Facundo Luna

Ecological physiology of mammals in Argentina: a developing and promising field

Ecological physiology is a discipline that occurs at the intersection of comparative physiology, ecology and evolution, with emphasis on patterns and processes by which physiological diversity arises and persists in nature. Here, our objective is to review articles on ecological physiology that use mammals from Argentina as study organisms, including studies conducted in both field and laboratory settings over the last 25 years. Variation in physiological responses is considered in relation to changes in ecological conditions, focusing on energetics, ecological endocrinology and ecoimmunology. Of these topics, studies related to energy acquisition and expenditure are the most numerous, with a less substantive body of research available for ecological endocrinology and ecoimmunology due to their their more recent development in Argentina. The number of species studied is limited and most are rodents, likely reflecting the diffculties of monitoring physiological parameters in nature as well as implementing controlled studies in captivity. Understanding the roles of life history, habitat, and phylogeny in shaping the physiological responses of animals to environmental conditions requires additional studies that consider more species from different clades of mammals, and that include data collected over larger geographical and temporal scales. We anticipate that such studies of physiology will substantially expand our knowledge of mammalian biology while also resulting in improved conservation of these animals and a more effective management of South American environments.

Fisiología ecológica de mamíferos en Argentina: un campo en desarrollo y prometedor. La fisiología ecológica es una disciplina que surge de la conjunción entre la fisiología comparada, la ecología y la evolución, centrándose en los patrones y procesos que explican el surgimiento y mantenimiento de la diversidad fisiológica en la naturaleza. En el presente trabajo, nuestro objetivo es realizar una revisión de los artículos del campo de la fisiología ecológica que emplean mamíferos de Argentina como organismos de estudio, incluyendo estudios realizados tanto en el campo como en el laboratorio en los últimos 25 años. La variación en las respuestas fisiológicas es considerada en relación a cambios en las condiciones ecológicas, centrándonos en la energética, la endocrinología ecológica y la ecoinmunología. De estos tres temas, los estudios relacionados con la adquisición y el gasto de energía son los más numerosos, con menor cantidad de trabajos en el área de la endocrinología ecológica y, en especial, en la ecoinmunología, dado el desarrollo más reciente de estas disciplinas en Argentina. El número de especies estudiadas es limitado y la mayoría de ellas son roedores, lo cual probablemente sea el reflejo de las dificultades que representa monitorear parámetros fisiológicos en la naturaleza, así como implementar estudios controlados en cautiverio. Comprender los roles de la historia de vida, el hábitat y la filogenia en dar forma a las respuestas fisiológicas de los animales a las condiciones ambientales requiere estudios adicionales que consideren más especies de diferentes clados de mamíferos y que incluyan datos recolectados en escalas geográficas y temporales más extensas. Al lograr estos objetivos, esperamos un impacto importante en la expansión de nuestro conocimiento científico, la conservación de nuestra fauna local y una gestión ambiental más eficiente.

Fisiologia ecológica de mamíferos na Argentina: um campo em desenvolvimento e promissor. A fisiologia ecológica é uma disciplina que ocorre na interseção da fisiologia comparada, ecologia e evolução, com ênfase em padrões e processos pelos quais a diversidade fisiológica surge e persiste na natureza. Aqui, nosso objetivo é revisar artigos sobre fisiologia ecológica que utilizem mamíferos da Argentina como organismos de estudo, incluindo estudos realizados tanto em campo quanto em laboratório nos últimos 25 anos. A variação nas respostas fisiológicas é considerada em relação às mudanças nas condições ecológicas, com foco em energética, endocrinologia ecológica e ecoimunologia. Desses tópicos, os estudos relacionados à aquisição e gasto de energia são os mais numerosos, com um corpo de pesquisa menos substantivo disponível para endocrinologia ecológica e ecoimunologia, devido ao seu desenvolvimento mais recente na Argentina. O número de espécies estudadas é limitado e a maioria é de roedores, provavelmente refletindo as dificuldades de monitorar os parâmetros fisiológicos da natureza, além de implementar estudos controlados em cativeiro. A compreensão dos papéis da história de vida, habitat e filogenia na formação das respostas fisiológicas dos animais às condições ambientais exige estudos adicionais que considerem mais espécies de diferentes clados de mamíferos e que incluam dados coletados em escalas geográficas e temporais maiores. Prevemos que esses estudos de fisiologia expandirão substancialmente nosso conhecimento da biologia de mamíferos e, ao mesmo tempo, resultarão em melhor conservação desses animais e em um gerenciamento mais eficaz dos ambientes sul-americanos.

