El delicado equilibrio hídrico de las aves en un mundo que se calienta

El cambio climático, de la mano del aumento de las temperaturas en todo el planeta y la persistencia de las sequías en países como Chile, está produciendo cambios ecológicos que afectan muchos procesos metabólicos y funcionales de animales terrestres. Por este motivo, es relevante entender los mecanismos fisiológicos que usan los animales para mantener su equilibrio hídrico, el que depende de la interacción entre el entorno físico, la fisiología y la conducta de las especies para conservar el agua.

 

Las aves son animales con altas tasas metabólicas, y aquellas de hábitos diurnos son especialmente susceptibles a los aumentos de la temperatura y la aridez, por lo que comprender mejor los factores ambientales que influyen en su equilibrio hídrico es un tema importante de investigación. Estudios recientes señalan que las temperaturas cálidas y la menor disponibilidad de agua dulce afectan aspectos clave de la fisiología aviar, como el gasto de energía, la masa corporal, la tolerancia térmica y la pérdida de agua por evaporación, y junto con inducir estos cambios fisiológicos, el estrés térmico e hídrico también puede afectar el comportamiento, la distribución de especies y su condición física.

 

Para comprender mejor estos cambios, un grupo de eco-fisiólogos está trabajando en identificar los rasgos fisiológicos y las condiciones ecológicas que influyen en la dependencia de una especie al agua metabólica, con el objetivo de crear modelos fisiológicos precisos que puedan evaluar la capacidad de éstas para adaptarse a las perturbaciones ambientales y la disponibilidad de agua. 

 

Pocas investigaciones han examinado la variación en las fuentes de agua que utilizan los animales para mantener el equilibrio hídrico, y aún menos se han centrado en el papel del agua metabólica, debido fundamentalmente a limitaciones metodológicas. Pero el equipo internacional encabezado por el Dr. Pablo Sabat, académico de la Universidad de Chile e investigador CAPES, propone un nuevo método, que mide la composición isotópica de oxígeno triple desde una sola muestra de sangre, con el fin de estimar la contribución del agua metabólica a la reserva de agua corporal de tres especies de paseriformes. Su metodología y resultados fueron publicados en un artículo en la Revista Frontiers in Physiology.

Agua para sobrevivir en tiempos de escasez

 

Para entender cómo es que las aves obtienen agua y cómo se compone su presupuesto hídrico, tenemos que conocer los conceptos de agua metabólica y agua preformada. “El agua metabólica es el agua que se produce al oxidar los nutrientes en las células de todos los tejidos en el proceso de respiración celular. Básicamente, al combinar compuestos orgánicos como un azúcar con oxígeno se libera anhídrido carbónico, más agua”, explica Sabat, “el agua preformada es el agua que un animal obtiene de la dieta o la bebe en forma de agua libre”. 

 

El presupuesto de agua en animales terrestres es crítico para los procesos celulares, que se producen en condiciones más o menos estrechas de concentraciones de solutos (iones, moléculas orgánicas), por lo que todos los animales deben balancear la entrada de agua con las pérdidas, para evitar la deshidratación y el compromiso de procesos fisiológicos. “De esta manera, comprender los mecanismos fisiológicos para mantener el equilibrio hídrico es cada vez más importante a medida que aumentan las temperaturas y las sequías se vuelven más frecuentes e intensas”, enfatiza el investigador. 

 

Para no depender sólo del agua preformada que pueda haber disponible, algunos animales son capaces de producir suficiente agua mediante el metabolismo celular. Sabat menciona que “existen algunos ejemplos en roedores en que el agua metabólica es crucial en la mantención del balance hídrico, pero en aves esta información es escasa, sobre todo en situaciones naturales en el campo”.

 

En el caso de las aves, sí se sabe que cuando son expuestas a altas temperaturas, para evitar el sobrecalentamiento o hipertermia y mantener una temperatura adecuada, además de buscar microclimas fríos, también pueden evaporar agua a través de la piel y realizar jadeo o panting, lo que les permite perder calor evaporando el agua corporal y mantenerse frías. “De no haber agua, este mecanismo de control de temperatura se compromete y/o se pueden deshidratar fácilmente. Esto es particularmente importante en aves pequeñas en las que la tasa de evaporación es relativamente mayor que en aves grandes. En definitiva, en un mundo que se calienta y se seca día a día, el presupuesto hídrico es de vital importancia para las aves y si pueden «echar mano» o «echar ala» a alguna fuente extra de agua (aunque sea metabólica) ¡bienvenido!”, apunta el ecofisiólogo.

