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Fenología de anidación y éxito reproductivo del zacatonero sonorense (Peucaea carpalis) en el Desierto Sonorense como indicadoras de cambio climático en el noroeste de México II. Detalles del proyecto Necesidad del proyecto.—Las proyecciones de los modelos de circulación global predicen un incremento en la aridez y trastornos climáticos mayores en las zonas áridas del norte de México y suroeste de Estados Unidos (Seager et al. 2007, Diffenbaugh et al. 2008). En este aspecto, la fenología ha adquirido una gran atención por parte de la comunidad científica ya que las variaciones en los ciclos anuales de vida de las plantas y de los animales pueden ser indicadoras tempranas del tipo y magnitud de cambios en el ecosistema del desierto esperados por el cambio climático. Se espera entonces que los organismos especializados en zonas áridas sean los mejores indicadores de cambio climático en los desiertos del norte de México. En este contexto, el zacatonero sonorense (Peucaea carpalis Coues) es una ave endémica de las planicies costeras desérticas de Sonora, norte de Sinaloa y sur de Arizona (Russell and Monson 1998) y puede ser indicador de cambio en el noroeste de México; sin embargo, aun existen muchos aspectos desconocidos de su biología. La mayoría de los estudios de historia natural de esta especie son del Estado de Arizona, EE.UU.; sólo algunas observaciones han sido reportadas en Sonora, el centro de su distribución. El inicio de la reproducción de esta especie está intrínsecamente asociado con el inicio de las lluvias de verano en esta región y los detalles de esta asociación merecen ser investigados (Lowther et al. 1999). Además, la variación anual en las densidades poblacionales de la especie también están ligadas a la variación en precipitación (Russell and Monson 1998). La dependencia de esta especie a las lluvias de verano entonces la hacen especialmente susceptible a la extinción a medida de que el noroeste de México se haga más árido y las precipitaciones más impredecibles. En este contexto, el presente estudio tiene como meta determinar el efecto la distribución estacional de la precipitación de verano sobre la densidad poblacional y el éxito reproductivo de P. carpalis en la región central de Sonora. Esta propuesta representa el primer año de la instrumentación de un proyecto de monitoreo a largo plazo que pretende detectar los efectos acumulativos del cambio climático en el ecosistema del Desierto Sonorense a través de su manifestación en los parámetros y trayectorias poblacionales de esta especie desértica indicadora, a la vez de que incrementarán el conocimiento de una especie de ave silvestre escasamente estudiada en la región del Sonoran Joint Venture (SJV). Por otra parte vez, dada la dependencia de esta especie con un estrato de pastos en buena condición (Lowther et al. 1999), los resultados de esta investigación podrían tener implicaciones en el manejo de los agostaderos sonorenses. En este aspecto, exploraremos el efecto de interacción entre clima y modificación de hábitat al investigar la biología reproductiva de P. carpalis en praderas de zacate buffel (Penisetum ciliare). Finalmente, el proyecto también creará oportunidades de educación y capacitación de estudiantes de licenciatura de la carrera de ecología de la Universidad Estatal de Sonora, y oportunidades de educación ambiental hacia los ganaderos de la región sobre la compatibilidad del pastoreo y la conservación de aves. Ubicación del proyecto.—Este proyecto se desarrollará en la región central de Sonora el municipio de La Colorada (Fig. 1), a aproximadamente 45 km al suroeste de la ciudad de Hermosillo (2842’30”N, 11034’20”W). El área de estudio posee clima semiárido con temperatura media anual de 18.5C y precipitación media anual 350 mm. El área de estudio está compuesta de 5 ranchos ganaderos privados: El Pozo, El Cajón de la Uvalama, La Primavera y El Jaqüey. La vegetación del área es un mosaico de matorral desértico y praderas de zacate buffel (Penisetum ciliare). Los matorrales están dominados por árboles desérticos como palofierro (Olneya tesota), mezquite (Prosopis velutina), palo blanco (Ipomoea arborescens) y palo verde (Parkinsonia microphylla), y arbustos como rama blanca (Encelia farinosa), piojito (Caesalpinia pumila) y la sangrengado (Jatropha cardiophylla), así como cactáceas columnares. Las praderas de zacate buffel en el área son básicamente antiguos matorrales desérticos que han sido casi o totalmente desmontados para siembra de zacate buffel con excepción de algunos árboles dispersos. Objetivos y resultados del proyecto.