Feather mites and God?

This is what I thought when I discovered the surprising connection between mite behavior and God existence. This is the story. In 2001, I published a paper with David Serrano about feather mites and bird molt. The sequence of wing molt in songbirds is very predictable; if you have a molting bird on hands you know exactly which feather will be the next to be molted. Counting mites on wing feathers of several passerines we found that mites were NOT on the following feather to fall down during molt! In other words, feather mites escape from bird molt. Since feather mites die soon out of a bird, we discussed that it seems that natural selection have favored some mite behavior that allows them to perceive the imminence of molt and stay away from dangerous next-to-be-molted feathers.

Feather mites on the wing of a White Wagtail (Motacilla alba)

One day, googling for “feather mites” I found a document titled “How Mites Know When the Feather Might Fall?”. Clearly, it was talking about our paper!!!! The document belonged to the web “Does God Exist?”, which claims to “provide thinking, seeking people with scientific evidence that God does exist and that the Bible is His Word.” Despite the authors never read our original paper but only this divulgative article published in Natural History, their paper, I should say, was a pretty detailed and well written account of our paper. However, at the end of the article, I read with wide eyes that “When God designed living things, He planned down to the shedding of feathers and for those organisms dependent on the feathers. These behaviors cannot be a product of the organism's reasoning, but they can be the result of an infinite Intelligence that planned all aspects of the organism's existence.”

At this point of the post, and given my background in ecology and evolutionary biology, you should be expecting a frontal attack to these ideas. However, religions (and particularly creationist sub-ideas) are founded on irrational faiths that mainly petrify in brains when they are still plastic enough to be hardwired with the local-religious-specific-rules of how to look reality. Therefore, any flow of rational data and ideas is out of place here. Rather, I will answer with the same level of irrationality: “When the Flying Spaghetti Monster designed living things, He planned down to the shedding of feathers and for those organisms dependent on the feathers. These behaviors cannot be a product...”.

Click on the picture to discover the amazing history of the Flying Spaghetti Monster!

God is more appealing, mystical and beautiful than data, mites and statistics (and more than the Flying Spaghetti Monster, I should confess). However, while all you need to know about God is already written (“…and that the Bible is His Word”), the beauty of nature is unfolded by science every day. In other words, science shows that the beauty of nature is infinite because each year we discover more and more hidden gems and its word is an ever-expanding volume with millions of pages. Biology is the art of uncovering these tricks of nature magic (see a related post here). This discovery journey started long ago, but from Darwin and Wallace it has taken the fast lane. Many of us see this with exciting; creationists see this as the fall of their empire, appealing to the beauty of God for their own obscure struggle for (religion) existence.

Epilogue: Many people think that God(s) are an intrinsic feature of being human because all human societies have their own God(s). This is not true at all. What is pervasive is the minority of people that for one reason or another start believing or simply create a God(s) (note that each religion has started only once because of one or few people, constituting an insignificant proportion of the whole cumulated human population). Then, brains become infected with this meme mainly during their development, creating a more or less spatially-restricted epidemic, sometimes reaching the level of memetic pandemic (see the resulting world map of religions here, and an interesting discussion by Richard Dawkins here). I was not hardwired in my childhood with any of these memes, in the same way I was not taught on the art of piano, and I ensure you that one can be fully human without believing in God (although I want to learn piano someday).

Epilogue_2: Clearly, being a creationist is not equivalent to believe in God. Believing in God is mainly a manifestation of culture (other manifestations are culinary preferences or languages). However, creationists are using God to try to stop human cultural progress (e.g. science). This is even more retrograde than the lazy but constant adaptation of the Catholic Church to the unstoppable advance of human culture. For instance, Pope Pius XII said in 1950 that the Church should not reject Darwin's "serious hypothesis" and Pope John Paul II even said that ‘natural selection’ was "more than just a hypothesis" because "It is noteworthy that the theory of evolution has progressively taken root in the minds of researchers following a series of discoveries in different disciplines." and that "The convergence, neither sought nor provoked, of results of studies undertaken independently from each other in itself constitutes a significant argument in favour of the theory."

I can only hope that in the future people will learn more from the growing understanding of the beauty of nature that science is building (and constantly self-fixing) than believing in the blind and static interpretation that creationists try to impose.

> Jovani, R. y Serrano, D. 2001. Feather mites (Astigmata) avoid moulting wing feathers of passerine birds. Animal Behaviour 62: 723-727.

IF YOU HAVE DATA ON FEATHER MITE PREVALENCE OR INTENSITY OR WANT TO START SOME STUDY ON FEATEHR MITES, PLEASE CONTACT ME (roger.jovani [] gmail.com). I HAVE CREATED "FeatherMites", A WEB PAGE TO SHARE DATA AND START SCIENTIFIC COLLABORATIONS. CURRENTLY, WE ARE 15 MEMBERS WITH DATA ON >14,000 BIRDS AND >80 BIRD SPECIES. DO YOU WANT TO JOIN US?

Jovani, R. (2001). Feather mites (Astigmata) avoid moulting wing feathers of passerine birds Animal Behaviour, 62 (4), 723-727 DOI: 10.1006/anbe.2001.1814


Interesting related links:
This post is part of "Carnival of Evolution 16" at
http://pleion.blogspot.com/2009/10/carnival-of-evolution-16-find-modest.html

in SPANISH ESPAÑOL "El nuevo creacionismo" (El País)
in ENGLISH "Religious Geography of the United States" (Flowing Data)



_______________CATALÀ_________________

Això és el que vaig pensar quan vaig descobrir la sorprenent connexió entre l’existència de Déu i el comportament dels àcars. Aquesta és la història. L’any 2001 vaig publicar un article amb en David Serrano sobre la muda de les aus i els àcars de les plomes. La seqüència de muda dels ocells passeriformes és molt previsible, de tal manera que si tens un ocell a les mans que està mudant és molt fàcil saber exactament quina és la següent ploma que mudarà. Comptant els àcars en les plomes de l’ala de diversos passeriformes varem trobar que els àcars no es trobaven en la següent ploma a caure durant muda! En altres paraules, els àcars escapen de la muda. Atès que els àcars moren si no estan en un ocell viu, en el article discutíem que sembla ser que la selecció natural ha afavorit algun comportament dels àcars que els permet percebre la imminència de la muda i allunyar-se de les perilloses plomes a punt de ser mudades.

Àcars de plomes a l’ala d’una Cuareta blanca (Motacilla alba)

Un dia, googlejant "feather mites" (àcars de les plomes) vaig trobar un document titulat “How Mites Know When the Feather Might Fall?” (“Com saben els àcars quan caurà la ploma?” Evidentment, es tractava del nostre paper! El document pertanyia a la web “Does God Exist?” (“Existeix Déu?”), que pretén “provide thinking, seeking people with scientific evidence that God does exist and that the Bible is His Word.” (“proveir de coneixement, buscant gent amb evidencies científiques de l’existència de Déu i de que la Bíblia és la seva paraula”). Malgrat els autors mai van llegir el nostre article original, sinó aquest article divulgatiu publicat a Natural History, el seu article, he de dir, era una explicació molt correcta i ben redactada sobre el nostre article. Tanmateix, al final de l'article, em vaig quedar amb els ulls com dues taronges quan vaig llegir que “When God designed living things, He planned down to the shedding of feathers and for those organisms dependent on the feathers. These behaviors cannot be a product of the organism's reasoning, but they can be the result of an infinite Intelligence that planned all aspects of the organism's existence.” ("Quan Déu va dissenyar els éssers vius, Ell va planificar tant la caiguda de les plomes com els organismes que viurien en elles. Aquests comportaments no poden ser el producte del raonament d’aquests organismes, sinó que poden ser el resultat d’una infinita intel•ligència que va planificar tots els aspectes de l’existència dels organismes”.

