O clima espacial interrompe a migração noturna de pássaros, segundo estudo

Mas como é que as perturbações periódicas do campo magnético do planeta, causadas por explosões solares e outras explosões energéticas, afectam a fiabilidade desses sistemas de navegação biológica?

Pesquisadores da Universidade de Michigan e seus colegas usaram enormes conjuntos de dados de longo prazo de redes de estações de radar meteorológico Doppler dos EUA e magnetômetros terrestres – dispositivos que medem a intensidade de campos magnéticos locais – para testar uma possível ligação entre perturbações geomagnéticas e perturbações na migração noturna das aves.

Eles encontraram uma redução de 9% a 17% no número de aves migratórias, tanto na primavera quanto no outono, durante eventos climáticos espaciais severos. E as aves que optaram por migrar durante tais eventos pareciam ter mais dificuldade para navegar, especialmente sob condições nubladas no outono.

As novas descobertas, programadas para publicação online na semana de 9 de outubro em Anais da Academia Nacional de Ciênciasfornecem evidências correlacionais para relações até então desconhecidas entre a dinâmica da migração noturna de aves e perturbações geomagnéticas, de acordo com os pesquisadores.

“Nossas descobertas destacam como as decisões dos animais dependem das condições ambientais – incluindo aquelas que nós, como humanos, não podemos perceber, como os distúrbios geomagnéticos – e que esses comportamentos influenciam os padrões de movimento dos animais em nível populacional”, disse o principal autor do estudo, Eric Gulson- Castillo, estudante de doutorado no Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva da UM.

O campo magnético da Terra é regularmente afetado por explosões solares que podem desencadear auroras coloridas e que por vezes perturbam as comunicações por satélite, os sistemas de navegação humanos e as redes elétricas.

Mas pouco se sabe sobre como essas perturbações afectam os animais que dependem do campo magnético da Terra para orientação migratória e navegação. Estudos experimentais anteriores ao longo de várias décadas fornecem fortes evidências de que aves, tartarugas marinhas e outros organismos influenciam pequenas mudanças na inclinação, intensidade e declinação magnética ao tomar decisões de orientação e desenvolver mapas de navegação.

Um estudo recente examinou milhões de registos de anilhamento de aves e descobriu que as perturbações geomagnéticas estavam associadas ao aumento da incidência de “vadiagem” de aves migratórias, isto é, aves que se perdem durante a migração.

Mas a maioria dos estudos anteriores concentraram-se estritamente na extensão geográfica, duração e número de espécies examinadas. O estudo recentemente publicado, por outro lado, utiliza um conjunto de dados de 23 anos de migração de aves através das Grandes Planícies dos EUA para fornecer novos conhecimentos a nível populacional e paisagístico.

Os pesquisadores usaram imagens coletadas em 37 estações de radar NEXRAD na rota central das Grandes Planícies dos EUA, um importante corredor migratório. A rota aérea se estende por mais de 1.600 quilômetros nos EUA, do Texas à Dakota do Norte.

A equipe de pesquisa selecionou esta região relativamente plana para minimizar as influências da topografia montanhosa ou da costa oceânica e dos Grandes Lagos. Seus conjuntos de dados finais incluíram 1,7 milhão de varreduras de radar do outono e 1,4 milhão da primavera.

A comunidade de aves migratórias noturnas nesta região é composta principalmente por um conjunto diversificado de aves empoleiradas (Passeriformes, 73% das espécies), como tordos e toutinegras; aves limícolas (Charadriiformes, 12%), como maçaricos e tarambolas; e aves aquáticas (Anseriformes, 9%), como patos, gansos e cisnes.

As varreduras do radar NEXRAD detectam grupos de centenas a milhares de aves migratórias. A intensidade da migração – ou seja, o número de aves em cada grupo – pode ser estimada e a direção do voo pode ser medida.

Medições geomagnéticas simultâneas foram acessadas através do superMAG, uma coleção mundial de estações geomagnéticas terrestres. Os dados foram coletados de estações magnetométricas próximas a locais de radar meteorológico.

Os pesquisadores combinaram os dados de cada estação de radar com um índice personalizado e espaço-temporalmente explícito de perturbação geomagnética que representa a mudança horária máxima em relação às condições magnéticas de fundo.

O cientista espacial da UM, Daniel Welling, e a ex-graduanda da Universidade do Texas em Arlington, Michelle Bui, compilaram os dados meteorológicos espaciais e projetaram o índice de perturbação geomagnética. Welling e Bui são coautores do novo estudo.

“O maior desafio foi tentar destilar um conjunto de dados tão grande – anos e anos de observações do campo magnético terrestre – em um índice de perturbação geomagnética para cada local de radar”, disse Welling, professor assistente do Departamento de Ciências e Engenharia Climáticas e Espaciais. na Faculdade de Engenharia da UM. “Houve muito trabalho pesado em termos de avaliação da qualidade dos dados e validação do nosso produto de dados final para garantir que fosse apropriado para este estudo.”

Os dados foram inseridos em dois modelos estatísticos complementares para medir os supostos efeitos dos distúrbios magnéticos na migração das aves. Os modelos controlavam os efeitos conhecidos do clima, variáveis ​​temporais como a hora da noite e variáveis ​​geográficas como longitude e latitude.

“Encontramos amplo apoio de que a intensidade da migração diminui sob forte perturbação geomagnética”, disse o autor sênior do estudo Ben Winger, professor assistente do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva da UM e curador de aves no Museu de Zoologia da UM.

“Nossos resultados fornecem o contexto ecológico para décadas de pesquisa sobre os mecanismos de magnetorecepção animal, demonstrando os impactos do clima espacial em toda a comunidade na dinâmica da migração.”

Os investigadores também descobriram que as aves migratórias parecem flutuar com o vento com mais frequência durante perturbações geomagnéticas no outono, em vez de despenderem grandes esforços para combater os ventos laterais.

O “esforço de voo” contra o vento foi reduzido em 25% sob céu nublado durante fortes tempestades solares no outono, sugerindo que uma combinação de sinais celestes obscurecidos e perturbações magnéticas pode dificultar a navegação.

“Os nossos resultados sugerem que menos aves migram durante fortes perturbações geomagnéticas e que as aves migratórias podem ter mais dificuldade de navegação, especialmente sob condições nubladas no outono”, disse Gulson-Castillo, que conduziu o estudo como parte da sua tese de doutoramento. “Como resultado, eles podem gastar menos esforço navegando ativamente durante o vôo e, consequentemente, voar em maior alinhamento com o vento”.

Além de Gulson-Castillo, Winger, Welling e Bui, os autores do artigo PNAS são Benjamin Van Doren da Cornell University, Kyle Horton da Colorado State University, Jing Li do Departamento de Estatística e Departamento de Bioestatística da UM, Mark Moldwin da Departamento de Ciências e Engenharia Climáticas e Espaciais da UM, e Kerby Shedden do Departamento de Estatísticas da UM.

Winger e Moldwin foram apoiados por uma bolsa MCubed da Universidade de Michigan. Gulson-Castillo foi apoiado por uma bolsa de pesquisa de pós-graduação da National Science Foundation e uma bolsa de mérito da UM Rackham. Van Doren foi apoiado por uma bolsa de pós-doutorado presidencial da Cornell. Moldwin também foi apoiado por uma doação da NSF.