Effect on hemoparasite infection, song structure, and population genetics in the Black-throated sparrow (Amphispiza bilineata) of habitat modification at a portion of the Mexican highland plateau

Abstract

"La comunidad científica ha buscado estrategias para evaluar los impactos de las actividades humanas en el sistema del planeta Tierra. La degradación del hábitat en las tierras secas se caracteriza por una reducción en la productividad primaria, que afecta la resiliencia de estas áreas por las presiones ambientales futuras, lo que aumenta la vulnerabilidad de la biota. El pastoreo, la agricultura y la contaminación se consideran los principales desencadenantes de la degradación del hábitat en las tierras áridas. El presente estudio tiene como objetivo evaluar los factores espaciotemporales involucrados en la infección por hemoparásitos, la estructura acústica y la diversidad genética y estructura genética poblacional del Gorrión garganta negra, en una región semiárida modificada por la extracción de especies vegetales, sobrepastoreo y contaminación por actividades mineras. Esta especie de ave tiene diferentes preferencias de hábitat en comparación con otras especies previamente estudiadas en la región. En el segundo capítulo referente a la infección hemoparasitaria, la prevalencia global de hemoparásitos fue de 22.1% y la variación presente no se asoció con el tipo de hábitat. La prevalencia y la parasitemia fueron más altas durante la época reproductiva que en la no reproductiva y, finalmente, se observó una gran diversidad de linajes de hemosporidios. En el tercer capítulo relativo a la asociación del canto y la actividad minera, se registró una relación negativa entre las concentraciones de plomo y la densidad de arbustos con la tasa del canto y la tasa de cambio de tipos de cantos. Además, la complejidad de la sílaba en el trino y el tamaño del repertorio se asocian negativamente con las concentraciones de arsénico y plomo, respectivamente. Por lo tanto, la actividad minera tuvo una fuerte influencia en la estructura del canto en esta especie. En el último capítulo relativo a la genética de poblaciones, se encontraron altos valores de exceso de heterocigotos dentro de las poblaciones en la mayoría de los sitios, excepto en los sitios más degradados, en donde el coeficiente de endogamia fue significativamente mayor en uno de estos sitios que está expuesto a la actividad minera. No se registró ninguna estructura genética de la población para el área de estudio. Se documentó que la contaminación por metales pesados tiene el potencial de promover la pérdida de diversidad genética en una especie de ave. En general, a través del estudio actual, fue posible determinar que el gorrión garganta negra es una especie modelo ideal para investigar los cambios ambientales causados por las actividades antropogénicas. La minería fue la actividad humana más fuerte que influyó negativamente en la diversidad genética y la estructura del canto en el Gorrión garganta negra. Es esencial investigar todos los componentes biológicos en el área para conocer su valor y utilizar esta información para regular las actividades humanas que pueden afectar la biota. Además, conservar indirectamente los servicios ecosistémicos que benefician a partir de los recursos naturales de esta área."

"The scientific community has searched for strategies to assess the impacts of human activities on the Earth system. Habitat degradation in drylands is characterized by a reduction in primary productivity, affecting the resilience of these areas to future environmental pressures and increasing the vulnerability of the biota. Grazing, agriculture, and pollution are considered the main triggers of habitat degradation in drylands. The current study aims at evaluating spatio-temporal factors possibly involved in haemoparasite infection, song characteristics, and genetic diversity and population structure of Black-throated sparrow populations, in a semiarid region that has been modified by humans through extraction of plant species, overgrazing, and pollution from mining activities. This bird species has different habitat preferences in comparison to other, previously studied species in the region. In the 2nd chapter, overall haemosporidian prevalence was 22.1% and variation in haemoparasitism was not associated to habitat type. Prevalence and parasitaemia were higher during the breeding than the non-breeding season and finally, a high diversity of haemosporidian lineages was recorded. In the 3rd chapter, where association of song traits and mining activity was investigated, a negative relationship between lead concentrations and shrub density with song rate and song switching rate was recorded. In addition, syllable complexity in trill, and repertoire size were found to be negatively associated to arsenic and lead concentrations, respectively. Therefore, it was concluded that mining activity had the strongest influence in song structure in this bird species. In the last chapter which relates too population genetics, high values of heterozygote excess within populations were recorded in most of the sites, except in the most degraded sites, and the inbreeding coefficient was significantly higher in one of these sites, which is exposed to mining activity. No population genetic structure was recorded for the study area. It was further documented that heavy metal pollution has the potential to promote genetic diversity losses in a bird species. Overall, through the current study it was possible to determine that the Black-throated Sparrow is an ideal model species to investigate environmental changes caused by anthropogenic activities. Mining was the strongest human activity negatively influencing genetic diversity and song structure in the BTSP. It is essential to investigate all the biological components in the area to further knowledge about their value, and to use this information to regulate human activities that may affect the biota, and also, indirectly conserve ecosystem services that are benefited by the natural resources of this area."