En aquest punt de l’article, i donada la formació en ecologia i biologia evolutiva, deus estar esperant un atac frontal a aquestes idees. Però les religions (i, en particular, les sub-idees creacionistes) es basen en les creences irracionals que solen petrificar en el cervells que encara són prou plàstics (joves) per gravar-hi les específiques regles religioses locals de com mirar i entendre el món. Per tant, qualsevol allau de dades i idees racional està fora de lloc aquí. Per contra, jo respondré amb el mateix nivell d’irracionalitat: "Quan el Flying Spaghetti Monster (el Monstre Volador d’Espaguetis) va dissenyar els éssers vius, Ell va planificar tant la caiguda de les plomes com els organismes que viurien en elles. Aquests comportaments no poden ser el producte...".

Prem sobre la imatge per descobrir la increïble història del Flying Spaghetti Monster!

Déu és més atractiu, místic i bonic que les dades, els àcars i l’estadística (i més que el Flying Spaghetti Monster, he de confessar). Tanmateix, mentre tot el que necessites saber sobre Déu ja està escrit ( "... i que la Bíblia és la seva paraula"), la ciència ens descobreix la bellesa de la natura dia rere dia. En altres paraules, la ciència demostra que la bellesa de la natura és infinita, ja que cada any es descobreixen més i més joies ocultes sobre la natura i la seva paraula és un llibre cada vegada més i més gran, amb milions de pàgines. La Biologia és l’art de descobrir aquests trucs de màgia de la natura (vegeu un article relacionat aquí). Aquest viatge va començar fa molt de temps, però a partir de Darwin i Wallace, s’ha accelerat vertiginosament. Molts de nosaltres veiem tot això amb excitació; els creacionistes, però, ho veuen com la caiguda del seu imperi, i intenten apel•lar a la bellesa abstracta de Déu en una lluita per la seva tenebrosa existència.

Epíleg: Moltes persones pensen que Déu(s) és una característica intrínseca de l’ésser humà, perquè totes les societats humanes tenen el seu propi Déu(s). Això no és cert en absolut. El que sí que és un fenomen generalitzat és que en totes les societats hi ha hagut una minoria de persones que per una raó o una altra han començat a creure (o han dit que han començat a creure) en un Déu(s). Fixa’t que cada religió s’ha iniciat una sola vegada a causa d’una o poques persones, el que constitueix una proporció insignificant de tota la població humana que ha viscut a la Terra. Una vegada es crea una creença, nous cervells s’infecten amb aquest mem [què és un mem?; veure aquí] sobretot durant el seu desenvolupament (infantesa-joventut), creant una epidèmia de magnitud més o menys restringida, arribant a vegades a produir una pandèmia memètica (veure aquí el mapa mundial de les religions que ha resultat d’aquesta epidèmia; i mira aquí una interessant xerrada (en anglès) de Richard Dawkins). Durant la meva infantesa jo no vaig estar en contacte amb ningun d’aquests memes religiosos, de la mateixa manera que no vaig rebre classes de piano, i us puc assegurar que es pot ser completament humà sense creure en Déu (però algun dia vull aprendre piano).

Epíleg _2: Evidentment, ser creacionista no és equivalent a creure en Déu. Creure en Déu és una manifestació cultural (altres manifestacions són les preferències culinàries o les llengües). Tanmateix, els creacionistes utilitzen a Déu per intentar aturar el progrés de la cultura humana (com per exemple la ciència). Això és encara més retrògrad que la desídia amb què es va adaptant l’església Catòlica a l’avanç de la cultura humana. Per exemple, el Papa Pius XII va dir al 1950 que l’Església no ha de rebutjar la "seriosa hipòtesi" de Darwin i el Papa Juan Pau II va arribar a dir que “la selecció natural” és "quelcom més que una hipòtesi", perquè "Cal destacar que la teoria de l’evolució ha anat arrelant progressivament en la ment dels científics com a conseqüència dels descobriments de diferents disciplines." i que "La convergència, ni buscada ni provocada, dels resultats dels estudis realitzats independentment els uns dels altres en si mateix constitueix un important argument a favor de la teoria".

Només puc esperar que en el futur la gent entengui millor la bellesa de la naturalesa gràcies al coneixement que va creant (i constantment auto-corregint) la ciència que creure de manera cega en les interpretacions estàtiques que els creacionistes tracten d’imposar.

> Jovani, R. y Serrano, D. 2001. Feather mites (Astigmata) avoid moulting wing feathers of passerine birds. Animal Behaviour 62: 723-727.

______________ESPAÑOL_______________

Esto es lo que pensé cuando descubrí la sorprendente conexión entre la existencia de Dios y el comportamiento de los ácaros. Esta es la historia. En 2001 publiqué un artículo con David Serrano sobre la muda de las aves y los ácaros de las plumas. La secuencia de muda de las aves paseriformes es muy previsible, de tal manera que si tienes un pájaro en las manos que está mudando es muy fácil saber exactamente cuál es la siguiente pluma que mudará. Contando los ácaros en las plumas del ala de diversos paseriformes encontramos que los ácaros no se encontraban en la siguiente pluma a caer durante muda! En otras palabras, los ácaros escapan de la muda. Dado que los ácaros mueren si no están en un pájaro vivo, en el artículo discutíamos que parece ser que la selección natural ha favorecido algún comportamiento de los ácaros que les permite percibir la inminencia de la muda y alejarse de las peligrosas plumas a punto de ser mudadas.

Ácaros de las plumas en un ala de Lavandera blanca (Motacilla alba)

Un día, googleando por "feather mites" (ácaros de las plumas) encontré un documento titulado "How Mites Know When the Feather Might Fall?" ( "Como saben los ácaros cuando caerá la pluma?") Evidentemente, se trataba de nuestro artículo! El documento pertenecía a la web "Does God Exist?" ( "¿Existe Dios?"), que pretende "provide thinking, seeking people with scientific evidence that God does exist and that the Bible is His Word." ( "proveer de conocimiento, buscando gente con evidencias científicas de la existencia de Dios y de que la Biblia es su palabra "). A pesar de que los autores nunca leyeron nuestro artículo original, sino este artículo divulgativo publicado en Natural History, su artículo, debo decir, era una explicación muy correcta y bien redactada sobre nuestro artículo. Sin embargo, al final del artículo, me quedé con los ojos como naranjas cuando leí que "When God designed living things, He planned down to the shedding of feathers and for those organisms dependent on the feathers. These behaviors cannot be a product of the organism's reasoning, but they can be the result of an infinite Intelligence that planned all aspects of the organism's existence." ("Cuando Dios diseñó los seres vivos, Él planificó tanto la caída de las plumas como los organismos que vivirían en ellas. Estos comportamientos no pueden ser el producto del razonamiento de estos organismos, sino que pueden ser el resultado de una infinita inteligencia que planifica todos los aspectos de la existencia de los organismos").

En este punto del artículo, y dada mi formación en ecología y biología evolutiva, debes estar esperando un ataque frontal a estas ideas. Pero las religiones (y, en particular, las sub-ideas creacionistas) se basan en las creencias irracionales que suelen petrificar en cerebros que aún son bastante plásticos (jóvenes) como para grabar las específicas reglas religiosas locales de cómo mirar y entender el mundo. Por tanto, cualquier avalancha de datos e ideas racionales está fuera de lugar aquí. Responderé, por lo tanto, con el mismo nivel de irracionalidad: "Cuando el Flying Spaghetti Monster http://www.venganza.org/(el Monstruo de Espaguetis Volador) diseñó los seres vivos, Él planificó tanto la caída de las plumas como los organismos que vivirían en ellas. Estos comportamientos no pueden ser el producto ...".

Pulsa sobre la imagen para descubrir la increíble historia del Flying Spaghetti Monster!