Isótopos estables: el nuevo método

 

Una de las principales limitaciones para lograr medir la contribución del agua metabólica a la reserva de agua corporal de las aves, es que el método convencional requiere el uso de trazadores inyectados, y se necesitan múltiples capturas del mismo individuo durante períodos cortos de tiempo. 

 

El nuevo modelo implementado por los investigadores es una técnica mínimamente invasiva que necesita sólo 0.1 Ml. de plasma del ave. Un pinchazo en un ala basta para obtenerlo. El modelo se basa en el análisis isotópico de los átomos de oxígeno del agua preformada, que, en el caso de las aves en su hábitat, proviene de las precipitaciones y del oxígeno atmosférico que es usado para oxidar los nutrientes y producir agua metabólica. Estas dos fuentes de átomos de oxígeno poseen marcas distintivas y muy constantes de la combinación de los tres isótopos estables del oxígeno: 16O, 17O y 18O. 

 

“De esta manera”, sostiene Pablo Sabat, “utilizando la marca isotópica de esa combinación (que se expresa Δ’17O) en el agua corporal, se puede establecer qué proporción de ese oxígeno proviene de las dos fuentes potenciales (es decir, agua preformada o metabólica) y así establecer el porcentaje de agua corporal que proviene de esas dos fuentes. A su vez, y debido a que la producción neta del agua metabólica depende obviamente de la tasa metabólica del individuo, podemos inferir también cómo son las tasas de gasto de energía en la naturaleza en una ventana temporal de varios días a semanas, dependiendo de la especie analizada”.

Churretes y chincoles

 

El estudio evaluó los efectos de los cambios en la tasa metabólica y la ingesta de agua en los valores de la marca isotópica de los tres isótopos estables de oxígeno, en tres especies de aves del orden Passeriformes, el chincol (Zonotrichia capensis), en cautiverio, y dos especies en vida libre, el Cinclodes oustaleti, o churrete chico, que habita en Chile y Argentina y el Cinclodes nigrofumosus o churrete costero, endémico chileno.

 

Dos resultados principales emergieron del estudio. La parte experimental reveló que los animales sometidos a una temperatura baja, que produce un aumento de la tasa metabólica, presentaron una mayor proporción de agua metabólica que aves aclimatadas a una temperatura mayor, que disminuye el gasto de energía. Esta «calibración» en el experimento con chincoles permitió utilizar esta técnica en terreno para caracterizar el presupuesto de energía y de agua en condiciones naturales. 

 

Pablo Sabat confirma que los resultados de animales en terreno mostraron que “los presupuestos de agua metabólica en dos especies de Cinclodes se diferencian de acuerdo a su tamaño corporal, lo que es congruente con las diferencias esperadas en las tasas de gasto de energía. Además, los valores encontrados son consistentes con los obtenidos por métodos tradicionales y más complejos de realizar; y que el modelo isotópico además nos permite saber cual es la marca (firma isotópica) del agua bebida, en este caso, nos informó que la especie marina, Cinclodes nigrofumosus o churrete costero, es capaz de incorporar agua de mar, o bien bebiéndola directamente o incorporada a través de sus presas marinas (crustáceos, moluscos etc.)”. 

 

“Este último hallazgo es muy novedoso per se”, señala Sabat, “debido a que, por ser un ave terrestre, se pensaría que ésta no debiera consumir agua salada. El caso del churrete chico presentó valores congruentes con lo esperado para el consumo de agua dulce de las precipitaciones o fuentes de agua cercanas (humedales, pozas) y el chincol presentó valores muy consistentes con lo esperado para la marca isotópica de 18O de la alta cordillera”.

 

Gracias a estos “pajaritos”, chincoles y churretes, comunes en ciudades, montañas y playas de nuestro territorio, podemos saber un poco más sobre cómo estas especies enfrentan los cambios en las temperaturas y la aridez causada por el cambio climático. Y gracias a los investigadores de este estudio, ahora hay disponible un nuevo método, mínimamente invasivo, para medir la contribución del agua metabólica y del agua preformada en la reserva de agua corporal de aves y otros animales.