Variación estacional de la tasa metabólica de reposo en Ctenomys talarum (Rodentia, Ctenomyidae): ausencia de efectos ambientales

Facundo R. Meroi A., Facundo Luna, Daniel Antenucci

El género Ctenomys, roedores subterráneos endémicos de América del Sur, es un excelente modelo para evaluar la influencia de diversos factores sobre el metabolismo energético, en particular sobre la tasa metabólica de reposo (TMR). El hábitat subterráneo se caracteriza por poseer un ambiente térmico estable, que minimiza el gasto en termorregulación en estaciones frías, pero, por otra parte, presenta vías limitadas para la disipación de calor durante estaciones cálidas, debido a la alta humedad y baja convección que presenta. Además, el ambiente subterráneo es hipercápnico e hipóxico. Ctenomys talarum ocupa dunas costeras vegetadas en el sudeste de la provincia de Buenos Aires, es herbívoro y presenta la particularidad de forrajear en superficie, en las cercanías de las bocas de los sistemas de túneles, por lo cual los individuos no se encuentran completamente aislados de las variaciones térmicas presentes en superficie. El principal objetivo de este trabajo consistió en evaluar si la TMR en C. talarum presenta variaciones a corto, mediano y largo plazo en un período anual, en función de factores abióticos (precipitación, temperatura ambiente, cautiverio) y disponibilidad de alimento. No se observaron variaciones a corto, mediano y largo plazo en la TMR. La estabilidad microambiental de las cuevas, la respuesta a cambios estacionales con modificaciones en la conductancia térmica y las estrategias comportamentales destinadas a la conservación de calor podrían ser responsables de la estabilidad observada en la TMR.

Seasonal variation of resting metabolic rate in Ctenomys talarum (Rodentia, Ctenomyidae): absence of environmental effects. Ctenomys is an endemic subterranean rodent from South America, and it represents an excellent model to evaluate the effect of different factors on energy metabolism, particularly, resting metabolic rate (RMR). Its subterranean micro-environment is characterized as thermically stable, but not convective, humid, hipercapnic and hypoxic. So the capacity to dissipate heat during the hot season is further reduced. Ctenomys talarum occupies coastal grasslands dunes in the southeast of Buenos Aires province; feeds on plants located near the burrow system entrances. Therefore, they are exposed to thermal variations on the surface. This study aims to determine how RMR varies during short, medium, and long term time periods during an annual cycle in relation to abiotic (rainfall, ambient temperature, captivity) and food availability. RMR did not vary between seasons or in a year cycle. The micro-environmental stability inside burrows, the seasonal changes in the thermal conductance and behavioural strategies destined to face thermal challenges, could be signalled as responsible for RMR stability.

Extensive chromosomal variation in Ctenomys talarum talarum from the Atlantic coast of Buenos Aires Province, Argentina (Rodentia: Octodontidae)

Alicia I. Massarini, D. Mizrahi, S. Tiranti, Ariel C. Toloza, Facundo Luna, Cristian E. Schleich

A sample of 72 specimens from a population of Ctenomys talarum talarum was collected along a transect of 103 km in the Atlantic coast of Buenos Aires Province, Argentina. The cytogenetic analysis indicated a wide chromosomal variability, with nine different karyotypes having diploid numbers ranging from 2N = 44 to 2N = 48 and NF = 78 and 80. C- and G- band patterns revealed that a Robertsonian change and a tandem fusion affecting two different chromosomes pairs could explain these chromosomal polymorphisms. In addition the relationship between chromosomal variation and environmental factors that limit Ctenomys distribution was analyzed along the transect. We discuss the significance of the observed pattern of chromosomal variability in the light of two alternative hypotheses: ecological adaptive vs. historical demographic factors.

Amplia variabilidad cromosómica en Ctenomys talarum talarum de la costa atlántica de la Provincia de Buenos Aires, Argentina (Rodentia: Octodontidae). Se obtuvo una muestra de 72 especímenes de una población de Ctenomys talarum talarum, a lo largo de una transecta de 103 km, en la región costera de la Provincia de Buenos Aires, Argentina. El análisis citogenético de los especímenes reveló la existencia de una amplia variabilidad cromosómica que comprende nueve cariotipos diferentes con números diploides que van desde 2n = 44 a 2n = 48 y NF = 78 y 80. Los patrones de bandas C- y G- revelaron que el polimorfismo cromosómico se debe a dos reordenamientos: una fusión/fisión robertsoniana y una fusión en tándem, que afectan a dos pares cromosómicos diferentes. Asimismo se analizó la relación entre la variación cromosómica y los principales factores ambientales considerados limitantes para la distribución de Ctenomys a lo largo de la transecta. Se discute el significado del patrón de variabilidad cromosómica observado a la luz de dos hipótesis alternativas: adaptación ecológica vs. factores histórico-demográficos.