Nyctalus lasiopterus, Nyctalus aviator, depredación, paseriformes, dieta, migración, generalista, plumas, excrementos, amplificación. David Pastor Beviá Universitat d’Alacant Universidad de Alicante Ecología tróca del nóctulo grande (Nyctalus lasiopterus), un murciélago depredador de aves David Pastor Beviá David Pastor Beviá Escola de Doctorat Tesis doctoral Escuela de Doctorado ED|UA Alicante, mayo 2017 edua.ua.es Tesis doctoral Alicante, mayo 2017 Departamento de Ecología Facultad de Ciencias Ecología trófica del nóctulo grande (Nyctalus lasiopterus), un murciélago depredador de aves David Pastor Beviá Tesis presentada para aspirar al grado de DOCTOR POR LA UNIVERSIDAD DE ALICANTE DOCTORADO EN ANÁLISIS Y GESTIÓN DE ECOSISTEMAS Dirigida por: Carlos Ibáñez Ulargui, Javier Juste Ballesta Tutor académico: Germán López Iborra Parte de esta tesis ha sido financiada por el Ministerio de Industria, Comercio y Competitividad a través de los proyectos CGL 2009‐12393 y CGL2012‐38610. A mi familia Índice SECCIÓN INICIAL ………………………………………………………………………………………………………. 7 Síntesis …………………………………………………………………………………………………………………….. 9 Introducción General ………………………………………………………………………………………………. 19 SEGUNDA SECCIÓN …………………………………………………………………………………………………. 31 Artículos publicados ………………………………………………………………………………………………... 33 Chapter 1: A molecular approach to the study of avian DNA in bat faeces ………………. 35 Chapter 2: Concealed by darkness: interactions between predatory bats and nocturnally migrating songbirds illuminated by DNA sequencing…………………………….. 37 TERCERA SECCIÓN …………………………………………………………………………………………………… 39 Artículos no publicados …………………………………………………………………………………………… 41 Chapter 3: Bird species in the diet of the birdlike noctule Nyctalus aviator …………….. 43 Chapter 4: Does bat predation have an impact of migration behavior and demography of songbirds? ……………………………………………………………………………………… 59 CUARTA SECCIÓN ……………………………………………………………………………………………………. 81 Conclusiones generales ………………………………………………………………………………………….. 83 Agradecimientos …………………………………………………………………………………………………….. 89 5 6 SECCIÓN INICIAL 7 8 SÍNTESIS Las aves y los murciélagos son los 2 únicos grupos vertebrados capaces de realizar un vuelo activo. Teniendo esta característica en común, sería esperable que presentaran numerosas interacciones entre miembros de ambos grupos. Esto no es así principalmente a la segregación temporal que presentan, siendo las aves principalmente diurnas, a excepción de algunos grupos como las rapaces nocturnas o los chotacabras y los murciélagos principalmente nocturnos. Entre las interacciones que se pueden dar entre aves y murciélagos, la depredación es, probablemente, la más importante, siendo un factor determinante en la segregación temporal de ambos grupos, así como en su comportamiento. Esta interacción es, aunque bidireccional, asimétrica, conociéndose muchos más casos de aves que depredan sobre murciélagos que al revés, restringiéndose a unas pocas especies de murciélagos que consumen aves en mayor o menor medida, siendo todas de regiones tropicales a excepción de 3 murciélagos insectívoros que, ocasionalmente, complementan su dieta con la ingesta de aves y que se encuentran en regiones templadas. Este es el caso de Nyctalus lasiopterus principalmente en Europa aunque también presente en el norte de África y Oriente Próximo, Ia io en el sudeste asiático, y Nyctalus aviator en el noreste asiático. En esta tesis centraremos la atención sobre la dieta aviar, la selección de presas y los métodos de caza de las 2 especies del género Nyctalus. El nóctulo grande (Nyctalus lasiopterus) es el murciélago más grande y raro de Europa, con longitud de antebrazo de 62‐69 mm y un peso de 47‐76 gr y distribución discontinua y fragmentada. Es una especie arborícola, refugiándose en oquedades presentes en los troncos de los árboles Este murciélago presenta unas alas largas y estrechas, propias de las especies de murciélagos con una baja maniobrabilidad en vuelo que buscan alimento en espacios abiertos, lo cual le permite detectar e interceptar a sus presas en vuelo. Además de las características morfológicas, su ecolocación también refleja la adaptación a la búsqueda de presas grandes en este tipo de ambientes, al emitir llamadas de larga duración (12.3 ± 3.1 ms) y baja frecuencia 9 (18.8 ±1.5 kHz), especialmente adecuadas para largas distancias de detección, observándose una relación en la adaptación a este tipo de caza tanto morfológica como fisiológicamente. Se alimenta principalmente de insectos, aunque se descubrieron plumas en sus excrementos durante primavera y otoño, coincidiendo con las campañas migratorias de las aves. Mediante un estudio de la composición isotópica de la sangre de este murciélago se reveló que se producía un cambio en dicha composición durante la primavera