CNS2022-135873 - Comprendiendo las respuestas fenotípicas

Las variaciones en las condiciones ambientales, como las asociadas al cambio climático, están afectando al fenotipo, abundancia y distribución de los organismos, así como a sus interacciones. Una de las principales maneras por las que el clima afecta a la dinámica de
las poblaciones es regulando la disponibilidad de alimento. Por ejemplo, anomalías en la temperatura pueden disminuir la abundancia de alimento y provocar desajustes fenológicos entre predadores y presas, disminuyendo a su vez la productividad y supervivencia con el consiguiente declive de las poblaciones de predadores. Además, las alteraciones en la abundancia y predictibilidad del alimento generan stress, con importantes consecuencias sobre la salud y la eficacia biológica de los organismos. Por tanto, comprender cómo los organismos afrontan los cambios y el estrés ambiental es un objetivo fundamental para los biólogos. Los científicos son cada vez más conscientes de que el cambio ecológico y evolutivo en respuesta a la variación ambiental puede ocurrir al mismo tiempo e interactuar. Sin embargo, sabemos aún muy poco sobre el papel de la variación genética y los rasgos correlacionados, y sus relaciones con la plasticidad en la capacidad de los organismos para hacer frente al cambio ambiental. El objetivo principal de PHENORESPONSE es evaluar el papel de la variación genética y la plasticidad en la respuesta eco-evolutiva al estrés ambiental causado por variaciones climáticas de una población de un predador con polimorfismo genético de la coloración que covaría con rasgos de comportamiento y fisiológicos. Para ello, utilizaremos enfoques experimentales, observacionales y teóricos, combinando métodos de vanguardia (medidas cuantitativas de la longitud de los telómeros), series de datos de campo a largo plazo y las últimas herramientas de modelado de poblaciones. A través de tres objetivos interrelacionados, investigaré cómo el estrés ambiental generado por el clima (limitando la disponibilidad de alimento) afecta la condición de los individuos (envejecimiento celular) y su eficacia biológica (senescencia reproductiva y supervivencia), así como a la trayectoria de la población (tamaño y cambios en frecuencia de rasgos) y cuál es el papel de la variación genética (polimorfismo de la coloración) y su relación con plasticidad (ajustes fenológicos y de dieta) para hacer frente al estrés ambiental (respuesta eco-evolutiva). PHENORESPONSE, en la interfaz de la ecología del comportamiento y la biología evolutiva, seguirá un enfoque multidisciplinar, sintetizando conceptos de los campos de la fisiología, la genética y la dinámica de poblaciones. La integración de la fisiología, la ecología de poblaciones, la teoría de historias de vida y la evolución que se propone aquí ayudará a comprender la probabilidad de persistencia de las poblaciones que enfrentan cambios ambientales impulsados por variaciones climáticas a gran escala. Environmental variations such as those associated with climate change are affecting the phenotype, abundance, and distribution of organisms as well as their interactions. One of the main ways by which climatic variability affects population dynamics is by regulating resource availability. For example, temperature anomalies cause reductions in food abundance as well as phenological mismatches between predators and their prey, leading to lower productivity and survival and consequent population declines of predators. Alterations in the abundance and predictability of food generate stress, with important consequences on the health and fitness of organisms. Therefore, understanding how organisms cope with environmental change and environmental stress is a fundamental objective of biologists. Scientists are now increasingly aware that ecological and evolutionary change in response to environmental variation can occur concurrently and interact. However, we know little about the role of genetic and correlated traits variation and their relations to plasticity in the ability of organisms to cope with environmental change. The main goal of PHENORESPONSE is to assess the role of genetic variation and plasticity in the eco-evolutionary response to climate-driven environmental stress of a predator population with a genetically determined color polymorphism that covaries with behavioral and physiological traits. To this aim, I will use experimental, observational and theoretical approaches, by combining state-of-the art methods (quantitative measures of telomere length), long-term field datasets, and latest population modelling tools. Through three interrelated Objectives, I will investigate how climate-driven environmental stress
(food limitation) affects individuals condition (cellular aging) and fitness (reproductive senescence and survival) as well as population trajectory (size and changes in trait distribution) and what is the role of genetic variation (color polymorphism) and its relation to plasticity (phenological and dietary adjustments) in coping with environmental stress (eco-evolutionary response). PHENORESPONSE, at the interface of behavioral ecology and evolutionary biology, will follow a multidisciplinary approach, synthetizing concepts from the fields of physiology, genetics, ecology, and population dynamics. The integration of physiology, population ecology, life history theory and evolution proposed here will help understanding the likelihood of persistence of populations facing environmental change driven by large scale climatic variation.