Comprendre comment les oiseaux réagissent au changement climatique est un domaine de recherche essentiel qu’Elizabeth Derryberry, professeure agrégée au département d’écologie et de biologie évolutive de l’UT, et ses collègues s’efforcent de comprendre, y compris la prévalence et l’intensité accrues des vagues de chaleur. Dans une nouvelle étude publiée en ligne dans Écologie moléculaireles chercheurs ont examiné l’impact de la chaleur sur le comportement et la physiologie des Diamants mandarins.
« La plupart de ce que nous savons sur les effets comportementaux et physiologiques de la chaleur provient d’organismes aquatiques ou d’animaux terrestres à sang froid, mais les vagues de chaleur pourraient également être un réel problème pour les oiseaux et les mammifères terrestres, surtout si la chaleur interfère avec des composants critiques de leur reproduction. comportement et physiologie », a déclaré Sara Lipshutz, professeure adjointe à l’Université Loyola de Chicago, ancienne étudiante diplômée à l’UT et première auteure de la publication. « Nous voulions comprendre comment cela se produit comme première étape pour comprendre comment gérer ces problèmes. »
Les vagues de chaleur peuvent être mortelles pour les animaux à sang chaud, mais les effets comportementaux et physiologiques sont absents des récentes études de haut niveau sur le changement climatique. Les chercheurs voulaient connaître les effets sublétaux de la chaleur qui ne tuent pas les animaux, mais qui pourraient néanmoins avoir un impact sur leur capacité à s’adapter et à prospérer à mesure que le climat change.
Lipshutz et ses collègues ont exposé les diamants mandarins à un défi de chaleur de quatre heures, similaire à ce que les oiseaux sauvages pourraient subir pendant la chaleur de l’après-midi un jour d’été. Les diamants mandarins ont été sélectionnés pour l’étude parce que ces oiseaux chanteurs subissent des fluctuations de température extrêmes dans leur Australie natale.
L’équipe a mesuré les effets de la chaleur sur le comportement thermorégulateur et a examiné spécifiquement comment la chaleur modifiait l’activité des gènes dans les tissus essentiels à la reproduction – les testicules qui contrôlent la fertilité et une partie du cerveau qui régule le chant, qui est un comportement essentiel d’attraction du partenaire chez les oiseaux. . Ils ont découvert que la chaleur modifiait l’activité de centaines de gènes dans les testicules, mais moins dans le cerveau, ce qui suggère que le cerveau pourrait être moins sensible aux températures extrêmes.
« Dans le même temps, nous avons trouvé des preuves que la signalisation liée à la dopamine était affectée dans le cerveau, ce qui signifie que même la chaleur sublétale peut modifier la capacité d’un oiseau à se reproduire, via des changements dans les circuits de motivation pour la production de chansons », a déclaré Lipshutz. « S’ils ne peuvent pas chanter, ou bien chanter, ils ne vont pas se reproduire. »
Les populations d’oiseaux ont considérablement diminué au cours des dernières décennies, et les oiseaux chanteurs mâles doivent chanter pour attirer une partenaire. Couplé à des études antérieures montrant que les oiseaux chantent moins pendant les chaleurs, ce projet révèle des mécanismes sous-jacents potentiels par lesquels la chaleur peut contribuer au déclin des populations aviaires.
« C’est vraiment un triple coup dur », a déclaré Derryberry, auteur correspondant de la publication. « La chaleur affecte non seulement leur cerveau, mais elle semble également affecter les réseaux de gènes testiculaires liés à l’auto-entretien et à la production de sperme. Ainsi, il y a potentiellement moins de motivation à chanter, une fonction gonadique réduite et un plus grand investissement dans l’auto-entretien, tout cela peut nuire à une reproduction réussie. »
L’étude a également fourni des informations encourageantes pour les oiseaux et leur capacité à faire face à la menace du changement climatique. Les mâles qui haletaient plus souvent pendant le défi de la chaleur présentaient des effets plus limités sur l’activité des gènes dans le cerveau et les testicules.
« Pendant longtemps, les chercheurs ont estimé que la flexibilité comportementale pourrait être la clé de la capacité des animaux à gérer de nouveaux défis environnementaux », a déclaré Kimberly Rosvall, professeur agrégé de biologie à IU Bloomington, dont le laboratoire a supervisé le volet génomique de ce projet. « Nous avons vu que certains individus utilisaient mieux la thermorégulation comportementale pour dissiper les effets physiologiques de la chaleur. Si les animaux sont capables d’ajuster leur comportement, ou si le comportement peut évoluer pour suivre le rythme du changement climatique, les oiseaux peuvent être capables de s’adapter. »
Selon Lipshutz, les résultats ont également des implications importantes pour la sélection sexuelle dans un monde qui se réchauffe.
« Certains individus, voire certaines espèces, peuvent bien fonctionner sous des températures extrêmes », a-t-elle déclaré. « Cela pourrait influencer à la fois l’évolution de la tolérance thermique et l’évolution du comportement. »
Sara E. Lipshutz et al, Comment les défis thermiques modifient la régulation des gènes dans le cerveau et les gonades des oiseaux chanteurs : implications pour la sélection sexuelle dans notre monde en mutation, Écologie moléculaire (2022). DOI : 10.1111/mec.16506