Los cetáceos son muy sensibles a los cambios medioambientales al estar situados en el eslabón superior de la cadena alimentaria del ecosistema marino. Para conocer cómo les afecta el cambio climático es necesario llevar a cabo registros y análisis de las oscilaciones de sus poblaciones.

Ejemplar de delfín listado. EDMAKTUB

Esas bases de datos requieren de una identificación previa y precisa de las diferentes especies de cetáceos.  En este sentido, la identificación acústica es una herramienta poco utilizada pero con muchas posibilidades en cetáceos, si bien su uso en estos animales reviste cierta dificultad. Ello es debido a que los cetáceos son de comportamiento muy esquivo y solo salen a la superficie para respirar. Los hidrófonos del barco oceanográfico, que graban sus emisiones acústicas dentro del agua, permiten una identificación segura siempre que se produzca avistamiento en la superficie. Pero en ocasiones, la falta de visibilidad o las grabaciones nocturnas son un obstáculo para la correcta identificación.

Para resolver esta dificultad, un profesor y varios alumnos de Biología de la Universidad de Extremadura han colaborado con la Asociación EDMAKTUB, dedicada al estudio de los cetáceos en el Mediterráneo, y han propuesto un método de análisis del sonido emitido por estos animales, basado en el análisis de sus espectros acústicos por redes neuronales. “Con grabaciones de identificación seguras hemos elaborado esta red neuronal para identificaciones no seguras”, así resume Daniel Patón los resultados del trabajo. A partir de las grabaciones aportadas por el barco de EDMAKTUB, Patón y su equipo, han construido una red neuronal multinomial que permite identificar de manera eficaz tres especies de delfín objeto de estudio: el Delfín mular (Tursiops truncatus), el Delfín listado (Stenella coeruleoalba) y el calderón gris (Grampus griseus). Los resultados del estudio serán presentados en la Conferencia Anual de la “European Cetacean Society”, que tendrá lugar del 5 al 9 de abril en Lieja, Bélgica. Bajo el título Mamíferos marinos, testigos del cambio medioambiental, la conferencia abordará las consecuencias del cambio global en estas especies, así como, los principales peligros que les acechan en el futuro.

Ventajas de las redes neuronales

Las redes neuronales se inspiran en el funcionamiento de nuestro cerebro y, a diferencia del cálculo estadístico convencional, tienen la habilidad de aprender, por eso a las unidades de cómputo se las llaman neuronas. “Constituyen un sistema de cálculo empleado en resolución de problemas no lineales, como es nuestro caso”, explica el investigador. Cada “neurona” sopesa entre las diferentes entradas hasta que optimiza la salida de datos, imitando las sinapsis neuronales. Estas ventajas convierten a las redes neuronales en herramientas muy apropiadas para resolver diferentes problemas de clasificación o predicción que van desde el  reconocimiento facial, hasta la identificación de la voz y la predicción del clima, entre otros.

Aquí, la aplicación de redes neuronales se ajusta perfectamente para clasificar las especies teniendo en cuenta la variabilidad del comportamiento acústico de los cetáceos y su amplio margen de frecuencias de sonido. Existe una gran variabilidad acústica entre los individuos de estas tres especies; ya que emiten ondas que oscilan entre los 20 y los 200.000 Hz. Por encima del umbral del oído humano que es de 20Khz, se considera ultrasonido. Los delfines usan ultrasonido para ecolocalizar a sus presas, orientarse y en la comunicación social, explica el investigador. El programa recopila la variabilidad de cada especie  y le asigna una probabilidad de identificación. “Después de 5000 repeticiones el modelo de redes neuronales obtuvo un 100% de identificaciones correctas. Hemos validado la red con nuevas grabaciones y funciona perfectamente”, asegura Daniel Patón, que apuesta por el desarrollo de un software en el futuro que pueda ser manejado por los barcos oceanográficos para la identificación en tiempo real de más especies de cetáceos y el seguimiento de sus poblaciones.

