Heat tolerance limits of Mediterranean songbirds and their current and future vulnerabilities to temperature extremes

Abstract

Songbirds are one of the groups most vulnerable to extreme heat events. Although several recent studies have assessed their physiological responses to heat, most of them have focused solely on arid-zone species. We investigated thermoregulatory responses to heat in eight small-sized songbirds occurring in the Mediterranean Basin, where heatwaves are becoming more frequent and intense. Specifically, we determined their heat tolerance limits (HTLs) and evaporative cooling efficiency, and evaluated their current and future vulnerabilities to heat in southwestern Iberia, a Mediterranean climate warming hotspot. To do this, we exposed birds to an increasing profile of air temperatures (Ta) and measured resting metabolic rate (RMR), evaporative water loss (EWL), evaporative cooling efficiency (the ratio between evaporative heat loss and metabolic heat production) and body temperature (Tb). HTL ranged between 40 and 46°C across species, and all species showed rapid increases in RMR, EWL and Tb in response to increasing Ta. However, only the crested lark (Galerida cristata) achieved an evaporative cooling efficiency greater than 1. The studied songbirds currently experience summer Ta maxima that surpass the upper critical temperatures of their thermoneutral zone and even their HTL. Our estimates indicate that five of the eight species will experience moderate risk of lethal dehydration by the end of the century. We argue that the limited heat tolerance and evaporative cooling efficiency of small-sized Mediterranean songbirds make them particularly vulnerable to heatwaves, which will be exacerbated under future climate change scenarios.

Los pájaros cantores son uno de los grupos más vulnerables a los eventos de calor extremo. Aunque varios estudios recientes han evaluado sus respuestas fisiológicas al calor, la mayoría de ellos se han centrado únicamente en especies de zonas áridas. Investigamos las respuestas termorreguladoras al calor en ocho aves cantoras de pequeño tamaño que se encuentran en la cuenca mediterránea, donde las olas de calor son cada vez más frecuentes e intensas. En concreto, determinamos sus límites de tolerancia al calor (HTL) y su eficiencia de enfriamiento evaporativo, y evaluamos sus vulnerabilidades actuales y futuras al calor en el suroeste de Iberia, un punto caliente de calentamiento climático en el Mediterráneo. Para ello, expusimos a las aves a un perfil cada vez mayor de temperaturas del aire (Ta) y medimos la tasa metabólica en reposo (RMR), la pérdida de agua por evaporación (EWL), la eficiencia del enfriamiento por evaporación (la relación entre la pérdida de calor por evaporación y la producción de calor metabólico) y la temperatura corporal (Tb). El HTL osciló entre 40 y 46 °C en todas las especies, y todas las especies mostraron aumentos rápidos en RMR, EWL y Tb en respuesta al aumento de Ta. Sin embargo, solo la alondra crestada (Galerida cristata) logró una eficiencia de enfriamiento evaporativo superior a 1. Los pájaros cantores estudiados experimentan actualmente temperaturas máximas de T a verano que superan las temperaturas críticas superiores de su zona termoneutra e incluso su HTL. Nuestras estimaciones indican que cinco de las ocho especies experimentarán un riesgo moderado de deshidratación letal para finales de siglo. Argumentamos que la limitada tolerancia al calor y la eficiencia del enfriamiento evaporativo de los pequeños pájaros cantores del Mediterráneo los hacen particularmente vulnerables a las olas de calor, que se exacerbarán en futuros escenarios de cambio climático.