Dios es más atractivo, místico y bonito que los datos, los ácaros y la estadística (y más que el Flying Spaghetti Monster, debo confesar). Sin embargo, mientras todo lo que necesitas saber acerca de Dios ya está escrito ( "... y que la Biblia es su palabra"), la ciencia nos descubre la belleza de la naturaleza día a día. En otras palabras, la ciencia demuestra que la belleza de la naturaleza es infinita, ya que cada año se descubren más y más joyas ocultas sobre la naturaleza y su palabra es un libro cada vez más y más grande, con millones de páginas. La Biología es el arte de descubrir estos trucos de magia de la naturaleza (ver un artículo relacionado aquí). Este viaje comenzó hace mucho tiempo, pero a partir de Darwin y Wallace se ha acelerado vertiginosamente. Muchos de nosotros vemos todo esto con excitación; los creacionistas, sin embargo, lo ven como la caída de su imperio, e intentan apelar a la belleza abstracta de Dios en una lucha por su tenebrosa existencia.

Epílogo: Muchas personas piensan que Dios(es) es una característica intrínseca del ser humano, porque todas las sociedades humanas tienen su propio Dios(es). Esto no es cierto en absoluto. Lo que sí es un fenómeno generalizado es que en todas las sociedades ha habido una minoría de personas que por una razón u otra han empezado a creer (o han dicho que han empezado a creer) en un Dios(es); fíjate que cada religión se ha iniciado una sola vez a causa de una o pocas personas, lo que constituye una proporción insignificante de toda la población humana que ha vivido en la Tierra. Una vez se crea una creencia, nuevos cerebros se infectan con este meme [qué es un meme?; Ver aquí] sobre todo durante su desarrollo (infancia-juventud), creando una epidemia de magnitud más o menos restringida, llegando a veces a producir una pandemia memética (ver aquí el mapa mundial de las religiones que ha resultado de esta epidemia, y mira aquí una interesante charla (en inglés) de Richard Dawkins). Durante mi infancia yo no estuve en contacto con ninguno de estos memes religiosos, de la misma manera que no recibí clases de piano, y os puedo asegurar que se puede ser completamente humano sin creer en Dios (pero algún día quiero aprender piano).

Epílogo _2: Evidentemente, ser creacionista no es equivalente a creer en Dios. Creer en Dios es una manifestación cultural (otras manifestaciones son las preferencias culinarias o las lenguas). Sin embargo, los creacionistas utilizan a Dios para intentar detener el progreso de la cultura humana (como por ejemplo la ciencia). Esto es todavía más retrógrado que la desidia con que se va adaptando la iglesia Católica al imparable avance de la cultura humana. Por ejemplo, el Papa Pío XII dijo en 1950 que la Iglesia no debe rechazar la "seria hipótesis" de Darwin y el Papa Juan Pablo II llegó a decir que "la selección natural" es "algo más que una hipótesis" , porque "Cabe destacar que la teoría de la evolución ha ido arraigando progresivamente en la mente de los científicos como consecuencia de los descubrimientos de diferentes disciplinas." y que "La convergencia, ni buscada ni provocada, de los resultados de los estudios realizados independientemente unos de otros en sí mismo constituye un importante argumento a favor de la teoría".

Sólo puedo esperar que en el futuro la gente entienda mejor la belleza de la naturaleza gracias al conocimiento que la ciencia va creando (y constantemente auto-corrigiendo) que creer de manera ciega en las interpretaciones estáticas que los creacionistas tratan de imponer.

Jovani, R. (2001). Feather mites (Astigmata) avoid moulting wing feathers of passerine birds Animal Behaviour, 62 (4), 723-727 DOI: 10.1006/anbe.2001.1814

Summary only...

Bird moult allometry

Take a cable from your computer and measure the perimeter of your fist. This is, more or less, the length of your foot (check it now!). This is useful to buy socks without compromising the hygiene of the country, but it also enhances our understanding of bird moult. The ratio fist perimeter/foot length is constant among people; that is, it follows an isometric law: if you plot for different people fist perimeter on the x-axis and foot length in the y-axis, both in log-scale, you will find a linear relationship with slope = 1. If this slope was different from one, it would be an allometric relationship. That is, one measure relates as a predictable power of the other, but in a non-proportional way. Studying the allometry of bird moult, Rohwer et al. have done a big step on the understanding of bird evolution (see open-access full paper here).

Any bird lover knows that small birds can moult all their feathers at least once a year. However, larger species may need three years to renew all of them. Why? Rohwer et al. show this is an allometric problem: the relationship between the weight of a species and its daily growth rate of primaries follows an allometric law (also known as power law or scaling law) with a slope = 0.171 (lower line in the figure). That is, the larger the bird species the faster the growth of feathers. For instance, feathers of a 10g bird grow around 0.5 mm a day, and a 10Kg bird grows feathers at a 1 mm/day rate. The problem is that species size scale with the total length of all primaries with a slope of 0.316 (upper line); a slope almost two times larger! In other words, larger bird species have comparatively larger feathers than feather growth rates. What does it mean? It means that a tiny 10g bird moulting one feather at a time needs four months to finish a complete moult, but a huge 10Kg bird needs almost a whole year! This is why small songbirds can do even two complete moults a year while vultures may waste three years to renew a set of feathers.

Why larger birds do not compensate their larger feathers with a higher speed of moult? that is, why are the two lines in the plot not parallel? the answer seems straightforward: there are nutritional or energetically constraints that do not allow a faster moult. This is as evident as false: these authors show that species moulting all the flight feathers simultaneously (such as ducks) have the same speed of feather growth than similarly-weighted species moulting one feather at a time! Thus, they say, energetic or nutritional constraints can not explain why big birds need more time to moult. These authors advance a potential explanation, but further research will be needed to explain this fundamental issue in bird moult.

My point of view: This is an amazing piece of work. Often, big patterns are so familiar to us that we take them for granted, not realising that explaining them is the big challenge we should face. It is true that without a long history of bird moult research it would have been difficult that somebody could answer the question addressed in this paper. However, it is also true that this major pattern was known from long ago, and it has needed a clever-minded research group to face it and solve it in a so-interesting study.

------------------------ CATALÀ -----------------------------

L’al.lometria de la muda de les aus

Agafa un cable de l’ordenador i mesura el contorn del teu puny. Aquesta és, més o menys, la longitud del teu peu (comprova-ho). Com ho sé? Perquè es tracta d’una llei isomètrica: en diferents persones el quocient entre la longitud del peu i el perímetre del puny és constant. Si grafiquem la longitud del contorn del puny en l’eix de les abscisses i la del peu en les ordenades i posem els eixos en escala logarítmica obtenim una recta amb pendent 1. Si la pendent fos diferent d’1 tindríem una llei al•lomètrica, és a dir, una mesura es relaciona de manera potencial i predictible, però no proporcional, respecte l’altre. Saber tot això serveix per comprar mitjons sense comprometre la higiene del país, però també per entendre molt millor la muda de les aus, com han fet Rohwe et al. en el seu últim estudi (veure l'article de lliure accés aquí).

Qualsevol amant de les aus sap que els ocells petits solen mudar tot el plomatge com a mínim una vegada a l’any. En canvi, espècies més grans com els rapinyaires poden trigar 2-3 anys en renovar completament el plomatge. Perquè? Per una qüestió purament al•lomètrica: la relació entre el pes de les espècies d’au i els mil•límetres que creix una ploma primària cada dia segueix una llei al•lomètrica (també anomenada llei de potencia o llei d’escala) amb pendent 0.171 (línea inferior de la gràfica). És a dir, com més gran és una espècie d’au més mil•límetres creixen cada dia les seves plomes. Per exemple, en una espècie d’uns 10g les plomes creixen 0.5 mm al dia, mentre que en una espècie de 10Kg creixen a un ritme d’1 mm/dia. El problema, és que la relació entre el pes de l’espècie i la suma de la longitud de totes les plomes primàries d’un individu escala amb un pendent de 0.316 (línea superior); casi el doble! Dit d’una altra manera, les aus grans muden, comparativament, molt a poc a poc per la longitud de plumes que tenen. Què vol dir això? Doncs que per mudar, ploma a ploma, totes les primàries, una au de 10 g triga uns quatre mesos i una de 10Kg triga casi un any! Aquesta és l’explicació del perquè els ocells petits poden fer inclús dues mudes complertes a l’any mentre que un voltor pot trigar tres anys en acabar de renovar tot el plomatge.

