Aplicación de técnicas moleculares y químicas al estudio de la dieta, migración y estructura poblacional del rorcual común de Islandia

Abstract

El objetivo global de esta tesis es ampliar el conocimiento sobre la biología y ecología del rorcual común, con foco principal en la población de rorcual común de Islandia. Dadas las numerosas incógnitas que siguen existiendo alrededor de esta especie, se establecen una serie de objetivos concretos que serán respondidos en los distintos capítulos. La presente tesis se divide en dos bloques principales. En el primer bloque, se aplicarán análisis de isótopos estables para responder preguntas principalmente relacionadas con la ecología trófica de la población de rorcual común de Islandia. Este bloque incluye los Capítulos 1 y 2. En el segundo bloque, se utilizarán los análisis de isótopos estables junto con los análisis de la metilación del ADN para analizar principalmente la estructura migratoria y poblacional del rorcual común de Islandia, comparándola en algunos estudios con la población de rorcual común de España. En este bloque también se analizará el uso de la metilación de ADN para determinar la edad de los rorcuales comunes. Este bloque incluye los Capítulos 3, 4 y 5. Los objetivos concretos establecidos en la presente tesis son:

a. Determinar la repartición de los recursos ecológicos entre las especies de misticetos que se alimentan en aguas islandesas. En el Capítulo 1, se analizarán muestras de pieles de las cinco especies de misticetos (ballena azul, rorcual común, ballena jorobada, rorcual aliblanco y rorcual boreal), que se alimentan en aguas islandesas. Se determinarán los valores isotópicos del nitrógeno, carbono y azufre para inferir la dieta de cada especie y la posible competencia entre ellas. b. Explorar el uso de las barbas de ballena para estudiar los potenciales movimientos migratorios y cambios en la dieta, analizando el efecto que puede tener el tamaño de la barba y su posición en la boca del animal en los resultados obtenidos. En la primera parte del Capítulo 2, se examinará si los isótopos estables analizados en muestras de barbas procedentes de una misma ballena nos proporcionan la misma información, indistintamente de su tamaño y posición dentro de la boca del animal. Este estudio preliminar es de gran importancia de cara a los estudios posteriores en los cuales se utiliza esta metodología, y en los que no siempre se sabe la posición que ocupaba la barba analizada. c. Explorar la aplicabilidad de los isótopos de azufre en el estudio de los movimientos a escala oceánica del rorcual común Como se ha expuesto en la Introducción, los isótopos de azufre han sido utilizados principalmente para diferenciar comportamientos costeros de comportamientos pelágicos. Sin embargo, cuando han sido aplicados para analizar barbas de ballenas, han surgido dudas durante su interpretación. Nuevamente en el Capítulo 2, se analizarán los isótopos de azufre (junto con isótopos de nitrógeno y carbono) para estudiar su potencial aplicación a escala oceánica, concretamente para el estudio de las migraciones y los cambios de dieta del rorcual común. d. Determinar si existe algún tipo de estructuración en las migraciones del rorcual común de la población islandesa. Las migraciones y el comportamiento del rorcual común fuera de las zonas de alimentación son ampliamente desconocidas. En el Capítulo 3, a través de los análisis de isótopos del nitrógeno en barbas, se comprobará si existe estructura en las migraciones efectuadas por los individuos de la población islandesa. Además, se realizarán análisis genéticos para determinar el grado de parentesco de los individuos analizados. e. Comprobar la efectividad de la metilación en la determinación de la edad de los rorcuales comunes Determinar la edad de los individuos es un paso esencial para poder comprender la estructura poblacional. En el Capítulo 4, se realizará un modelo predictor de la edad para el rorcual común a partir de marcadores epigenéticos. Así mismo, se estudiará el posible efecto del ambiente en estos predictores. f. Determinar la existencia de diferencias epigenéticas entre dos poblaciones de rorcual común genéticamente homogéneas. En el Capítulo 5 se estudiarán las diferencias epigenéticas a nivel genómico que existen entre la población de Islandia y la población de España. A pesar de que existen multitud de evidencias sobre su aislamiento, hasta la fecha los marcadores moleculares no han permitido una correcta discriminación.

The fin whale is one of the most common mysticetes inhabiting the North Atlantic and, as most baleen whales, undertakes annual migrations alternating high‐latitude summer feeding grounds with low‐latitude winter breeding grounds. Most of the information about the fin whale is collected during summer periods, when this species aggregates to feed. However, once the fin whale starts its migration and departs from the feeding grounds, there is an important gap of knowledge involving its migratory strategy, diet, and population structure. The main objective of this thesis is to expand the knowledge about the fin whale biology and ecology, focusing on the Icelandic fin whale population. To this aim, δ15N, δ13C and δ34S values were determined in skin and baleen plate samples, to obtain information about fin whale trophic ecology and migratory patterns. Also, DNA methylation was analyzed in skin samples of Icelandic and Spanish fin whales, to better understand the differentiation between both populations, and to also test the use of methylation levels to determine age of individuals. Results highlight that Icelandic fin whales strongly rely on krill during summer. In addition, a significant overlap of isotopic niches was detected between fin and blue whales. This interspecific competition may be mitigated by some degree of spatio-temporal segregation in the Icelandic waters, reflected in the δ34S values of both species. The information provided by the stable isotopes analyzed in baleen plates showed that most fin whales perform annual migrations, which were also reflected in their δ34S values. δ15N values showed high inter- individual variability, suggesting that fin whales disperse during winter. However, we found some pairs of individuals with no kinship showing nearly identical isotopic patterns for two consecutive years, indicating of long-term association. Finally, methylation analyses showed that three genes presented age-related variation, but these results did not allow to perform accurate epigenetic age estimations. In addition, fin whale populations from Iceland and Spain exhibited differentially methylated regions throughout their epigenomes. A considerable number of the genes associated to these regions were related to the circadian clock or other characteristics related to migration, probably reflecting differential migrations between individuals of both populations. Overall, results of this thesis contribute to better understand the behavior, ecology and population structure of the North Atlantic fin whale.