—A continuación se enlistan los objetivos y resultados esperados del proyecto, así como los objetivos del Plan de Conservación de Aves del SJV (Sonoran Joint Venture Technical Committee 2006) que son abordados por este proyecto. Estimación de densidades poblacionales de P. carpalis y otras especies de aves reproductoras en matorrales desérticos y praderas de zacate buffel en la región central de Sonora. Además, monitorearemos otras especies comunes incluyendo Amphispiza bilineata, Cardinalis cardinalis, Cardinalis sinuatus, Passerina caerulea, Passerina versicolor y Pipilo fuscus, entre otras. Este objetivo del proyecto aborda los objetivos del SJV: Determinar la distribución, tendencia poblacional y el uso del hábitat de especies prioritarias y de gestión (stewarship). El proyecto permitirá obtener información sobre la abundancia absoluta de una especie prioritaria con escasa información. Peucaea (antes Aimophila) carpalis es una especie de preocupación internacional y regional en la región Arid Borderlands de la región del SJV. Este estudio contribuirá significativamente al cumplimiento de la meta poblacional a 30 años para la especie, que es determinar el estatus de su población. Desarrollar y mantener una base de datos de las especies de aves en la región del SJV. La localización de territorios de anidación individuales de P. carpalis y otras especies será registrada en el portal de aVerAves. Caracterización cuantitativa del hábitat de reproducción de P. carpalis y otras especies de aves reproductoras en la región central de Sonora Determinar la distribución, tendencia poblacional y el uso del hábitat de especies prioritarias y de gestión (stewarship). El proyecto estimará los parámetros de estructura de hábitat y determinará los requerimientos del hábitat en base a la densidad y éxito reproductivo de P. carpalis, así como los efectos de la ganadería intensiva a través del estudio de la biología reproductiva de la especie en praderas de zacate buffel. Monitoreo de éxito reproductivo de P. carpalis y otras especies de aves reproductoras en dos tipos de hábitat en la región central de Sonora. Este objetivo del proyecto aborda el objetivo del SJV: Determinar la distribución, tendencia poblacional y el uso del hábitat de especies prioritarias y de gestión (stewarship). Este proyecto estimará el éxito reproductivo de P. carpalis y otras especies de aves en un segundo año de implementación de este proyecto iniciado en 2012. Una evaluación más precisa del éxito reproductivo permitirá obtener predicciones más precisas del estatus de esta especie y su posible trayectoria poblacional actual. Determinar los efectos de las prácticas de uso del suelo en especies prioritarias. Este proyecto aborda directamente este objetivo al evaluar los efectos del cambio de uso de suelo sobre la reproducción de una especie endémica del Desierto Sonorense, al evaluar el índice primario de calidad de hábitat (densidad poblacional) y éxito reproductivo en sitios con diferentes grados de pastoreo y cobertura de zacate buffel. Por ejemplo, los resultados preliminares de la temporada del 2012 muestran que no existe diferencia significativa en el éxito reproductivo (producción de al menos un juvenil) de P. carpalis anidando en praderas de buffel no difiere del éxito reproductivo en matorrales nativos. Modelación de los efectos de la precipitación sobre la iniciación, desarrollo y éxito de reproducción anual de P. carpalis otras especies de aves reproductoras mediante réplicas espaciales. Determinar la distribución, tendencia poblacional y el uso del hábitat de especies prioritarias y de gestión. La integración de la información sobre éxito reproductivo y su fenología de reproducción de P. carpalis y su relación la distribución de la precipitación durante el verano permitirá determinar la susceptibilidad de la especie a los cambios climáticos predichos por modelos de circulación global. Incremento la capacidad local en el trabajo con aves al proveer oportunidades de capacitación para estudiantes de licenciatura de la carrera de Ecología de la Universidad Estatal de Sonora. Incrementar el conocimiento, conciencia y la pericia en monitoreo y manejo de hábitat para profesionales y para-profesionales. El proyecto involucrará estudiantes de la carrera de ecología de la UES. Durante la implementación de este proyecto en el 2012 se involucraron a 8 estudiantes. Se contemplará la posibilidad de involucrar a un estudiante de posgrado para que haga de este proyecto su tesis de maestría. El involucramiento de estudiantes promoverá el deseo por el estudio de las aves y promoverá el incremento de profesionales interesados en continuar su trabajo con aves. Los resultados e inferencias de este proyecto representarán aproximadamente 24,000 ha de agostaderos privados. Los resultados serán aplicables en toda el área de distribución de P. carpalis a través de la planicie costera de Sonora. El trabajo frecuente en el área y el contacto directo con los administradores de los ranchos en los que se t ha trabajado han fomentado y fomentarán el interés de los ganaderos por la conservación de aves y sus hábitats. Metodología.