestra el mapa son aquellas especies que fueron lo suficientemente tozudas para quedarse allí. “Es así. Si buscás especies de gran capacidad de dispersión, las podés encontrar en todos lados, en el polo, en la selva amazónica, donde quieras. Por ejemplo, los vencejos, que tienen una gran capacidad de vuelo, son aves bien tropicales. Pero lo que falta en las zonas polares son los pequeños paseriformes que no tienen mucha capacidad de dispersión. Así es como se debe interpretar ese gradiente”.

El mapa nos indica, entonces, que a medida que nos vamos hacia el norte o hacia el sur, a altas latitudes, están faltando las aves que vuelan poco. ¿Y por qué? “Muchas aves en esas regiones son migratorias, y para migrar necesitan un vuelo eficiente. Otras no migran, pero en invierno tienen que moverse mucho más, se transforman en nómadas, porque tienen que recorrer áreas muy grandes para conseguir suficiente alimento o para trasladarse a otros hábitats que sí tienen alimento durante el invierno”, explica Claramunt. Pero eso de que tanto las aves migratorias como las que se quedan tienen que tener capacidad de dispersión no se aplica sólo al frío ártico: “También en áreas no tan frías pero sí extremas, como los desiertos, las aves tienen que trasladarse mucho buscando los lugares donde ha llovido recientemente, trasladarse cuando la cosa se pone muy seca, etcétera”, agrega.

Esto también lo podemos ver aquí: “los flamencos que vienen a nuestro país no llegan del norte o del sur escapando de los inviernos gélidos, sino que vienen desde los Andes, en una migración longitudinal y no latitudinal, que responde a la severidad del invierno de las punas andinas”, dice. “Por eso al final del artículo mencionamos que la latitud en realidad no importa tanto, es decir, no es la latitud un factor per se, los factores principales para un índice alar alto son qué tan hostil es el hábitat y qué tan variable estacionalmente en su temperatura. Entonces, por ejemplo, el altiplano andino, a pesar de que técnicamente es una zona tropical porque está entre los trópicos, también es una zona muy hostil porque hay poco alimento y es estacional, porque tiene inviernos bastante fríos. Los factores están relacionados a si la especie puede conseguir el alimento en un pequeño rectángulo de tierra o tiene que trasladarse muchos kilómetros para conseguirlo o para sobrevivir todo el año. Esos son los factores que señalamos como principales”.

Medir para conservar

Una de las consecuencias que tiene este trabajo es que este índice, que es efectivo para explicar la capacidad de dispersión de las aves, también podría servir de herramienta a la hora de hacer una evaluación de impacto ambiental, para ver qué aves podrían acomodarse volando y cuáles, como no se dispersan mucho, son afectadas si se modifica su ambiente con la instalación de una empresa forestal o un gran emprendimiento. Le pregunto a Santiago si el índice de mano-ala puede decirnos si una especie no tiene mucho lugar a dónde ir. Contesta con un sí rotundo.

“Es un índice que puede tener varias aplicaciones tanto a escala planetaria como a escala local y eso es porque la dispersión es un fenómeno que ocurre a todas esas escalas y tiene influencia a todas esas escalas. A nivel muy local, en general, no se toma en cuenta el hecho de que las aves pueden estar restringidas en su dispersión, porque tenemos la visión, basada en la ornitología norteamericana y europea, de que las aves tienen casi una capacidad ilimitada de moverse. Estos se debe a que la mayoría de las aves de allá tienen altas capacidades de vuelo”, dice Claramunt. Pero el mundo de las aves no es siempre así.

“Ha habido unos experimentos interesantes en Panamá con aves tropicales. Lo que hicieron fue atrapar aves en el bosque y llevarlas a uno de los lagos que se formaron como parte de la construcción del canal”, cuenta. “Soltaron a las aves en el medio del lago para ver cuánto podían volar. Los colibríes no tuvieron ningún problema, pero varios de los paseriformes tropicales no volaron más de 200 metros y caían al agua exhaustos. Ese experimento demostró, por primera vez, que muchas aves tropicales pueden estar muy limitadas en su capacidad de vuelo. Por tanto, son especies que pueden verse muy afectadas con la fragmentación de su hábitat, con la construcción de carreteras, con cosas que hagamos a escala relativamente pequeña que pueden afectar su capacidad de movimiento”. Como decíamos antes, volar no implica la libertad absoluta, y menos con seres humanos jugando a transformar el planeta en una escala sin precedentes.

“Ahora estoy analizando datos de un sitio dividido por una carretera cerca de Manaos, en Brasil, donde existen datos de aves anilladas, para saber cuántas veces cruzaron la carretera. Con estudiantes hemos medido el índice alar de todas las especies y ahora estoy analizando esos datos para ver si su forma alar influencia qué tan frecuentemente han podido cruzar la carretera”, adelanta. “Con estos estudios esperamos evaluar que si la eficiencia de vuelo puede influir en estos impactos locales”.

Le cuento que al leer el artículo pensaba que de cierta manera este índice, que refleja la capacidad de dispersión de las aves, debería ser tenido en cuenta a la hora de confeccionar las listas rojas de especies amenazadas. “Yo creo que sí. Para hacer listas rojas hay protocolos muy tradicionales y muy basados en las tendencias históricas de tamaños poblacionales. Pero si querés evaluar el riesgo que tienen las especies ante procesos que están ocurriendo ahora y hacia el futuro ‒por ejemplo, debido al cambio climático‒, creo que evaluar su capacidad de volar y cruzar barreras es fundamental”.

Medir. Pensar. Buscar patrones. Pintar el mundo. Con colecciones científicas resguardadas en museos y con expertos apasionados por usar el calibre para conocer la biodiversidad como Santiago, se genera conocimiento valioso. “Desde la década del 50 la ecología ha dominado muchos aspectos del pensamiento y la morfología y los especímenes de museo han quedado como relegados” reflexiona. “Creo que se han perdido oportunidades de utilizar información como esta de la forma alar para enriquecer aspectos de investigaciones ecológicas y evolutivas. Eso justamente es un poco lo que estoy impulsando”. Y en su caso, el impulso que le da al tema es enorme. Más allá de que uno habló con Santiago por Skype y no pudo obtener su índice mano-ala, su capacidad de dispersión, tanto geográfica (de Montevideo a Ontario), como de ideas inspiradoras, parece ser muy elevada.

Artículo: “Ecological drivers of global gradients in avian dispersal inferred from wing morphology”
Publicación: Nature Communications (2020)
Autores: Catherine Sheard, Montague Neate-Clegg, Nico Alioravainen, Samuel Jones, Claire Vincent, Hannah MacGregor, Tom Bregman, Santiago Claramunt, Joseph Tobias.