Los Investigadores Daniel Patón y Eduard Degollada en el buque de EDMAKTUB

Asociación EDMAKTUB

La asociación EDMAKTUB es una organización sin ánimo de lucro, dedicada al estudio y la  divulgación del medio acuático, especialmente los cetáceos. Fue fundada en 2000 y está presidida por Eduard Degollada. Su equipo científico está formado por destacados especialistas en campos como la veterinaria, la biología y la educación, los cuales tienen interés común en el estudio del mar y su conservación, con especial énfasis en los cetáceos.

Desde Laponia hasta el norte de África, una red formada por 37 investigadores europeos  ha recopilado grandes bases de datos para comparar los registros de abundancia y prevalencia de 89 poblaciones de parásitos, obtenidos en 2010, con los mismos parámetros y metodología utilizados en otro estudio anterior llevado a cabo hace diez años.

El propósito es evaluar la influencia del cambio climático, en particular el aumento de la temperatura, en la interacción entre el parásito y el ave hospedadora. De acuerdo conla Convención Intergubernamentalde Expertos sobre el Cambio Climático (IPPC por sus siglas en inglés), la temperatura ha aumentado en promedio aproximadamente, 6°C en el siglo XX y, sólo entre 1970 y 2004, las emisiones de gases de efecto invernadero causantes del calentamiento global crecieron un 70%. Es necesario, por tanto, prever y, en su caso, tratar de mitigar las consecuencias del cambio climático, por las efectos que provoca en el medio ambiente, como sucede en este caso en las aves.

DU Ceba Cochinella

Las conclusiones, que han sido publicadas recientemente en acceso abierto en PLOS ONE, apuntan a que el ascenso de la temperatura conlleva un incremento general de la prevalencia de parásitos, además de que el cambio climático puede afectar a la reproducción y condición corporal de las aves debido a los cambios fenológicos, es decir, a cómo el clima y el tiempo atmosférico afectan a los fenómenos biológicos de los animales.  En un periodo de 10 años los investigadores han podido observar una mayor prevalencia, o lo que es lo mismo, un porcentaje más alto de aparición de los parásitos sanguíneos, clasificados en protozoos, parásitos de las plumas, dípteros, pulgas y ácaros.

Los investigadores Alfonso Marzal y Florentino de Lope. UEx

Florentino de Lope y Alfonso Marzal son dos de los investigadores de la Universidad de Extremadura que han formado parte de este estudio,  y que  han analizado y comparado las muestras de sangre de golondrinas, gorriones y aviones comunes en la ciudad de Badajoz y sus alrededores. Según explica de Lope, el aumento de la abundancia de parásitos afecta de manera negativa al tamaño de la puesta, la cantidad de pollos nacidos y la condición corporal del ave. Así, los parásitos en las plumas  perjudican gravemente el vuelo de las aves. Además, el ascenso de las temperaturas unido a la latitud de la localidad ha adelantado la fecha de puesta de los huevos. “Esto sugiere que los parásitos mediatizan los efectos indirectos de la temperatura afectando así a la condición de sus hospedadores, las aves”, matiza el investigador.

La reducción de la condición corporal y la eficacia biológica del animal ha sido posible constatarla gracias a los registros de datos a largo plazo, partiendo como base paquetes de 10 a15 años, en 24 especies de aves de 26 localidades europeas. Son aves migratorias que invernan en África  y se reproducen en Europa lo que las hace aún más valiosas para este tipo de estudios.

Tanto en el marco de la Unión Europeacomo de las Naciones Unidas, el objetivo es que la temperatura global no supere un incremento de 2°C  en relación con los niveles pre-industriales, porque los científicos advierten que, más allá de este umbral, el impacto sobre el medioambiente será muy adverso y probablemente catastrófico.  Para ello,la Unión Europa ha establecido una hoja de ruta con medidas para reducir los gases de efecto invernadero un 40% en 2030 y un  80% en 2050, respecto de los niveles de 1990.