—El área de estudio del proyecto se se desarrollará en la región central de Sonora, en el municipio de La Colorada a 45 km al suroreste de la ciudad de Hermosillo. Las áreas de estudio poseen clima árido y semiárido con temperatura media anual de 18.5C y precipitación media anual 350 mm. Utilizando como referencia la red UTM (Universal Transversal de Mercator), dividiremos las áreas de estudio en una red de muestreo consistente en parcelas cuadradas de 25 ha (500m 500m). Se seleccionarán aleatoriamente el 20% de las parcelas comprendidas cada área de estudio. De esta selección inicial de parcelas, se seleccionarán aquellas parcelas que se encuentran a >500 m de distancia de caminos transitables por vehículos pero excluyendo a aquellas parcelas con pendiente >10% y que son bisectadas por caminos muy transitados. Muestreos preliminares durante el presente año indican que existe un promedio de 6 nidos de P. carpalis por cada parcela de 25 ha (n=10). Dado que los análisis estadísticos que se realizarán requieren un tamaño de muestra relativamente grande (>100), se requerirá muestrear aproximadamente 20 parcelas de 25 ha. En cada parcela de 25 ha, se realizará una búsqueda exhaustiva de parejas y nidos de P. carpalis. Cada macho detectado mediante canto será posicionado mediante GPS, y se harán visitas semanales a cada territorio detectado a partir de Julio a Octubre de 2012. Las visitas semanales permitirán la localización de nidos y la obtención de información fenológica (fecha de iniciación de incubación, fecha de eclosión de huevos, fecha de vuelo de las crías) e información demográfica (número de huevos por puesta, número de reclutas, proporción de nidos fallidos, etc.). Visitas múltiples a las parcelas de muestreo durante el monitoreo permitirán la estimación de la densidad poblacional de P. carpalis mediante el método de muestreo doble (Bart and Earnst 2002). Se realizarán muestreos de vegetación para estimar parámetros de la estructura del hábitat potencialmente relevantes para explicar la abundancia y éxito reproductivo de P. carpalis tales como cobertura de arbustivas, obstrucción de nido, densidad de plantas leñosas, etc. Para ello, se utilizarán los métodos líneas de Canfield y métodos de distancia. Adicionalmente, se estimará el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) a intervalos de 15 días para proveer una variable sustituta al grado de obstrucción visual de la vegetación sobre los nidos de P. carpalis. Se utilizará un análisis de exposición logística (Shaffer 2004) para estimar la tasa de supervivencia diaria de nidos de P. carpalis en las áreas de estudio. El análisis de exposición logística estima tasas de supervivencia para unidades de muestreo donde el deceso ocurre en un tiempo desconocido entre dos visitas consecutivas. La instrumentación del modelo de exposición logística está basada en los modelos lineales generalizados (McCulloch et al. 2008) y de esta manera la incorporación de covariables es fácilmente instrumentada. Se incorporará a nuestros modelos de exposición logística las covariables de precipitación y temperatura para determinar el efecto de estas covariables en la supervivencia de los nidos, así como covariables de la estructura del hábitat y NDVI. Para esto, se utilizarán los datos de temperatura y precipitación de 10 pluviómetros instalados en el rancho El Cajón de la Uvalama, y de una estación automátizada que se instalará en el mismo rancho. Se emplearán modelos matemáticos poblacionales para determinar el efecto de las variables climáticas en las tasas de crecimiento y viabilidad poblacional de esta especie. De esta manera, estos análisis permitirán desarrollar modelos predictivos que vinculen los eventos fenológicos observables en el campo directamente con condiciones ambientales y serán una herramienta valiosa al cuantificar los impactos del cambio climático sobre la biota de los desiertos del norte de México. Programación.