Urohidrosis as an overlooked cooling mechanism in long-legged birds

Behavioural thermoregulation could buffer the impacts of climate warming on vertebrates. Specifically, the wetting of body surfaces and the resulting evaporation of body fluids serves as a cooling mechanism in a number of vertebrates coping with heat. Storks (Ciconiidae) frequently excrete onto their legs to prevent overheating, a phenomenon known as urohidrosis. Despite the increasingly recognised role of bare and highly vascularised body parts in heat exchange, the ecological and evolutionary determinants of urohidrosis have been largely ignored. We combine urohidrosis data from a scientifically curated media repository with microclimate and ecological data to investigate the determinants of urohidrosis in all extant stork species. Our phylogenetic generalised linear mixed models show that high temperature, humidity and solar radiation, and low wind speed, promote the use of urohidrosis across species. Moreover, species that typically forage in open landscapes exhibit a more pronounced use of urohidrosis than those mainly foraging in waterbodies. Substantial interspecific variation in temperature thresholds for urohidrosis prevalence points to different species vulnerabilities to high temperatures. This integrated approach that uses online data sources and methods to model microclimates should provide insight into animal thermoregulation and improve our capacity to make accurate predictions of climate change’s impact on biodiversityinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Haciendo frente al calor: límites de tolerancia termal y eficiencia de los mecanismos de enfriamiento en aves

Programa de Doctorado en Modelización y Experimentación en Ciencia y TecnologíaEl cambio climático puede afectar negativamente a la eficacia biológica de numerosas especies y es considerado una de las principales amenazas para la biodiversidad. Además de un incremento en los valores medios de temperatura, el calentamiento global aumentará la ocurrencia de eventos climáticos extremos como las olas de calor. Las aves son particularmente vulnerables frente a estos eventos extremos, pudiendo disminuir su eficacia biológica (dificultando el mantenimiento de la condición corporal o la actividad reproductora) o incluso resultar en eventos de mortalidad en masa. En este marco, determinar como la fisiología y el comportamiento de las aves pueden amortiguar los impactos de las olas de calor es fundamental. Esta tesis evalúa (1) los límites de tolerancia al calor y las vulnerabilidades actuales y futura frente a las olas de calor de aves comunes de Extremadura (SO Iberia), así como (2) la variación estacional e inter-poblacional de la tolerancia al calor en una de estas especies. Además de los mecanismos fisiológicos, se explora la importancia de la termorregulación comportamental para hacer frente a las altas temperaturas, (3) evaluando cuáles son los principales determinantes ambientales, morfológicos, ecológicos y latitudinales del uso de urohidrosis en las especies de la Familia Ciconiidae (cigüeñas) y, (4) mediante fotografía termal, cuantificamos la magnitud y duración del enfriamiento producido por este comportamiento.Climate change can negatively affect fitness of the species and is considered one of the greatest threatens to biodiversity. In addition to increases in mean surface temperature, climate warming will increase the occurrence of climatic extreme events, such as heatwaves. Birds are particularly sensitive to these extreme events, and heatwaves can reduce their fitness (i.e., compromising body condition maintenance or reproductive activity) or even result in mass mortality events. In this context, to determine how physiology and behaviour can buffer the impact of heatwaves in birds is critical. This thesis evaluates (1) heat tolerance limits and current and future vulnerability to heatwaves among common birds from Extremadura (SW Iberia), as well as (2) seasonal and inter-population variation in heat tolerance in one of these species. In addition to physiological mechanisms, this thesis explores the importance of behavioural thermoregulation to deal with high temperatures, (3) assessing which are the major environmental, morphological, ecological and latitudinal determinants of use across Family Ciconiidae (storks), and (4) by using thermal imaging, quantifies the magnitude and duration of the cooling effect produced by urohidrosis

Behavioural and physiological responses to experimental temperature changes in a long-billed and long-legged bird: a role for relative appendage size?