Per què les espècies més grans no compensen millor la longitud de les plomes amb un major creixement? És a dir, per què no son paral·leles les dues línies de la gràfica? La resposta sembla senzilla: hi ha una limitació energètica o nutricional que impedeix créixer més ràpid les plomes... sembla evident però és fals: les espècies com els ànecs que muden totes les plomes de vol simultàniament (deixant de poder volar durant setmanes) tenen un ritme de creixement de cada una de les plomes igual que les plomes de les espècies que les muden una a una. Per tant, diuen Rohwer et al., les limitacions energètiques o de nutrients no poden explicar el perquè els ocells grans triguen més a mudar. Els autors avancen una possible explicació però caldran nous estudis per continuar entenent aquestes coses tant fonamentals sobre la muda de les aus.

El meu punt de vista: No puc fer altra cosa que aplaudir amb totes les meves forces aquests investigadors. Sovint, els grans patrons ens son tant familiars que no els percevem com a quelcom que cal explicar, quan, en realitat, són els que haurien de preocupar-nos més. És cert que sense la llarga història de recerca sobre muda ningú es podria haver plantejat un estudi com aquest. Però també és cert que ja fa molts anys que sabíem el suficient sobre muda per poder haver donat aquest pas tant interessant.

-------------------------------- ESPAÑOL ------------------------------------

La alometría de la muda de las aves

Coge un cable del ordenador y mide el contorno de tu puño. Esta es, más o menos, la longitud de tu pie (compruébalo). Cómo lo sé? Porque se trata de una ley isométrica: en diferentes personas el cociente entre la longitud del pie y el contorno del puño es constante. Por lo tanto, si graficamos la longitud del contorno del puño en el eje de las abscisas y la del pie en las ordenadas y ponemos los ejes en escala logarítmica obtenemos una recta con pendiente 1. Si la pendiente fuese diferente de 1 tendríamos una ley alométrica, es decir, una medida se relaciona de manera predecible, pero no proporcional, respecto a la otra. Saber todo esto sirve para comprar calcetines sin comprometer la higiene del país, pero también para entender mucho mejor la muda de las aves, como han hecho Rohwer et al. en su último estudio (ver artículo de libre acceso aquí).

Cualquier amante de las aves sabe que los pájaros pequeños suelen mudar todo el plumaje al menos una vez al año. En cambio, especies más grandes como las rapaces pueden tardar 2-3 años en renovar completamente el plumaje. Porqué? Por una cuestión puramente alométrica: la relación entre el peso de las especies de ave y los milímetros que crece una pluma primaria cada día sigue una ley alométrica (también llamada ley de potencia o ley de escala) con pendiente 0.171 (línea inferior de la gráfica). Es decir, cuanto mayor es una especie de ave más milímetros crecen cada día sus plumas. Por ejemplo, en una especie de unos 10g las plumas crecen 0.5 mm al día, mientras que en una especie de 10kg crecen a un ritmo de 1 mm/día. El problema es que la relación entre el peso de la especie y la suma de la longitud de las plumas primarias escala con una pendiente de 0.316 (línea superior); casi el doble! Dicho de otra manera, las aves más grandes tienen, comparativamente, una muda muy lenta por lo largas que tienen las plumas. ¿Qué quiere decir esto? Pues que para mudar, pluma a pluma, todas las primarias una pequeña ave de 10 g tarda unos cuatro meses y una de 10Kg tarda casi un año! Esta es la explicación del porqué los pájaros pequeños pueden hacer incluso dos mudas completas al año mientras que un buitre puede tardar tres años en terminar de renovar todo el plumaje.

¿Por qué las especies más grandes no compensan mejor la longitud de las plumas con un mayor crecimiento? Es decir, ¿por qué no son paralelas las dos líneas de la gráfica? La respuesta parece senzilla: hay una limitación energética o nutricional que impide crecer más rápido las plumas ... esto es tan evidente como falso: las especies como los patos que mudan todas las plumas de vuelo simultáneamente (dejando de poder volar durante semanas) tienen un ritmo de crecimiento de cada una de las plumas igual que las plumas de las especies que las mudan una a una. Por tanto, dicen Rohwer et al. las limitaciones energéticas o de nutrientes no puede explicar el porqué los pájaros grandes tardan más en mudar. Los autores avanzan una posible explicación pero serán necesarios nuevos estudios para continuar entendiendo estos aspectos tan fundamentales sobre la muda de las aves.

Mi punto de vista: No puedo hacer otra cosa que aplaudir con todas mis fuerzas estos investigadores. Frecuentemente, los grandes patrones nos son tan familiares que no los percibimos como algo que hay que explicar, cuando, en realidad, son los que deberían preocuparnos más. Es cierto que sin la larga historia de investigación sobre muda nadie se podría haber planteado un estudio como éste. Pero también es cierto que hace ya muchos años que sabíamos lo suficiente sobre muda para poder haber dado este paso tan interesante.

> Photo by Julian Robinson (Flickr; Creative Commons).

Rohwer, S., Ricklefs, R., Rohwer, V., & Copple, M. (2009). Allometry of the Duration of Flight Feather Molt in Birds PLoS Biology, 7 (6) DOI: 10.1371/journal.pbio.1000132

Summary only...

The magic of a dancing flock of starlings

A dancing flock of starlings hypnotize us like the fire. The flock fly as a single bird; contracting and expanding, going up and then down into the trees of the avenue. The flock is clearly more than the messy sum of some hundreds of birds: it is a self-organized dynamic system showing emergent properties that escape to our comprehension.

This is why science exists, to explain the magic trick, and enjoy nature with renewed eyes. We know from a long time ago that in a flock of starlings there isn’t a single leader governing the dance: a flock is a decentralized system where the cohesion and movement of the group is created by the massive interaction among birds.

Italian researchers have gone a step further in this explanation by taking many pictures from starling flocks flying over the city of Rome. Then, they reconstructed on the computer the 3D position of each individual inside the flock, and studied how the flight of a given bird was shaped by its neighbors. They discovered that birds aren’t affected by the position of all neighbors within a certain distance (lineal distance), but only by those six closest neighbors (topographic distance). Implementing this rule as an algorithm into a simulation model, they showed that this individual behavior enhanced the compactness of flocks when attacked by a predator. In this way, starlings evade the attack of the falcon, leaving him hypnotized by their self-organized magic.

> M. Ballerini, et al. (2008) Interaction ruling animal collective behavior depends on topological rather than metric distance: Evidence from a field study. PNAS 105: 1232-1237. (Open Access)

> M. Resnick (1994) Turtles, Termites, and Traffic Jams. Explorations in Massively Parallel Microworlds. (see an interesting introduction to decentralized systems in this book)

Photo by "He and Fi" (Flickr; Creative Commons)

This post was previously published in Catalan and Spanish in this blog (see here)

Ballerini, M., Cabibbo, N., Candelier, R., Cavagna, A., Cisbani, E., Giardina, I., Lecomte, V., Orlandi, A., Parisi, G., Procaccini, A., Viale, M., & Zdravkovic, V. (2008). From the Cover: Interaction ruling animal collective behavior depends on topological rather than metric distance: Evidence from a field study Proceedings of the National Academy of Sciences, 105 (4), 1232-1237 DOI: 10.1073/pnas.0711437105

Summary only...

Out of the harvester, into the shotgun

Common quails (Coturnix coturnix) breed in Spanish wheat and barley fields; when harvesters arrive, destroy their habitat as if you cut the forest of a woodpecker. Harvesting is not simultaneous through Spain and the authors of this paper already suspected from long ago that quails respond to this ecological threat migrating from early towards later fields. But…. How to test this hypothesis?

Domingo Rodríguez-Teijeiro and his team have confronted the issue with three information sources: ring recoveries, agrarian information, and hunting reports. As they suspected, fields at lower altitude and latitude are the first to harvest, leaving some last remnants of unharvested fields at high altitude and latitude. Ring recoveries oriented from early to late fields, and it was in these late crops (in the Castilian Plateau) where it was the highest number of quails shot per shotgun.