—A continuación se enlistan las actividades principales del proyecto y sus fechas de ejecución Estimación de densidad de P. carpalis Búsqueda y seguimiento de nidos Medición de la vegetación en nidos Informe parcial Informe final 1 de junio – 10 de octubre de 2013 1 de julio – 10 de octubre de 2013 1 de junio – 1 de diciembre de 2013 31 de diciembre de 2013 1 de junio de 2014 Maps http://maps.google.com.mx/?ie=UTF8&ll=29.573457,-111.697... Mapa de la ubicación del proyecto.— Hermosillo La Colorada Área de estudio Fig. 1. Ubicación del área de estudio (rectángulos rojos) en Sonora (izquierda) y en relación al poblado de La Colorada y la ciudad de Hermosillo, en la región central del Estado de Sonora. Evaluación.—El proyecto evaluará la medida de su éxito por el número de nidos estudiados. Basados en nuestra experiencia en la temporada reproductiva del 2012, la intensidad de muestreo planeada con un técnico de campo es la de monitorear al menos 120 nidos de P. carpalis y al menos 100 de otras especies. Este tamaño de muestra será adecuado para las inferencias estadísticas. El éxito del proyecto será por la publicación de al menos 2 artículos en journals ornitológicos internacionales. A su vez, el éxito será evaluado por el número de estudiantes de licenciatura involucrados en el proyecto. La implementación del año pasado logró involucrar a 8 estudiantes 30/01/13 21:57 voluntarios quienes fueron entrenados en técnicas de campo en el estudio de la biología reproductiva de aves, así como en los métodos de evaluación de características del hábitat. Lista de socios y sus contribuciones.—Este proyecto de investigación está apoyado por el Cuerpo Académico de Recursos Naturales (CARENA) de la Universidad Estatal de Sonora. El CARENA está compuesto por 7 profesores investigadores de tiempo completo proveerán de asistencia técnica al proyecto en los aspectos de climatología, manejo de hábitat y manejo de agostaderos (anexo carta de apoyo). A su vez, la Universidad Estatal de Sonora contribuirá con US$4,000 (anexo carta de apoyo)en efectivo a través del programa de apoyos para la investigación, y aproximadamente con US$5,500 equivalentes al tiempo que el proponente invertirá en el proyecto. III. Presupuesto La siguiente tabla muestra el presupuesto solicitado y los fondos comprometidos por la Universidad Estatal de Sonora (UES) para el desarrollo del proyecto. En caso de no recibir los fondos del SJV, el proyecto reducirá la intensidad de muestreo (número de parcelas y número de visitas a las parcelas). Federal Nonfederal SJV request UES Budget Categories Alimentación (US$15/técnico·día 20 días/mes 5 meses) Vehículo Adquisición de motocicleta Combustible Equipo de campo Estaciones meteorológicas automatizadas GPS Suministros de oficina y papelería Salario de técnico de campo (US$900/técnico·mes 5 meses 1 técnico) Salario de investigador (10% del tiempo de AMD) Gastos administrativos Total Total 1,500 0 1,200 2,500 0 2,500 1,000 1,000 2,000 1,000 0 2,000 500 500 1,000 2,000 2,500 4,000 0 5,500 6,000 0 8,500 0 9,500 0 18,000 Los fondos de la Universidad Estatal de Sonora están asegurados (ver carta anexa). V. Cumplimiento Este proyecto cuenta ya con el permiso de colecta científica emitido por la Dirección General de Vida Silveste de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. El permiso Oficio NUM SPGA/DGVS/08787/12 otorga la la Universidad Estatal de Sonora la autorización para la observación directa de nidos y manipulación de huevos para determinar la edad del nido. No existe regulación estatal que aplique a este proyecto. Bibliografía BART, J., and S. EARNST. 2002. Double sampling to estimate density and population trends in birds. Auk 119:3645. DIFFENBAUGH, N. S., F. GIORGI, and J. S. PAL. 2008. Climate change hotspots in the United States. Geophysical Research Letters 35:L16709. LOWTHER, P. E., K. D. GROSCHUPF, and S. M. RUSSELL. 1999. Rufous-winged Sparrow (Peucaea carpalis). in The Birds of North America Online (A. Poole, Ed.). Cornell Lab of Ornithology, Ithaca, N. Y. . MCCULLOCH, C. E., S. R. SEARLE, and J. M. NEUHAUS. 2008. Generalized, Linear, and Mixed Models, 2nd ed. Wiley-Interscience. RUSSELL, S. M., and G. MONSON. 1998. The Birds of Sonora. University of Arizona Press, Tucson, Arizona. SEAGER, R., M. F. TING, I. HELD, Y. KUSHNIR, J. LU, G. VECCHI, H. P. HUANG, N. HARNIK, A. LEETMAA, N. C. LAU, C. H. LI, J. VELEZ, and N. NAIK. 2007. Model projections of an imminent transition to a more arid climate in southwestern North America. Science 316:1181-1184. SHAFFER, T. L. 2004. A unified approach to analyzing nest success. Auk 121:526-540. SONORAN JOINT VENTURE TECHNICAL COMMITTEE. 2006. Sonoran Joint Venture Bird Conservation Plan, Version 1.0. (C. J. Beardmore, Ed.), Tucson, Arizona.