Prognostiserade ökningar av frekvensen, intensiteten och varaktigheten av värmeböljor i öknen i sydvästra USA gör att sångfåglar löper större risk att dö av uttorkning och massdöd, enligt en ny studie.

Forskare använde timtemperaturkartor och annan data som producerats av North American Land Data Assimilation System (NLDAS) – ett land-ytemodelleringsarbete som underhålls av NASA och andra organisationer – en lång tid med fysiologiska data för att undersöka hur hastigheten för avdunstningsvattenförlust som svar på höga temperaturer varierade mellan fem fågelarter med olika kroppsmassa. Med hjälp av denna data, de kunde kartlägga de potentiella effekterna av nuvarande och framtida värmeböljor på dödlig uttorkningsrisk för sångfåglar i sydväst och hur snabbt uttorkning kan ske hos varje art.

Forskare hittade fem sångfågelarter som vanligtvis finns i öknen i sydväst:mindre guldfink, bofink, kaktus gärdsmyg, Aberts towhee och den kurvnäbbade thrashern.

Under prognostiserade förhållanden där temperaturen ökar med 4 grader Celsius (7 grader Fahrenheit), vilket är i linje med vissa scenarier för sommaruppvärmningen i slutet av seklet, värmeböljor kommer att inträffa oftare, bli varmare, och expandera i geografiskt område till den punkt där alla fem arterna löper större risk för dödlig uttorkning.

Fåglar är mottagliga för värmestress på två sätt, sa medförfattaren Blair Wolf, professor i biologi vid University of New Mexico. Med finansiering från National Science Foundation, Wolf undersökte värmetolerans för var och en av de fem arterna i studien samt för andra fågelarter i Australien och Sydafrika. "När det är riktigt varmt, de kan helt enkelt inte avdunsta tillräckligt med vatten för att hålla sig svala, så de överhettas och dör av värmeslag, " sa han. "I andra fall, den höga nivån av avdunstningsvattenförlust som krävs för att hålla sig sval tömmer deras kroppsvattenpooler till dödliga nivåer och fåglar dör av uttorkning. Detta är den stressfaktor vi fokuserade på i den här studien."

Det som händer är vid cirka 40 grader Celsius [104 grader Fahrenheit], dessa sångfåglar börjar flämta, vilket ökar hastigheten för vattenförlust mycket snabbt, förklarade medförfattaren Alexander Gerson, en biträdande professor i biologi vid University of Massachusetts-Amherst. Vid tidpunkten för studien, han arbetade med Wolf som postdoktor vid University of New Mexico. Han lade till, "De flesta djur kan bara tolerera vattenförluster som resulterar i 15 eller 20 procents förlust av kroppsmassa innan de dör. Så ett djur som upplever topptemperaturer under en varm sommardag, utan tillgång till vatten, kommer inte att klara det mer än några timmar."

Som förväntat, de fann att de små arterna är särskilt mottagliga för dödlig uttorkning eftersom de förlorar vatten i en proportionellt högre hastighet. Till exempel, vid 50 grader Celsius [122 grader Fahrenheit], den mindre guldfinken och bofinken förlorar 8 till 9 procent av sin kroppsmassa på grund av avdunstningsvattenförlust per timme, medan den större Curve-billed thrashern bara förlorar cirka 5 procent av sin massa per timme. I slutet av århundradet, antalet dagar i den sydvästra öknen där dödlig uttorkning utgör en hög risk för den mindre guldfinken ökar från 7 till 25 dagar per år. För större arter, de dagarna kommer också att öka, men kommer att förbli sällsynt.

Trots deras fysiologiska nackdel, husfinkar och mindre guldfinkar kan faktiskt klara sig jämförelsevis bättre, forskarna noterade, eftersom de kan överleva i ett antal ekosystem och de har ett mer expansivt utbud. Men ökenspecialister som den kurvnäbbade thrashern och Aberts towhee har mer specifika habitatbehov och har därför ett mer begränsat utbud, begränsad i USA mestadels till sydvästras heta öknar. Det betyder att en större andel av deras befolkning löper risk för dödlig uttorkning när tillräckligt allvarliga värmeböljor inträffar.

"När du hamnar i en situation där majoriteten av sortimentet påverkas, det är där vi börjar bli mer oroliga över det vi ser, " sa huvudförfattaren Tom Albright från University of Nevada, Reno, noterar att detta ökar risken för dödlig uttorkning som drabbar en stor del av befolkningen.

Enligt forskarna, med tanke på detta uppvärmningsscenario, klimatflykt – mikroklimat som bergstoppar, träd och tvättar med skugga som gör att sångfåglars kroppstemperatur svalnar till säkra nivåer – kan visa sig vara mycket viktiga i förvaltningsplaner för vissa sårbara arter. "Med den här typen av data, chefer som identifierar den bästa fristaden kan ha en bättre uppfattning om temperaturprofilen som kommer att vara lämplig för dessa fåglar, sa Gerson.