Tesis doctoral (doctoralThesis).
Interacciones parásito-hospedador en poblaciones de aves silvestres y su relación con variables ambientales
Digital.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC
oai:digital.csic.es:10261/258731
Digital.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC
- Castaño-Vázquez, Francisco
Tesis doctoral defendida en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Complutense de Madrid, [EN] The aim of this Thesis is to explore whether an experimental change in temperature can affect the prevalence and abundance of parasites in cavity nesting birds during their breeding period. During the 2015 breeding period, we observed that an experimental increase in temperature inside blue tit (Cyanistes caeruleus) nests negatively affected the abundance of mites (Dermanyssus gallinoides) and blowfly pupae (Protocalliphora azurea). During the breeding season of 2017 we explored whether an experimental increase in temperature inside blue tit nests located at different latitudes (Spain and Germany) significantly affected the abundance of parasites in the nests. Heated treatment reduced significantly the abundance of blowfly pupae in both locations, as well as that of flea larvae in nests from Germany, although not from those in Spain. In addition, we also observed that infections by hemoparasites such as Haemoproteus/Plasmodium in adult birds was significantly higher in blue tit males attending nests where the temperature was increased in Germany and control nests in Spain. In this study, we also found that the abundance of flea larvae was significantly higher in nests in Germany, while the abundance of blowfly pupae and biting midges was higher in Spain. Similarly, we observed that other parasites such as mites and black flies only appeared in nests in Spain, but not in those in Germany. In addition, we found that the weight of males and the length of wing in blue tit nestlings were negative and significantly related to flea larvae abundance. On the other hand, the experimental increase in temperature within European roller (Coracias garrulus) nests during their breeding period was not enough to show significant differences between heated and control nests. However, treatment had a significant effect on relative humidity, being lower during night in heated nests than in control nests. We also found a higher abundance of mites, sandflies and carnid flies in heated nests with lower humidity than in control nests. However, biting midge abundance was significantly lower in heated than in control nests of rollers, being the abundance of black flies similar between both groups. In addition, the abundance of some parasites vary among nests located on different locations (sandstone walls, trees and human constructions. However, we did not find any significant effect of treatment, nest location or abundance of ectoparasites on mean weight and wing length or growth of nestlings at different nestling ages. On the other hand, we explored whether differences in carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) between inside and outside of nest cavities could be potentially used by some ectoparasites to locate their hosts. Our results showed that CO2 concentration was higher inside nests than in outside air, being lower CH4 inside nests than outside. In addition, we observed a higher abundance of biting midges in those nests where the differences of concentration between the CO2 of the nest and the outside were higher at 20 days of nestling age, indicating that these dipterans can use the higher differences in the concentration of this gas to locate their hosts. On the other hand, the abundance of blackflies was higher in those nests with higher differences in concentration of CH4 between the nest and the outside air at 8 days of nestling age. However, our main hypothesis about this result is that nests with highest bacterial activity had higher concentrations of CH4 and the black flies used this signal to locate nestlings in their nests. Finally, using data on the abundance of ectoparasites captured in blue tit nests and climatic variables (temperature, precipitation and wind speed) during a ten-year period (2008-2017), we explore whether the magnitude of the change in climate during this period affected the prevalence and abundance of parasites. In addition, we explore the magnitude of the effect of climate change on blood infections in blue tit adults, as well as the relationships between adult infections and vector abundance. During this 10-year period we observed an increase in temperature and wind speed, as well as a reduction in precipitation. Furthermore, we found that the abundance of biting midges, black flies and blowfly pupae in the nests increased over the years, but not the mites and flea larvae. Regardless of the variation in the number of parasites over the years, different relationships were found between parasites and climatic variables. Temperature was positive and significantly related to biting midges, blowfly pupae, mites and flea larvae abundances, although other ectoparasites such as blackflies, were not affected. In addition, wind speed and precipitation negatively affected to the abundance of blowfly pupae and blackflies, indicating that each parasite species respond to external environmental conditions differently. Over the years, we observed a higher abundance of biting midges and black flies in those nests where the clutch size was higher. We also found a positive and significant relationship between the abundance of blood parasites of the genus Haemoproteus and the abundance of biting midges during the first year of life of the birds. However, infections by parasites such as Lankesterella were positive and significantly related to the abundance of mites during the year of birth of birds. Leucocytozoon and Lankesterella infections were also significantly related to climatic variables and Haemoproteus and Lankesterella infections increased over the years. In addition, we found that the body condition of females, males and nestling blue tits were negatively related to flea larvae, blowfly pupae and biting midge abundances respectively. Our results support the idea that changes in environmental conditions in natural systems can affect each parasite species and its hosts in different ways, because they can adapt in different modes to environmental changes. The prediction that an increase in temperature due to climate change will necessarily lead to an increase in parasitic diseases is not supported by our experimental data, at least in the case of several species of parasites. In addition, we have shown that parasites can still use stimuli such as the difference in concentration of some gases between the inside and outside of the nest to locate their hosts., [ES] Durante