Therefore, not only hunting but also agriculture is key to manage in order to conserve quail populations in Spain. The authors discuss that this migrations may be a local adaptation of quails in front of a human-mediated ecological pressure. This exemplifies how difficult is to separate natural and artificial selection in our increasingly humanized world.

> Rodríguez-Teijeiro, J.D., Sardà-Palomera, F., Nadal, J., Ferrer, X., Ponz, C. i Puigcerver, M. (2009) The effects of mowing and agricultural landscape management on population movements of the common quail. Journal of Biogeography doi:10.1111/j.1365-2699.2009.02109.x

Picture courtesy of Antón Pérez to Birds and Science (visit his blog: Biólogo y Becario)

-------------------------------CATALÀ--------------------------------

Fugint de les segadores per topar-se amb les escopetes

Les guatlles (Coturnix coturnix) crien en camps de blat i civada; quan arriben les segadores es destrueix el seu hàbitat. És com si a una picot li tallessin el bosc. Però no totes les zones d’Espanya seguen els camps de cereals simultàniament - els autors d’aquest article ja fa molts anys que estudien les guatlles i ja fa temps que sospitaven que les guatlles responien a aquesta pressió ecològica migrant cap a zones de cultius més tardans. Però... com testar aquesta hipòtesis?

Domingo Rodríguez-Teijeiro i el seu equip han atacat el problema amb tres fonts d’informació: amb recaptures d’anelles, amb informació agrària, i amb informes de caçadors. Han vist que, com ja pensaven, el cereal es sega més aviat en zones de baixa latitud i altitud, quedant els últims reductes de camps sense segar en les zones de major altitud i latitud. A més, han vist que les recuperacions d’anelles s’orienten cap a aquestes zones més tardanes de sega, i que és en aquestes localitats (de l’altiplà de Castella) on el nombre de guatlles caçades per escopeta és major.

Per tant, no només la caça, sinó també la seva interacció amb l’agricultura, són dos elements claus a gestionar per poder conservar les poblacions de guatlles. Els autors discuteixen que aquestes migracions de les guatlles podrien ser un exemple interessant d’adaptació local en front d’unes condicions ecològiques creades per l’home. Això posa de manifest la fina línea que separa la selecció natural de la selecció artificial en un món cada vegada més humanitzat.

>Rodríguez-Teijeiro, J.D., Sardà-Palomera, F., Nadal, J., Ferrer, X., Ponz, C. i Puigcerver, M. (2009) The effects of mowing and agricultural landscape management on population movements of the common quail. Journal of Biogeography doi:10.1111/j.1365-2699.2009.02109.x

Fotografia cortesia d’Antón Pérez a Birds and Science (visita el seu blog: Biólogo y Becario)

-------------------------------ESPAÑOL--------------------------------

Huir de las cosechadoras para dar en las escopetas

En España las codornices (Coturnix coturnix) crían en campos de trigo y cebada; cuando llegan las cosechadoras se destruye su hábitat. Es como si a un picapinos le talaran el bosque. Pero no se cosecha el cereal simultáneamente en toda España – los autores de este estudio ya hace mucho tiempo que sospechaban que las codornices respondían a esta presión ecológica migrando hacia zonas de cultivos más tardíos. Pero... ¿como testar esta hipótesis?

Domingo Rodríguez-Teijeiro y su equipo han abordado el problema con tres fuentes de información: con recapturas de anillas, con información agraria, y con informes de cazadores. Han visto que, como sospechaban, la cosecha de los cereales es más temprana en zonas de baja latitud y altitud, quedando los últimos reductos sin cosechar en zonas de alta latitud y altitud. Además, han visto que las recuperaciones de anillas se orientan hacia estas zonas más tardías, y que es en estas localidades (de la meseta de Castilla) donde el número de codornices cazadas por escopeta es mayor.

Por lo tanto, no sólo la caza, sino también la agricultura es clave que se gestione para conservar las poblaciones de codornices. Los autores discuten que las codornices podrian estar evolucionando una adaptación local a estas condiciones ecológicas provocadas por el hombre. Esto pone de manifiesto la fina línea que separa la selección natural de la selección artificial en un mundo cada vez más humanizado.

>Rodríguez-Teijeiro, J.D., Sardà-Palomera, F., Nadal, J., Ferrer, X., Ponz, C. i Puigcerver, M. (2009) The effects of mowing and agricultural landscape management on population movements of the common quail. Journal of Biogeography doi:10.1111/j.1365-2699.2009.02109.x

Fotografía cortesía de Antón Pérez a Birds and Science (visita su blog: Biólogo y Becario)

Rodríguez-Teijeiro, J., Sardà-Palomera, F., Nadal, J., Ferrer, X., Ponz, C., & Puigcerver, M. (2009). The effects of mowing and agricultural landscape management on population movements of the common quail Journal of Biogeography DOI: 10.1111/j.1365-2699.2009.02109.x

Summary only...

Fight and coordination in bird duets

The pairs of some bird species, as the Hypocnemis peruviana, sing together performing duets (listen here). Sometimes, the male and the female are well coordinated (sonogram A and B) but other times the duet is much more complex and overlapped (C and D). Nathalie Seddon Joseph Tobias did a study in Peru in order to understand how duets are created by means of experiments with 17 pairs. Different situations were simulated with speakers: the intrusion of a nearby couple, and the intrusion of an unpaired female. They saw that couples reacted doing coordinate duets when they thought that a rival couple was approaching. However, when an unpaired female approached to the pair the female of the couple tried to jam the song of her own partner, and the male tried to escape from her interference (D). This fight created more overlapped and complex duets.


My point of view:
The more we know about birds the more things we discover that we have in common! This is not only an easy joke because of the “war of the sexes” of this paper… recent scientific discoveries point in this direction. One can think that this is one more instance of our way of looking animals as humans. However, this is not true among researchers who have had traditionally a real fear to seem anthropocentric on the interpretation of animal behavior. However, I think that this is changing thanks to new discoveries. For instance, current knowledge on bird cognition (well reviewed in this Science review) suggests that birds have equal or even higher cognitive power than many mammals that we think very clever because being phylogenetically closer to us such as chimps. A recent example was published in PLoS Biology (see free-paper here) where it was demonstrated that magpies (Pica pica) can recognise themselves in a mirror (see videos here). I think that in coming years more and more evidence will accumulate about the convergence on the cognitive traits and the behaviour of birds and mammals (included humans). If you have closely observed a dog or a crow you already know what I am talking about.

> Tobias, J.A. & Seddon, N. 2009. Signal jamming mediates sexual conflict in a duetting bird Current Biology 19: 1-6
> Foto by Joseph Tobias

----------------- Català --------------------------

Lluita y coordinació en els duets dels ocells

Hi ha espècies d’ocell com el Hypocnemis peruviana en les que els dos membres de la parella canten formant duets (escoltar aquí). A vegades el mascle i la femella es coordinen perfectament en el moment del cant (sonogrames A i B) i d’altres vegades el cant és molt més complexe i solapat (C i D). Joseph Tobias Nathalie Seddon van fer un estudi a Perú per entendre com es creen aquests duets fent experiments amb 17 parelles. Van simular dues situacions amb altaveus: la intrusió d’una parella veïna, i la intrusió d’una femella desaparellada. El que van veure es que les parelles reaccionaven coordinant-se quan s’apropava una parella intrusa. Però quan s’apropava una femella desaparellada la femella de la parella intentava interferir amb el seu cant el cant de la seva parella, i el mascle intentava evadir-se’n (D), creant així cants més complexes i solapats.