Referencia:

Anders Pape Moller, Santiago Merino, Juan Jose´ Soler, Anton Antonov, Elisa P. Bada´ s, Miguel A. Calero-Torralbo, Florentino de Lope, Tapio Eeva, Jordi Figuerola, Einar Flensted-Jensen, Laszlo Z. Garamszegi, Sonia González-Braojos, Helga Gwinner, Sveinn Are Hanssen, Dieter Heylen, Petteri Ilmonen, Kurt Klarborg, Erkki Korpima¨ ki, Javier Martínez, Josue Martı´nez-de la Puente, Alfonso Marzal, Erik Matthysen, Piotr Matyjasiak, Mercedes Molina-Morales, Juan Moreno, Timothy A. Mousseau, Jan Tøttrup Nielsen, Peter Laszlo´ Pap, Juan Rivero-de Aguilar, Peter Shurulinkov, Tore Slagsvold, Tibor Sze´p, Eszter Szo llo˝ si, Janos Toro¨ k, Radovan Vaclav, Francisco Valera, Nadia Ziane. “Assessing the Effects of Climate on Host-Parasite Interactions: A Comparative Study of European Birds and Their Parasites”. PLOS ONE. December 2013 | Volume 8 | Issue 12 | e82886

El deshielo del Ártico (Agencia Europea del Medioambiente)

En los últimos 100 años la temperatura media global del planeta ha aumentado 0.75º C.  Si no se actúa y se toman medidas a tiempo, el incremento puede llegar a oscilar entre 2.4ºC y 6.4ºC a finales de este siglo. La política europea de cambio climático tiene como objetivo que la temperatura global no supere los 2°C  en relación con los niveles pre-industriales, porque los científicos advierten que, más allá de este umbral, los efectos sobre el medioambiente  serán adversos e incluso catastróficos.

 
¿Cuáles son estos efectos? Juan Manuel Sánchez Guzmán, profesor del área de zoología y coordinador del grupo de investigación Biología en la Conservación de la Universidad de Extremadura, nos explica las consecuencias del cambio climático en este vídeo publicado en el marco del proyecto La Universidad Responde : https://vimeo.com/channels/441476 y http://www.youtube.com/watch?v=H2NgZamtAsQ&feature=youtu.be

 
Para Sánchez Guzmán, los efectos más alarmantes del calentamiento global se advertirán en la disponibilidad de agua y  alimentos, así como en la pérdida de biodiversidad y el aumento de catástrofes naturales. El profesor de la UEx afirma que la influencia del hombre en el cambio climático ha sido decisiva. El problema radica en que a la acción  humana se suma la propia variabilidad natural del clima, acelerando así los procesos de cambio que históricamente han existido en la Biosfera.  A pesar de que la temperatura de la Tierra no ha variado más de 5º – 6ºC en los últimos 2 millones de  años, se han alternado periodos fríos (glaciaciones) con periodos cálidos, que provocaron importantes  impactos, tales como, la desaparición de ecosistemas completos o la extinción de numerosas especies.

El grupo de investigación Biología en la Conservación tiene como línea de investigación básica la Conservación de la Biodiversidad.  Asume el concepto de conservación como la economía de los Recursos Naturales, por lo tanto el grupo estudia desde este prisma la Biodiversidad en Sistemas Mediterráneos. De esta manera se asume su mantenimiento a lo largo del tiempo, apostando por su aprovechamiento sostenible. La línea de investigación incluye de manera específica el estudio biológico en especies y hábitats amenazados, así como sus planes de gestión y recuperación.

 
La Universidad Responde es un proyecto interuniversitario de pequeños microespacios audiovisuales de tres minutos de duración en el que participan la Radio Televisión Universitaria ONDA CAMPUS y el Servicio de Difusión de la Cultura Científica de la  UEx. El objetivo de esta iniciativa divulgativa no es otro que dar respuesta ciudadana a conceptos científicos relacionados con algunos de los temas que más preocupan a la sociedad tales como la economía, la salud o el medio ambiente.