Quan adaptar-se és qüestió de cervell: el cas de la gralla occidental

La preocupació creixent per l’impacte del canvi global sobre la biodiversitat ha generat una necessitat urgent d’identificar quins organismes són més vulnerables i entendre què els fa més sensibles a l’extinció. Avui sabem que la principal causa del declivi i desaparició d’espècies és la maladaptació als canvis ambientals ràpids i dràstics induïts per l’activitat humana. Paradoxalment, però, algunes espècies s’han vist afavorides per aquestes alteracions, i la qual cosa els ha permès augmentar en nombre i expandir-se. Aquestes observacions plantegen dues preguntes clau: per què unes espècies toleren millor la maladaptació que altres? I quins mecanismes expliquen aquestes diferències?

En alguns casos, com ara en organismes de vida ràpida com virus, algues o insectes, l’explicació rau en la seva gran capacitat d’adaptar-se evolutivament amb prou rapidesa als canvis ambientals. Però en els animals de vida llarga, com molts ocells i mamífers, l’evolució és massa lenta per poder “rescatar” les poblacions de la maladaptació. En aquestes situacions, una alternativa plausible és que la seva persistència depengui del seu cervell i la capacitat de modificar el comportament davant de nous reptes ambientals —una teoria coneguda com la hipòtesi del cervell protector (cognitive buffer hypothesis).

El projecte COGPOP, liderat pel CSIC-CREAF amb la participació del CTFC, la Universitat d’Anvers i el CEAB-CSIC, explora aspectes poc coneguts d'aquesta teoria combinant dues aproximacions complementàries. La primera compara espècies per identificar quins trets cognitius distingeixen les que toleren millor els canvis i sota quines condicions han evolucionat. Amb l’ajut de models evolutius, estudiem com canvis dràstics en l’ambient que han tingut lloc en el passat—com els canvis associats a la colonització d’ambients marins per ocells i mamífers terrestres— han afavorit canvis adaptatius en les àrees del cervell implicades en la cognició, i com això ha condicionat les estratègies vitals i la demografia.

La segona aproximació se centra en els individus: com prenen decisions i com aquestes influeixen en la demografia i l’evolució de la població. Ho fem mitjançant un estudi a llarg termini de la gralla occidental (Corvus monedula), un ocell social, de vida llarga i d’intel·ligència sorprenent.

Des del 2015, estem estudiant una població de gralles que cria en caixes niu i torres de nidificació que la Generalitat de Catalunya ha habilitat a la plana de Lleida per millorar la biodiversitat. Cada any capturem, mesurem i marquem polls i adults, observem el seu comportament, i recollim dades de reproducció (ex. mida de la posta i número de volanders) i de supervivència. També utilitzem càmeres i sensors per registrar què passa dins els nius: qui alimenta, quan entren i surten els progenitors, com cooperen i com competeixen. A més, fem anàlisis genètiques per determinar el sexe i les relacions de parentesc entre els individus, cosa que ens permet distingir respostes evolutives de respostes plàstiques.

Amb tota aquesta informació podem estimar la “fitness” dels individus i de la població, i avaluar com la població respon, demogràficament i evolutivament, als canvis ambientals —com ara l’augment de temperatures derivat del canvi climàtic. A més, podem entendre com les decisions individuals —com ara avançar la reproducció quan fa més calor— poden esmorteir les pressions ambientals, i explorar com aquestes decisions modelen les trajectòries microevolutives.  

El projecte està liderat per Daniel Sol (CSIC-CREAF) i els membres del seu laboratori Alessandra Bateman, Francis Dale, Laura Noguer i Marçal Pou-Rossell. També hi col·laboren l’Aina Garcia-Raventós (Universitat d’Anvers), en Francesc Sardà, en David Giralt i en Gerard Bota (CTFC), i en Jolle W. Jolles (CEAB-CSIC).

Una de les principals tasques de camp del projecte COGPOP és l’anellament científic de polls i adults de gralla. Consisteix a col·locar una anella metàl·lica a la pota de l’ocell, amb un codi únic que permet identificar-lo quan es recaptura. A cada individu també li posem una anella de plàstic amb un codi alfanumèric i un tag amb microxip, que permeten identificar els individus a distància o bé mitjançant data-loggers instal·lats al niu. 

Quan capturem una gralla, també aprofitem per pesar-la, mesurar-ne el bec i les ales, i recollir mostres per analitzar-ne l’ADN. Amb tota aquesta informació podem saber com sobreviuen i es reprodueixen els individus, i per tant estimar la seva “fitness”, i estudiar decisions que prenen com ara quan i on reproduir-se o amb qui associar-se per alimentar-se. 

La població de gralles que estudiem cria en caixes niu artificials repartides per tota la plana de Lleida i n’hi ha de dos tipus: 
Per una banda, hi ha caixes niu solitàries, que estan col·locades damunt de pals de fusta d’uns 4 metres d’alçada, en espais oberts i tranquils. Per altra banda, hi ha grans torres de nidificació, cadascuna amb una mitjana de 30 caixes niu. Aquestes estructures funcionen com blocs de pisos per a gralles, afavorint la cria en colònia, un comportament típic d’aquesta espècie.

Per dins, les torres de nidificació semblen una nau espacial: llums verdes i vermelles, cables i components electrònics per tot arreu. Cada caixa niu té un microordinador Raspberry Pi associat, una càmera i algun altre sensor. En Jolle Jolles i en Marçal Pou-Rossell són experts en aquesta nova tecnologia do it yourself, de baix cost.  

Els Raspberry Pi són microordinadors sense pantalla, teclat ni ratolí que a través de programació es poden configurar per fer qualsevol cosa! En aquest cas, en Jolle i en Marçal han programat els RaspberryPi per tal que enregistrin imatges cada segon per saber què passa a l'interior de les caixes niu en tot moment, des que comença l’època de reproducció amb la construcció del niu fins que els polls marxen volant. Cada microordinador envia tota aquesta informació al núvol a diari utilitzant una xarxa wifi portatil que incorpora el sistema. A posteriori, la gran quantitat d’imatges aconseguides de les mútiples caixes niu són processades mitjançant intel·ligència artificial, per detectar les gralles que aparèixen a cada fotograma i poder quantificar els seus comportaments de cura parental de manera automatitzada.