El meu punt de vista:

Com més coneixem els ocells més coses trobem en comú amb les persones! Això no és només una broma fàcil sobre la "guerra dels sexes" d’aquest article... descobriments científics recents apunten en aquest sentit. Hom pot pensar que això és un exemple més de la nostra forma (errònia) de veure els animals com si fossin éssers humans. Tanmateix, això només és cert entre el públic en general… de fet, jo crec que entre els científics hi ha molta por en semblar antropocèntric quan s’interpreta el comportament dels animals. Però crec que, poc a poc, aquest prejudici es va diluint… per exemple, els coneixements actuals sobre el poder cognitiu de les aus (veure aquí una bona revisió a Science) suggereixen que algunes aus tenen igual o fins i tot major poder cognitiu que molts mamífers com els ximpanzés (que suposem més intel•ligents perquè estan filogenèticament més a prop de nosaltres). Un exemple recent és el publicat en PLoS Biology (vegeu l’article aquí), on es va demostrar que la garsa (Pica pica) es reconeix davant del mirall (veure videos aquí). Jo crec que en els propers anys més i més estudis ens aniran descobrint com de convergent és l’evolució de molts trets cognitius i comportaments dels ocells i els mamífers (inclosos els humans). Si has observat detingudament un gos o un corb sabràs de què estic parlant.

> Tobias, J.A. & Seddon, N. 2009. Signal jamming mediates sexual conflict in a duetting bird. Current Biology 19: 1-6
> Fotografia de Joseph Tobias

----------------- Español --------------------------

Lucha y coordinación en los duetos de las aves

Hay algunas especies de aves como el Hypocnemis peruvian en las que ambos miembros de la pareja cantan formando duetos (escuchar aquí). Unas veces el macho y la hembra se coordinan perfectamente (sonogramas A y B) y en otras ocasiones el canto se vuelve mucho más complejo y solapado (C y D). Joseph Tobias y Nathalie Seddon realizaron un estudio en Perú para entender cómo se crean estos duetos. Para ello llevaron a cabo experimentos con 17 parejas simulando dos situaciones con grabaciones: 1) la intrusión de una pareja vecina, y 2) la intrusión de una hembra desemparejada. Descubrieron que las parejas reaccionaban coordinándose cuando se acercaba una pareja intrusa. Pero cuando se acercaba una hembra desemparejada la hembra de la pareja intentaba interferir con su canto el canto de su macho, y este cambiaba su comportamiento procurando evadirse de las interferencias de su conyugue (D), creando duetos más complejos y solapados.

Mi punto de vista:

Cuanto más sabemos de las aves más descubrimos que tenemos mucho en común! Esto no es sólo una broma fácil sobre la "guerra de los sexos" de este artículo... descubrimientos científicos recientes apuntan en este sentido. Tras leer este trabajo, uno puede pensar que esto es un ejemplo más de nuestra forma de ver los animales como si fueran seres humanos. Pero en realidad creo que esta actitud tan humana no la toman los científicos… de hecho, en la comunidad científica siempre ha habido mucho miedo a parecer antropocéntrico al interpretar el comportamiento animal. Pero este miedo parece que se va diluyendo con la incorporación de nuevos descubrimientos. Por ejemplo, los conocimientos actuales sobre el poder cognitivo de las aves (ver aquí una revisión publicada en Science) sugieren que las aves tienen igual o incluso mayor poder cognitivo que muchos mamíferos que suponemos más inteligentes como son los chimpancés (por ser filogenéticamente más cercanos a nosotros). Un ejemplo reciente es el publicado en PLoS Biology (véase artículo aquí), donde se demostró que las urracas (Pica pica) son capaces de reconocerse en un espejo (ver video aquí). Concluyendo, creo que en los próximos años serán cada vez más los estudios que pongan de manifiesto las convergencias evolutivas de muchos caracteres cognitivos y comportamentales en aves y mamíferos (incluidos nosotros, los humanos). Si alguna vez has observado con detenimiento a un perro o a un cuervo ya sabes a que me estoy refiriendo.

> Tobias, J.A. & Seddon, N. 2009. Signal jamming mediates sexual conflict in a duetting bird Current Biology 19: 1-6
> Fotografía de Joseph Tobias

Tobias, J., & Seddon, N. (2009). Signal Jamming Mediates Sexual Conflict in a Duetting Bird Current Biology DOI: 10.1016/j.cub.2009.02.036

Tobias, J., & Seddon, N. (2009). Signal Jamming Mediates Sexual Conflict in a Duetting Bird Current Biology, 19 (7), 577-582 DOI: 10.1016/j.cub.2009.02.036

Summary only...

How do huge bird colonies synchronize?

Bird colonies are a natural spectacle: hundreds or thousands of birds breeding in synchrony. That is, in a given moment, the bulk of the birds are at the same breeding stage, e.g. rearing small chicks. This synchrony seems to be a manifestation of the “harmony of the colonies”, but a computer simulation model suggests that it may be the outcome of birds being adaptively scared of their neighbours.

Colonial breeding synchrony has attracted the attention of bird biologists from long ago, and a typical question that they have tried to answer is WHY do colonies synchronize? In other words, why breeding synchrony is adaptive? Answers to this question (e.g. sync is good to allow fledglings to fly together) lack the wanted generality and, in any case, do not answer HOW sync emerge at the first place: How do colonies synchronize?

This is the question that Volker Grimm and I tried to answer. The idea was to understand the "HOW" by understanding the "WHY" individuals behave in a way that produce colony sync. Our question was what adaptive reproduction-timing behaviour of females can synchronize whole colonies?

From own experience in the field and from literature on bird coloniality we know that bird colonies are not peaceful places; agonistic interactions are frequent between neighbours, and often result in the breaking of eggs or the killing of chicks. Breeding in synchrony with neighbours is known to be advantangous to individuals by reducing egg and chick losses because of deliverate and accidental killing by conspecifics. Our hypothesis was that neighbours breed in synchrony because reciprocally modulate their stress level, and females do not start reproduction until a certain security (a certain low level of agitation of neighbours) is reached. The whole colony would synchronise as the inevitable outcome of the propagation of this process throughout the network of interactions within the colony.

We tested our hypotheses using a generic individual-based model implemented in Netlogo, where the breeding predisposition of females was daily updated depending on an increase in the photoperiod (positively) and the stress level of neighbours: negatively if they were nervous, and positively otherwise. Females decided to lay eggs when reaching a lower stress level threshold. What we found is that even (virtual) females giving a low relevance to the neighbour’s stress level was enough to synchronize the laying date of neighbours (expectable) and also of a whole colony of 10,000 nests! (not so expectable, isn't it?). Moreover, by giving this relevance to neighbours, females bred in a more peaceful environment, which is known from field studies to increase their fitness (to be an adaptive behaviour).

Please, try yourself to play with the model!
0. if you do not have it you will need to download a free Java following the link.
1. click "Play"
2. once in the model, click the "setup" button
3. then click the "go" button, and see the spatio-temporal patterns of laying date of females (each small green square is a female; the color is her laying date).
4. change NR (the relevance that females give to neighbours), and repeat steps 2 and 3.
Neighbourhood Relevance, NR=0 means that females do not care of the stress of their neighbours (i.e. as if they were alone). This produces a random pattern of laying dates in space and a wide histogram of laying dates.
NR=0.2 mens that 20% of the stress level of females is shaped by the agitation of their neighbours. Increasing NR values produce synchronized neighbourhoods (patches of homogeneous green colours; i.e. neighbours breedin laying in the same day) and more synchronized laying date histograms.

My point of view:
This is the first own paper that I post in "Birds and Science". I have done so because people (even researchers) are often very reluctant about models because are both difficult to understand and clearly unreal. I hope to convince somebody that this is not (always) true with this study. I think that this model is very easy to understand (easier than understanding how an ANOVA works), and also, is a clear example of what a model is. A model is not pretended to be a mirror of reality. A model is a simplification of reality that allows answering the question in hands.
Moreover, this study try to be not only a study about breeding synchrony, but a study on the way we understand the link between individual behaviour and collective-colony-group-flock-herd behaviours (patterns). Currently, there are two approaches to collective behaviours:
1. One is trying to understand the adaptive advantage of the collective behaviour. This approach has a long history and (in my opinion) has been not very successful. The main problem is that creating collective patterns is not the main focus of natural selection. In fact, same collective behaviours may be positive or negative for the individuals according to the ecological scenario. For instance, breeding in sync can be disastrous if this sync attracts predators.
2. The other approach is to assume that the collective behaviour is adaptive and then try to unravel the simple individual behaviours that produce this collective pattern. This is the current framework in self-organization research. The problem is that this is wrong in that the collective pattern may be not beneficial, and second, that sometimes one forgot that the individual behaviour must be adaptive.
In this study we tried to fill the gap between these two approaches showing that the reason of colony breeding synchrony may be the adaptive behaviour of individuals. Note the irony of the story: We (humans) think that colonial breeding synchrony is the outcome of the “harmony of the colonies”, when, in fact, it may be the outcome of birds being adaptively scared of their neighbours. I am currently developing this line of research, so any feedback will be more than welcome! Please post your comment below.