Mantener la homeotermia puede ser un reto importante cuando las especies se enfrentan a temperaturas ambientales superiores a su zona termoneutral. zona termoneutral. Las especies de aves que viven en espacios abiertos están expuestas a grandes pérdidas y ganancias de calor, lo que las obliga a adoptar una serie de estrategias fisiológicas y de comportamiento para mantener la homeotermia. les obligan a adoptar una serie de estrategias fisiológicas y de comportamiento para mantener la homeotermia. Ambos tipos de respuestas podrían estar influidas por el tamaño relativo del pico y las patas, pero se carece de datos experimentales. Aquí evaluamos cómo la variación en los ajustes posturales del cuerpo, el jadeo y la actividad locomotora del correlimos Calidris alpina puede explicarse por la temperatura ambiente experimental y el tamaño relativo del pico y las patas. temperatura ambiente experimental y el tamaño relativo del pico y las patas. Además, estimamos la tasa metabólica en reposo y la pérdida de agua en reposo para evaluar los posibles vínculos entre ambos rasgos fisiológicos y el tamaño relativo del pico y las patas. Las temperaturas por debajo de la zona zona termoneutra se contrarrestaron aumentando la producción de calor metabólico mediante una mayor actividad locomotora, mientras que los ajustes posturales corporales se utilizaron menos que en la zona termoneutra. los ajustes posturales del cuerpo se utilizaron menos de lo esperado. Dentro de la zona termoneutral, el reposo dorsal (meter el pico bajo las plumas del cuerpo) y la posición unipedal (de pie sobre una pata) fueron las preferidas por los correlimos, probablemente por ser más cómodas para descansar. A temperaturas superiores a la zona termoneutra, los correlimos se mostraron inactivos y aumentaron el tiempo de exposición del pico y de postura húmeda. y, en última instancia, jadeaban cuando se enfrentaban a temperaturas superiores a 37 °C. Curiosamente, por encima de la zona termoneutral, pero por debajo de su temperatura corporal, las aves con picos y patas relativamente más largos pasaron más tiempo exponiéndolos, probablemente para aumentar la transferencia de calor seco al entorno. transferencia de calor seco al entorno. Nuestros resultados también ponen de relieve la importancia de la disponibilidad de sustratos húmedos para minimizar el estrés térmico en especies de humedales.Maintaining homeothermy may be a major challenge when species are confronted with ambient temperatures beyond their thermoneutral zone. Bird species occupying open landscapes are inherently exposed to acute heat loss and heat gain, which force them to adopt a suite of behavioural and physiological strategies to maintain homeothermy. Both types of responses could be influenced by their relative bill and leg sizes, but experimental data are lacking. Here, we evaluated how variation in body postural adjustments, panting, and locomotor activity in the dunlin Calidris alpina can be explained by experimental ambient temperature and relative bill and leg sizes. Additionally, we estimated resting metabolic rate and evaporative water loss to assess potential links between both physiological traits and relative bill and leg sizes. Temperatures below the thermoneutral zone were counteracted by enhancing metabolic heat production through increased locomotor activity, while body postural adjustments were used less than expected. Within the thermoneutral zone, back rest (tucking the bill under body feathers) and unipedal (standing on one leg) were preferred by dunlins, probably as being more comfortable for resting. At temperatures above the thermoneutral zone, dunlins were inactive and increased the time of bill exposure and wet-sitting and ultimately panting when challenged with temperatures above 37 °C. Interestingly, above the thermoneutral zone, but below their body temperature, birds with relatively longer bills and legs spent more time exposing them, probably to increase dry heat transfer into the environment. Our findings also highlighted the importance of the availability of wet substrates for minimising heat stress in wetland species.• Financiación Open Access por Acuerdo CRUE-CSIC con Springer Nature. • Junta de Extremadura y Fondo Europeo de Desarrollo Regional. Proyecto IB16183 • Junta de Extremadura y el Fondo Social Europeo. Beca postdoctoral PD16099 a Núria Playà Montmany • Junta de Extremadura. Consejería de Economía, Ciencia y Agenda Digital y el FEDER. Subvención GR21081 • Ministerio de Ciencia e Innovación, Agencia Estatal de Investigación y Fondo Social Europeo. Subvención PEJ2018-003697-P para Julián Cabello VergelpeerReviewe