Effects of environmental variation on the reproduction of two widespread cervid species

Peláez Beato, Marta (2020). Effects of environmental variation on the reproduction of two widespread cervid species. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.63289.

Description

Title: Effects of environmental variation on the reproduction of two widespread cervid species
Author/s:
  • Peláez Beato, Marta
Contributor/s:
  • San Miguel Ayanz, Alfonso
  • Perea García-Calvo, Ramón
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Alpine environments; antler size; birth timing; climate change; conception date; red deer; roe deer; litter size; Mediterranean environments; parturition time = ambientes alpinos; ambientes mediterráneos; cambio climático; ciervo; corzo; tamaño de la cuerna; época de cría; fecha de concepción; partos; tamaño de la camada
Faculty: E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM)
Department: Sistemas y Recursos Naturales
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Populations living at the edge of a species' range of distribution often experience sub-optimal conditions and different selective pressures than those located at more central locations. Thus, in the context of climate change, edge populations may provide key information to understand the evolution of species under harsher climatic conditions, helping to predict future demographic changes and distribution shifts. Our main goal was to assess the effect of environmental variation on the reproduction of red deer (Cervus elaphus) and roe deer (Capreolus capreolus) populations living at the edge of their range (i.e. Mediterranean and Alpine ecosystems). This thesis is structured in three chapters that contain 6 research studies. Chapter I analyzed how environmental conditions affected female reproductive timing of both species. Study 1 revealed that red deer displayed high phenotypic plasticity in conception dates in Mediterranean environments, being population traits and the effect of climatic conditions on plant productivity the most influential factors. Thus, dry springs with low plant productivity and high densities produced delayed conception dates. Studies 2 and 3 assessed the ability of roe deer parturition timing to track environmental changes along two different axes: space and time. While roe deer parturitions were delayed with increasing latitudes and elevations, they displayed little plasticity to rapidly adjust them to the increasingly earlier plant phenology of Alpine environments. Chapter II studied the variation of demographic parameters along geographical gradients. Thus, study 4 showed an increase in roe deer litter size with latitude but a decrease with elevation. This opposite relationship, known as the fecundity gradient paradox, has never been reported for a large mammal. Finally, Chapter III analyzed how environmental conditions and individual factors influenced the development of male secondary sexual traits in Mediterranean environments. Study 5 indicated that population traits and food availability were the main factors influencing antler size in red deer, in line with Study 1. Finally, roe deer early-life investment on antlers was a reliable indicator of future adult performance (i.e. antler and body size) in Mediterranean environments (Study 6). Overall, the increasingly longer and more severe drought in Mediterranean areas and the advanced spring phenology and higher temperatures in Alpine locations induced by climate change may produce a misalignment between the timing of key reproductive events (i.e. parturition or antler formation) and the peak of plant productivity. Therefore, this could negatively impact the performance of red- and roe deer living in these environments. We highlight the importance of lowering red deer population density in Mediterranean environments to decrease the impact of severe drought events. Finally, the existence of evolutionary constraints for roe deer parturition dates along the elevational gradient advocates for adaptive management practices under the rapid climate change in Alpine environments. ----------RESUMEN---------- Las poblaciones, que se encuentran al límite del área de distribución de su especie, a menudo experimentan condiciones extremas y presiones selectivas diferentes a las poblaciones ubicadas en hábitats más centrales. Por ello, estas poblaciones marginales pueden aportar una información muy valiosa en el contexto actual de cambio climático ya que han evolucionado y se han adaptado a condiciones climáticas subóptimas, pudiendo ayudar a predecir futuros cambios demográficos y de distribución de las especies. El objetivo principal de esta tesis ha sido evaluar el efecto de la variación ambiental sobre la reproducción de poblaciones de ciervo (Cervus elaphus) y corzo (Capreolus capreolus), situadas en el límite del área de distribución de ambas especies, como son los ambientes mediterráneos y alpinos. Esta tesis está estructurada en tres capítulos que incluyen seis estudios científicos. En el capítulo I se analiza el efecto de diferentes variables ambientales en la fenología reproductiva de ambas especies. En ambientes mediterráneos (estudio 1), las hembras de ciervo ibérico mostraron una gran variabilidad interanual en su época de concepción, siendo los rasgos poblacionales y la disponibilidad de alimento los factores más importantes. De este modo, las hembras concibieron más tarde los años con primaveras secas o con altas densidades poblacionales. Los estudios 2 y 3 evalúan la capacidad del corzo de modificar su época de partos, tanto en el espacio como en el tiempo. Si bien se observó que, a nivel poblacional, los partos de las corzas se atrasaron al incrementar la latitud o la altitud, estas mostraron poca plasticidad para adelantar rápidamente los partos y así sincronizarse con el –cada vez más temprano – comienzo de la primavera en los hábitats alpinos. En el capítulo II se estudia la variación de un parámetro demográfico del corzo, como es el tamaño de la camada, a lo largo de ambos gradientes geográficos, observándose un aumento con la latitud, pero una disminución con la elevación (estudio 4). Esta relación opuesta, conocida como la paradoja del gradiente de fecundidad, no se había observado anteriormente en ningún otro gran mamífero. Finalmente, el Capítulo III analiza cómo las condiciones ambientales y los factores individuales afectan al desarrollo de los caracteres sexuales secundarios de los machos en ambientes mediterráneos. El estudio 5 indica cómo los factores que más influyen en el tamaño de las cuernas son los rasgos poblacionales y la disponibilidad de alimento, acorde con los resultados del estudio 1. Finalmente, se observa que una alta inversión en cuernas en los corzos jóvenes es un buen indicador de su rendimiento futuro (i.e. cuernas y tamaño corporal) en ambientes mediterráneos (estudio 6). En conclusión, el incremento en la duración e intensidad de las sequías en ambientes mediterráneos y el adelantamiento del comienzo de la primavera en ambientes alpinos como consequencia del cambio climático pueden provocar un desfase entre eventos clave del ciclo reproductivo de ambas especies (como los partos o la formación de las cuernas) y el máximo de producción primaria. Todo esto podría afectar negativamente al rendimiento de los ciervos y corzos que viven en estos ambientes. Es necesario destacar la importancia de reducir la densidad de las poblaciones de ciervos en ambientes mediterráneos, para así disminuir el impacto de eventos de sequía severa. Por último, la poca plasticidad mostrada por los corzos para adelantar rápidamente los partos a lo largo del gradiente altitudinal pone en evidencia la necesidad de implementar medidas de gestión adaptativa para contrarestar los efectos negativos del cambio climático en ambientes alpinos.

Funding Projects

TypeCodeAcronymLeaderTitle
Government of SpainFPU13/00567UnspecifiedUnspecifiedFormación de Profesorado Universitario
Government of SpainEST14/00304UnspecifiedUnspecifiedFormación de Profesorado Universitario
Government of SpainEST16/00095UnspecifiedUnspecifiedFormación de Profesorado Universitario

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Item ID: 63289
DC Identifier: http://oa.upm.es/63289/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:63289
DOI: 10.20868/UPM.thesis.63289
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 02 Sep 2020 07:02
Last Modified: 02 Sep 2020 07:02
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