>Jovani, R. & Grimm, V. (2008) Breeding synchrony in colonial birds: from local stress to global harmony. Proc R Soc London B 275: 1557–1563.
doi: 10.1098/rspb.2008.0125
If you want a copy leave a comment here with your e-mail or send me an e-mail.
Photo by Capi10 (Creative Common, Flickr)


------------------------------------- CATALÀ --------------------------------------------

Com es sincronitza una enorme colònia d’aus?

Les colònies són un espectacle natural: centenars o milers d’aus criant en sincronia. És a dir, en un moment donat, la major part de les aus es troben en la mateixa etapa de cria, per exemple, la criança de polls petits. Aquesta sincronia sembla ser una manifestació de la "harmonia de les colònies", però un model de simulació suggereix que pot ser el resultat de que les aus tenen una por adaptativa als seus veïns.

La sincronia de cria en les aus colonials ha atret l’atenció dels biòlegs des de fa molt temps. Una típica pregunta que han tractat de respondre és per què es sincronitzen les colònies? En altres paraules, per què la cria sincrònica és adaptativa? Respostes a aquesta pregunta (per exemple, la sincronització és bona per permetre que els pollets volin junts) no son tant generals com es pensava i, en tot cas, no responen COM es sincronitzen les colònies?

Aquesta és la pregunta que en Volker Grimm i jo mateix varem intentar respondre. La idea era comprendre el "com" a través d'entenendre el "per què" les aus es comporten d’una manera que produeix la sincronització de la colònia. La nostra pregunta era quin comportament individual adaptatiu relacionat amb el moment de posta dels ous pot sincronitzar tota una colònia?

A partir de l’experiència pròpia en el camp estudiant aus colonials, i de la literatura sobre el tema sabíem que les colònies d’aus que no són llocs pacífics; les interaccions agonístiques entre els veïns són freqüents i, sovint, produeixen el trencament dels ous o la mort de pollets. Criar en sincronia amb els veïns se sap que és avantatjós perquè redueix el risc de pèrdues d’ous i de polls a causa de mort accidental o deliberada per part dels veïns. La nostra hipòtesi és que els veïns crien en sincronia perquè s’afecten mútuament en el seu nivell d'estrès i perquè les femelles no inicien la posta dels ous fins que no assoleixen un cert grau de seguretat (quan disminueix el grau d’agitació dels veïns). El conjunt de la colònia es sincronitzaria com el resultat inevitable de la propagació d’aquest procés a través de la xarxa d’interaccions entre veïns dins de la colònia.

Varem posar a prova la nostra hipòtesis mitjançant un model de simulació creat amb la plataforma NetLogo, on la predisposició per la cria de les femelles s’actualitzava diàriament en funció d’un increment en el fotoperíode (positivament) i del nivell d’estrès dels veïns: negativament si estaven nerviosos, o positivament si estaven tranquils. Les femelles decidien pondre els ous quan assolien un llindar baix d’estrès. El que varem trobar és que inclús quan les femelles (virtuals) conferien una baixa importància a l’estrès dels veïns (quan no es veien afectades pel grau d’agitació dels veïns), les femelles veïnes es sincronitzaven (com era d’esperar). Però, a més, es sincronitzava la totalitat d’una colònia de 10.000 nius !! (no tant obvi, no?). D’altra banda, quan les femelles es veien afectades per l’estrès de les veïnes, acabaven criant en un entorn més pacífic (les femelles que incuben son menys agressives perquè no volen problemes). Això se sap per estudis previs que augmenta l’èxit de cria i, per tant, es un comportament individual adaptatiu.

Prova tu mateix el model!
0. fes clic a "Play"
1. instala Java si no el tens.

2. fes clic al botó "Setup"
3. a continuació, prem el botó "Go", i observa la data de posta de les femelles (cada petit quadrat verd és una femella, el color és la seva data de posta dels ous).
4. ves canviant en diferents simulacions el valor de NR (és a dir, la importància que les femelles donen a les seves veïnes), i repeteix els passos 2 i 3.
NR = 0 significa que les femelles no els importa l’estrès dels veïns (és a dir, com si estiguessin soles) (NR vol dir Neighbourhood Relevance). Això produeix un patró atzarós de dates de posta en l'espai i un histograma de dates de posta ample.
NR = 0,2 vol dir que el 20% del nivell d’estrès de les femelles està determinat per l’agitació de veïns. Valors cada vegada més alts de NR produeixen veïnats sincrònics (taques grans de color homogeni), i sincronia en tota la colonia (un histograma amb un máxim clar i amb poca variació al voltant d'aquest màxim).

El meu punt de vista:
Aquest és el primer estudi propi que comento a "Birds and Science". Ho he fet perquè la gent (fins i tot els investigadors) sovint són molt reticents envers els models perquè són difícils d’entendre i clarament irreals. Espero convèncer a algú amb aquest estudi que això no és (sempre) cert. Crec que aquest model és molt fàcil d’entendre (més fàcil d’entendre que com funciona un ANOVA), i, també, és un clar exemple de què és un model. Un model no pretén ser un mirall de la realitat. Un model és una simplificació de la realitat que permet respondre la pregunta que tenim entre mans.
A més, aquest estudi intenta ser no només un estudi sobre la sincronia de cria, sinó un estudi sobre la manera com entenem el vincle entre el comportament individual i el comportament col•lectiu-colònia-grup-manada-estol (patrons). Actualment, existeixen dos maneres d’abordar l’estudi dels comportaments col lectius:
1. Un és tractar de comprendre l’avantatge adaptatiu de la conducta col•lectiva. Aquest enfocament té una llarga història i (en la meva opinió) no ha sigut nassa exitós. El principal problema és que la creació de patrons col•lectius en aus no és el principal paper de la selecció natural. De fet, el mateix comportament col•lectiu pot ser beneficiós o perjudicial per als individus depenent de l’escenari ecològic. Per exemple, la cria sincrònica pot ser un desastre si això atreu a depredadors.
2. L’altre enfocament consisteix en suposar que el comportament col•lectiu és adaptatiu i, a continuació, tractar de desentranyar quin comportament simple individual produeixen aquest patró col•lectiu. Aquest és el marc conceptual actual dels estudis sobre autoorganització (un dia en parlarem més a fons sobre l’autoorganització). El problema és que el comportament col•lectiu pot no ser beneficiós, i en segon lloc, a vegades ens oblidem (intentat buscar comportaments simples) que el comportament individual ha de ser adaptatiu (tant si el comportament col•lectiu és beneficiós o no pels individus).
En aquest estudi hem tractat d’omplir el buit existent entre aquests dos enfocaments, suggerint que la sincronia de cria és un resultat de les lleis de comportament adaptatiu de les femelles quan intenten criar en un veïnat tranquil. Fixa’t amb la ironia de la història: Nosaltres (els humans) creiem que la sincronia de la cria colonial és el resultat de la "harmonia de les colònies", quan, de fet, pot ser el resultat d’una por adaptativa de les aus envers els seus veïns de colònia. Actualment estic desenvolupant aquesta línia d’investigació, així que qualsevol comentari/crítica serà benvinguda!