y el otoño (más similar a la composición isotópica de las muestras de pájaros que a las muestras de insectos), coincidiendo con los periodos en los cuales las plumas aparecen en los excrementos y con el periodo migratorio de las aves. Dicho estudio solventó la duda de que el nóctulo grande depreda activamente sobre pequeños pájaros durante sus migraciones y esas plumas que aparecen en gran proporción en los excrementos no son ingeridas por error confundiéndolas con insectos al encontrarlas flotando en el aire. La especie Nyctalus aviator, con distribución en el este de China, la península de Corea, Japón y posiblemente el este de Rusia es una especie muy parecida al nóctulo grande, considerándose como la misma especie hasta que, atendiendo a diferencias en caracteres morfológicos, fueron separadas en 2 especies diferentes. Es ligeramente más pequeño que Nyctalus lasiopterus, con una longitud de antebrazo de 59‐65 mm y con una morfología alar y ecolocación muy similar al nóctulo grande, siendo también un excelente cazador en espacios abiertos. Utiliza también huecos en árboles para refugiarse durante el día y basa su alimentación en artrópodos que intercepta durante el vuelo. También como en el caso del nóctulo grande, se encontraron plumas dentro de sus excrementos en primavera, finales de verano y otoño, coincidiendo con la época de migración de aves. Es difícil observar los eventos de caza de los depredadores sobre las presas, por lo que las dietas han sido tradicionalmente estudiadas mediante metodologías como la identificación morfológica de restos de las presas encontrados en los excrementos o regurgitados del depredador, aunque en ocasiones es difícil encontrar restos identificables. Por ello, actualmente las técnicas moleculares basadas en la identificación de las presas consumidas a partir de la extracción, amplificación y secuenciación su ADN contenido en los excrementos del depredador han ido cobrando 10 fuerza. No obstante, estas técnicas presentan sus desventajas. Debido a la naturaleza de la materia prima, las muestras suelen estar bastante contaminadas y contener inhibidores de la amplificación mediante PCR y mezcla de material genético tanto del depredador y de las presas consumidas como otros organismos tales como bacterias, parásitos, etc. Se utiliza principalmente ADN mitocondrial tal como los genes del citocromo b o de la subunidad I de la citocromo oxidasa (COI) debido a la alta tasa de mutación que presenta, permitiendo identificar secuencias de organismos filogenéticamente muy próximos mediante la ayuda de bases de datos en las que se almacenan secuencias ya identificadas, como la de Barcode of Life Data System (BOLD). Los objetivos principales de esta tesis son el desarrollo de una metodología de extracción y amplificación del ADN de las presas que consumen los murciélagos depredadores de pájaros a partir de sus excrementos para poder identificar las especies de aves que depredan, determinar si son especies generalistas o especialistas en la selección de presas, dilucidar la forma en la que capturan y consumen las aves que detectan e interceptan y predecir el impacto que puede tener esta depredación en el caso del nóctulo grande sobre las poblaciones de paseriformes migradores. El primer paso es desarrollar una metodología que incluya un método de preservación de excrementos de murciélago que permita una óptima conservación del ADN para una posterior extracción del material genético total, amplificación del ADN de los pájaros consumidos contenidos en el excremento y su posterior secuenciación. Toda esta metodología es desarrollada en el Capítulo 1, en el cual se evalúan 2 métodos de conservación de excrementos de nóctulo grande con plumas en su interior (congelación y secado), la eficiencia de 2 métodos de extracción, utilizando un kit de extracción de Qiagen que utiliza un lavado, y un protocolo modificado que usa tiocianato de guanidinio (GuSCN) aplicado después de la previa congelación y pulverización de las muestras, y el éxito de amplificación de ADN de pájaro de 5 pares de cebadores de ADN, uno generalista de vertebrados y otro generalista de aves, ya existentes en la bibliografía, y 3 de nuevo diseño (2 para citocromo b y 1 para COI). Estos 3 pares de cebadores nuevos se diseñaron a partir de una selección de 81 secuencias de citocromo b y 77 secuencias de COI procedentes de 86 pájaros que 11 fueran presas potenciales por tamaño del nóctulo grande en la Península Ibérica, existentes en la base de datos de GenBank y BOLD Systems. Todas estas secuencias fueron alineadas y localizadas regiones conservadas entre ellas. Una vez detectadas estas regiones comunes, se diseñaron los pares de cebadores complementarios a estas regiones para conseguir su amplificación y posterior secuenciación.