el periodo de cría del 2015, observamos que un aumento experimental de la temperatura en el interior de los nidos de herrerillo común (Cyanistes caeruleus) afectó negativamente a la abundancia de ácaros (Dermanyssus gallinoides) y pupas de mosca (Protocalliphora azurea). Durante la temporada de cría del 2017 utilizamos esta misma aproximación experimental en dos poblaciones de herrerillo localizadas a distinta latitud (España y Alemania). El tratamiento térmico redujo significativamente la abundancia de pupas de mosca en ambas localidades, así como también la de larvas de pulga en los nidos de Alemania, aunque no en los de España. Además, también observamos que la infección por hemoparásitos como Haemoproteus/Plasmodium en las aves adultas fue significativamente mayor en machos de herrerillo que atendían nidos donde se aumentó la temperatura en Alemania y nidos controles en España. También encontramos que la abundancia de larvas de pulga fue significativamente mayor en los nidos de Alemania, mientras que la abundancia de pupas de mosca y jejenes fue mayor en España. Del mismo modo, observamos que otros parásitos como ácaros y moscas negras sólo aparecieron en los nidos de España, pero no en los de Alemania. Además, encontramos que el peso de los machos y la longitud del ala de los polluelos de herrerillo estuvieron relacionados negativa y significativamente con la abundancia de larvas de pulgas. También sometimos a un incremento experimental de temperatura a nidos de carraca europea (Coracias garrulus). Aunque no hubo diferencias significativas en temperatura entre nidos calentados y controles si hubo un efecto significativo sobre la humedad relativa, siendo menor durante la noche en los nidos calentados que en los controles. Encontramos una mayor abundancia de ácaros, flebotomos y moscas cárnidas en nidos calentados y con menor humedad que en los nidos control. Sin embargo, la abundancia de jejenes fue significativamente menor en los nidos calentados que en los controles, mientras que la abundancia de moscas negras no mostró diferencias significativas entre ambos grupos. Además, la abundancia de algunos parásitos también varió en función de lugar donde se encontraba la caja-nido (taludes, árboles o construcciones humanas). Estos resultados, contrastan con el hecho de que no encontrásemos ningún efecto significativo sobre el peso medio, la longitud del ala o el crecimiento a diferentes edades de los polluelos. Por otro lado, exploramos si las diferencias en dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4) entre el interior y el exterior del nido pueden ser potencialmente utilizados por algunos ectoparásitos para localizar a sus hospedadores. Nuestros resultados demostraron que la concentración de CO2 era más elevada dentro de los nidos que en el aire exterior, siendo la de CH4 menor en los nidos que en el exterior. Además, observamos una mayor abundancia de jejenes en aquellos nidos donde las diferencias de concentración entre el CO2 del nido y el exterior fueron más elevadas a los 20 días de edad de los polluelos, indicándonos que estos dípteros pueden utilizar las mayores diferencias de concentración de este gas para localizar a sus hospedadores. Por otro lado, la abundancia de moscas negras fue más alta en aquellos nidos con mayores diferencias de concentración de CH4 a los 8 días de edad de los polluelos. Esto puede deberse a que los nidos con mayor actividad bacteriana tuvieron mayores concentraciones de CH4 y las moscas negras utilizaron esta señal para localizar a los polluelos en sus nidos.
Finalmente, exploramos si la magnitud del cambio en temperatura, precipitación y velocidad del viento durante un periodo de diez años (2008-2017) afectó a la prevalencia y abundancia de ectoparásitos y parásitos sanguíneos en nidos de herrerillo común, así como también de las relaciones entre las infecciones sanguíneas en los adultos y la abundancia vectores. En este estudio observamos un incremento temporal de la temperatura y de la velocidad del viento, así como una reducción de la precipitación. Además, encontramos que la abundancia de jejenes, moscas negras y pupas de mosca, se incrementó a lo largo de los años, aunque no la de ácaros y larvas de pulga. La temperatura se relacionó positiva y significativamente con la abundancia de jejenes, pupas de mosca, ácaros y larvas de pulgas, aunque otros ectoparásitos como las moscas negras no se vieron afectadas. Además, la velocidad del viento y la precipitación afectaron negativamente a la abundancia de pupas de mosca y moscas negras indicando que cada especie de parásito responde a unas condiciones ambientales externas de manera diferente. También observamos una mayor abundancia de jejenes y moscas negras en aquellos nidos donde el tamaño de nidada era mayor. Asimismo, encontramos una relación positiva y significativa entre la abundancia de parásitos sanguíneos del género Haemoproteus y la abundancia de jejenes durante el primer año de vida de las aves. Las infecciones por parásitos como Lankesterella fueron relacionadas positiva y significativamente con la abundancia de ácaros durante el año de nacimiento de las aves. Las infecciones por Leucocytozoon y Lankesterella estuvieron también significativamente relacionadas con variables climáticas y las infecciones por Haemoproteus y Lankesterella se incrementaron a lo largo de los años. Además, encontramos que la condición de las hembras, machos y los polluelos de herrerillo se relacionaron negativamente con la abundancia de larvas de pulgas, pupas de mosca y jejenes respectivamente. Nuestros resultados apoyan la idea de que en los sistemas naturales los cambios en las condiciones ambientales pueden afectar de distinta manera a cada especie de parásito y a sus hospedadores, debido a que cada uno de estos puede adaptarse de distinta forma a unas novedosas condiciones ambientales. La predicción de que un aumento de la temperatura debido al cambio climático necesariamente va a producir un aumento de las enfermedades parasitarias no se sostiene en base a nuestros datos experimentales, al menos en el caso de algunas especies de parásitos. Además, hemos demostrado que los parásitos todavía pueden utilizar estímulos como la diferencia de concentración de algunos gases entre el interior y el exterior del nido para localizar a sus hospedadores., El trabajo de esta Tesis Doctoral ha podido llevarse a cabo con la financiación de los proyectos CGL2015-67789- C2-1-P y PGC2018-097426-B-C21 (Santiago Merino) ambos del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO/FEDER). Además, Francisco Castaño Vázquez ha contado con una beca FPI-CSIC 2016 ref. BES-2016-076285 del Ministerio de Economía y Competitividad., Peer reviewed
DOI: http://hdl.handle.net/10261/258731
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