>Jovani, R. & Grimm, V. (2008) Breeding synchrony in colonial birds: from local stress to global harmony. Proc R Soc London B 275: 1557–1563.
doi: 10.1098/rspb.2008.0125
Si vols una copia d'aquest article o de qualsevol altre que apareixi a "Birds and Science" no dubtis en demanar-me'l.
Fotografia de Capi10 (Creative Common, Flickr)

Roger Jovani, Volker Grimm (2008). Breeding synchrony in colonial birds: from local stress to global harmony Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 275 (1642), 1557-1563 DOI: 10.1098/rspb.2008.0125

------------------------ ESPAÑOL -------------------------------------

¿Cómo se sincroniza una enorme colonia de aves?

Las colonias son un espectáculo natural: centenares o miles de aves criando en sincronía. Es decir, en un momento dado, la mayor parte de las aves se encuentran en la misma etapa de cría, por ejemplo, la crianza de pollos pequeños. Esta sincronía parece ser una manifestación de la "armonía de las colonias", pero un modelo de simulación sugiere que puede ser el resultado de que las aves tienen un miedo adaptativo a sus vecinos.La sincronía de cría en las aves coloniales ha atraído la atención de los biólogos desde hace mucho tiempo. Una típica pregunta que ellos han tratado de responder es ¿por qué se sincronizan las colonias? En otras palabras, ¿por qué la cría sincrónica es adaptativa? Respuestas a esta pregunta (por ejemplo, la sincronización es buena para permitir que los volantones vuelen juntos de los nidos) no son tan generales como se pensaba y, en todo caso, no responden ¿CÓMO se sincronizan las colonias?

Ésta es la pregunta que Volker Grimm y yo mismo intentamos responder. La idea era comprender el "cómo" a través de entender el "por qué" las aves se comportan de una manera que produce la sincronización de la colonia. Nuestra pregunta era ¿qué comportamiento individual adaptativo relacionado con el momento de puesta de los huevos puede sincronizar toda una colonia?A partir de la propia experiencia en el campo, estudiando aves coloniales, y de la literatura sobre el tema, sabíamos que las colonias de aves no son lugares pacíficos; las interacciones agonísticas entre los vecinos son frecuentes y, a menudo, producen la rotura de los huevos o la muerte de polluelos. Criar en sincronía con los vecinos se sabe que es ventajoso porque reduce el riesgo de pérdidas de huevos y de polluelos a causa de muerte accidental o deliberada por parte de los vecinos. Nuestra hipótesis era que los vecinos crían en sincronía porque se afectan mutuamente en su nivel de estrés y porque las hembras no inician la puesta de los huevos hasta que no alcanzan un cierto grado de seguridad (cuando disminuye el grado de agitación de los vecinos). El conjunto de la colonia, se sincronizaría como el resultado inevitable de la propagación de este proceso, a través de la red de interacciones entre vecinos dentro de la coloniaPusimos a prueba nuestra hipótesis mediante un modelo de simulación creado con la plataforma NetLogo, donde la predisposición para la cría de las hembras, se actualizaba diariamente en función de un incremento en el fotoperiodo (positivamente) y del nivel de estrés de los vecinos: negativamente si estaban nerviosos, o positivamente si estaban tranquilos. Las hembras decidían poner los huevos cuando alcanzaban un umbral bajo de estrés. Lo que encontramos es que, incluso cuando las hembras (virtuales) conferían una baja importancia al estrés de los vecinos (cuándo no se veían afectadas por el grado de agitación de los vecinos), las hembras vecinas se sincronizaban (cómo era de esperar). Pero, además, se sincronizaba la totalidad de una colonia de 10.000 nidos!! (¿no tanto obvio, no?). Por otra parte, cuando las hembras se veían afectadas por el estrés de las vecinas, acababan criando en un entorno más pacífico (las hembras que incuban son menos agresivas, porque no quieren problemas). Eso se sabe por estudios previos que aumenta el éxito de cría y, por lo tanto, es un comportamiento individual adaptativo.

Prueba tú mismo el modelo:
0. Haz clic en "Play".

1. Si no tienes Java te lo tendrás que descargar.

2. Una vez en el modelo (puede tardar un poquito ... paciencia), cliquear en el botón "Setup"

3. A continuación, aprieta el botón "Go", y observa la fecha de puesta de las hembras (cada cuadradito verde es una hembra, el color es su fecha de puesta de los huevos).

4. Ve cambiando en diferentes simulaciones el valor de NR (es decir, la importancia que las hembras dan a sus vecinas), y repite los pasos 2 y 3.NR = 0 significa que las hembras no les importa el estrés de los vecinos (es decir, como si estuvieran solas) (NR quiere decir Neighbourhood Relevance). Eso produce un patrón azaroso de fechas de puesta en el espacio y un histograma de fechas de puesta ancho.NR = 0,2 quiere decir que el 20% del nivel de estrés de las hembras está determinado por la agitación de vecinos. Valores cada vez más altos de NR producen vecindarios sincrónicos (manchas grandes de color homogéneo), y sincronía en toda la colonia (un histograma con un máximo claro y con poca variación en torno a este máximo)

Mi punto de vista:

Éste es el primer estudio propio que comento en "Birds and Science". Lo he hecho porque la gente (incluso los investigadores) a menudo son muy reticentes hacia los modelos, porque son difíciles de entender y claramente irreales. Espero convencer a alguien con este estudio de que eso no es (siempre) cierto. Creo que este modelo es muy fácil de entender (más fácil de entender que como funciona un ANOVA), y, también, es un claro ejemplo de qué es un modelo.
Un modelo no pretende ser un espejo de la realidad. Un modelo es una simplificación de la realidad que permite responder la pregunta que tenemos entre manos.
Además, este artículo intenta no sólo ser un estudio sobre la sincronía de cría, sino un propuesta sobre la manera cómo entendemos el vínculo entre el comportamiento individual y el comportamiento colectivo-colonia-grupo-mandada-grupo (patrones). Actualmente, existen dos maneras de abordar el estudio de los comportamientos colectivos:
1. Uno es tratar de comprender la ventaja adaptativa de la conducta colectiva. Este enfoque tiene una larga historia y (en mi opinión) no ha sido demasiado exitoso. El problema principal es que la creación de patrones colectivos en aves no es el principal papel de la selección natural. De hecho, el mismo comportamiento colectivo puede ser beneficioso o perjudicial para los individuos, dependiendo del escenario ecológico. Por ejemplo, la cría sincrónica puede ser un desastre, si eso atrae a depredadores.2. El otro enfoque consiste en suponer que el comportamiento colectivo es adaptativo y, a continuación, tratar de desentrañar qué comportamiento simple individual producen este patrón colectivo. Éste es el marco conceptual actual de los estudios sobre autoorganización (un día hablaremos más a fondo sobre la autoorganización). El problema es que el comportamiento colectivo puede no ser beneficioso, y en segundo lugar, a veces nos olvidamos (intentado buscar comportamientos simples) que el comportamiento individual tiene que ser adaptativo (tanto si el comportamiento colectivo es beneficioso o no para los individuos).En este estudio, con este estudio hemos tratado de llenar el vacío existente entre estos dos enfoques, sugiriendo que la sincronía de cría es un resultado de las leyes de comportamiento adaptativo de las hembras cuando intentan criar en un vecindario tranquilo. Fíjate con la ironía de la historia: Nosotros (los humanos) creemos que la sincronía de la cría colonial es el resultado de la "armonía de las colonias", cuando, de hecho, puede ser el resultado de un miedo adaptativo de las aves hacia sus vecinos de colonia. Actualmente estoy desarrollando esta línea de investigación, así que cualquier comentario/crítica será bienvenida!
>Jovani, R. & Grimm, V. (2008) Breeding synchrony in colonial birds: from local stress to global harmony. Proc R Soc London B 275: 1557–1563. doi: 10.1098/rspb.2008.0125Si quieres una copia de este artículo, o de cualquier otro aparecido en “Birds and Science” no dudes en pedírmelo.

Fotografia de Capi10 (Creative Common, Flickr)
Roger Jovani, Volker Grimm (2008). Breeding synchrony in colonial birds: from local stress to global harmony Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 275 (1642), 1557-1563 DOI: 10.1098/rspb.2008.0125

Summary only...