Cómo el cambio climático afecta al reloj biológico de las ranas y pone en riesgo su supervivencia

Mientras los días de otoño disminuían, las ranas arborícolas grises de Ohio iniciaron la preparación invernal, guiadas por la duración de la luz solar y no por la caída de las temperaturas. Así lo indicó un estudio publicado en el Journal of Animal Ecology, que advirtió sobre los riesgos del cambio climático para especies que dependían del fotoperiodo como señal principal para ajustar su fisiología de cara al invierno.

El desajuste entre la duración del día y las temperaturas, en inviernos cada vez más cálidos, podría afectar gravemente la supervivencia de estos anfibios y otras especies que emplean estrategias similares.

El equipo de investigación, liderado por Troy C. Neptune, Diana C. Koester y Michael F. Benard de la Case Western Reserve University, en colaboración con el Cleveland Metroparks Zoo y el Holden Arboretum, realizó experimentos entre abril y noviembre de 2023 en la Estación de Investigación de Campo de la universidad, en Hunting Valley, Ohio.

Según el estudio, los científicos manipularon el fotoperiodo de huevos y juveniles de ranas arborícolas grises (Hyla versicolor), simulando días largos, medianos y cortos, mientras mantenían la temperatura ambiental constante. Los resultados evidenciaron que las ranas sometidas a fotoperiodos cortos —típicos del otoño— acumularon reservas de crioprotectores en el hígado de forma significativa.

Estas reservas, compuestas principalmente por glucógeno transformado luego en glicerol, permitieron a las ranas soportar la congelación durante el invierno. Los ejemplares expuestos a días cortos almacenaron hasta 13,8 veces más glucógeno que aquellos bajo fotoperiodos de inicio de temporada y 8,2 veces más que los sometidos a días de duración media. Además, el tamaño del hígado resultó entre 3,4 y 2,7 veces mayor respecto a los otros grupos.

El estudio determinó que el fotoperiodo, sin descenso de temperatura, desencadenó todos los cambios fisiológicos necesarios para la preparación invernal. Las ranas de días cortos presentaron una tolerancia superior al frío, reflejada en una disminución de 0,4℃ en su umbral térmico mínimo, aunque no surgieron diferencias en la tolerancia máxima al calor ni en la temperatura preferida.

Sin embargo, este proceso implicó un coste: las ranas preparadas para el invierno bajo fotoperiodos breves alcanzaron un menor tamaño al realizar la metamorfosis y mostraron una tasa de crecimiento reducida a largo plazo. Troy Neptune explicó: “Existió una reducción significativa en el crecimiento; no comieron tanto, y lo que consumieron lo destinaron al almacenamiento de glucógeno en el hígado en lugar de al crecimiento óseo o muscular”.

Estos hallazgos sugieren que, en un clima desincronizado respecto a los patrones históricos, las ranas podrían invertir energía en preparativos invernales innecesarios. Michael Benard, profesor y director del departamento de biología de la Case Western Reserve University, indicó que “esto significó que pudieron destinar recursos energéticos valiosos a la preparación para el invierno que en realidad no necesitaban”. Este fenómeno, definido como trampa ecológica, apareció cuando una señal ambiental históricamente fiable —la duración del día— dejó de coincidir con las condiciones reales, provocando respuestas perjudiciales para la especie.

El riesgo de caer en una trampa ecológica afectó también a otras especies de regiones templadas y árticas que dependían del fotoperiodo para regular su fisiología y comportamiento, según el estudio publicado en Journal of Animal Ecology.

La contaminación lumínica y la expansión de rangos geográficos, impulsadas por la actividad humana y el cambio climático, alteraron la percepción del fotoperiodo y agravaron el problema. Aunque no se registraron colapsos poblacionales en las ranas arborícolas grises, los investigadores advirtieron que las especies con áreas de distribución más restringidas podrían enfrentar consecuencias mucho más graves.

La investigación destacó la innovación metodológica derivada de la colaboración entre Case Western Reserve University, Cleveland Metroparks Zoo y Holden Arboretum. Los científicos emplearon cubiertas opacas en estanques al aire libre y sistemas de iluminación controlada en laboratorio para manipular el fotoperiodo.

Diana Koester, profesora adjunta en la universidad y curadora de investigación en el zoológico, señaló: “Este trabajo resultó un gran ejemplo de cómo nuestra colaboración única aprovechó nuestros recursos colectivos para ayudar a resolver algunos de los desafíos de conservación más apremiantes”.

El fenómeno observado en las ranas arborícolas grises podría anticipar los desafíos por venir para otras especies menos adaptables o con rangos geográficos reducidos. Para estos organismos, la incapacidad de ajustar su comportamiento y fisiología podría redundar en consecuencias mucho más severas, poniendo en riesgo su persistencia a largo plazo.