Mitigating the effects of climate change on the nests of sea turtles with artificial irrigation

Conserv Biol. 2023 Feb;37(1):e14044. doi: 10.1111/cobi.14044. Epub 2023 Jan 22.

Abstract

For sea turtles, like many oviparous species, increasing temperatures during development threaten to increase embryonic mortality, alter offspring quality, and potentially create suboptimal primary sex ratios. Various methods are being implemented to mitigate the effects of climate change on reproductive success, but these methods, such as breeding programs, translocations, and shading, are often invasive and expensive. Irrigation is an alternative strategy for cooling nests that, depending on location, can be implemented relatively quickly and cheaply. However, multiple factors, including ambient conditions, nest substrate, and species characteristics, can influence irrigation success. Additionally, irrigation can vary in duration, frequency, and the volume of water applied to nests, which influences the cooling achieved and embryonic survival. Thus, it is critical to understand how to maximize cooling and manage risks before implementing irrigation as a nest-cooling strategy. We reviewed the literature on nest irrigation to examine whether artificial irrigation is feasible as a population management tool. Key factors that affected cooling were the volume of water applied and the frequency of applications. Embryonic responses varied with species, ambient conditions, and the timing of irrigation during development. Nest inundation was the key risk to a successful irrigation regime. Future irrigation regimes must identify clear targets, either primary or adult sex ratios, that maximize population viability. Monitoring population responses and adjusting the irrigation regime in response to population characteristics will be critical. Most studies reported on the manipulation of only one or two variables, further research is required to understand how altering multiple factors in an irrigation regime influences the cooling achieved and embryonic responses.

Como sucede con muchas especies ovíparas, el incremento en las temperaturas durante el desarrollo embrionario puede aumentar la mortalidad embrionaria, alterar la calidad de la descendencia y tiene el potencial de crear proporciones sexuales primarias poco óptimas en las tortugas marinas. Se están implementando varios métodos para mitigar los efectos del cambio climático sobre el éxito reproductivo, aunque dichos métodos (p. ej.: los programas de reproducción, reubicaciones y sombreado) suelen ser invasivos y costosos. La irrigación es una estrategia alternativa para el enfriamiento de los nidos, la cual, según la ubicación, puede implementarse de manera rápida y económica. Sin embargo, factores como las condiciones ambientales, el sustrato de anidación y las características de la especie pueden influir sobre el éxito de la irrigación. Además, la duración, frecuencia y volumen del agua aplicada a los nidos durante la irrigación puede variar, lo que influye sobre el enfriamiento y la supervivencia embrionaria. Por todo esto, es importante entender cómo maximizar el enfriamiento y gestionar los riesgos antes de implementar la irrigación como estrategia de enfriamiento de nidos. Revisamos la literatura sobre la irrigación de nidos para analizar si la irrigación artificial es una herramienta viable de manejo poblacional. Los factores clave que afectaron el enfriamiento fueron el volumen aplicado de agua y la frecuencia de las aplicaciones. Las respuestas embrionarias variaron según la especie, condiciones ambientales y el momento de irrigación durante el desarrollo. El principal riesgo para un régimen exitoso de irrigación fue la inundación del nido. Los próximos regímenes de irrigación deben identificar objetivos claros, ya sean las proporciones sexuales adultas o primarias, que maximicen la viabilidad poblacional. Para esto, serán muy importantes el monitoreo de las respuestas poblacionales y el ajuste del régimen de irrigación en respuesta a las características de la población. La mayoría de los estudios reportaron la manipulación de una o dos variables, por lo que se requiere de mayores estudios para entender cómo la alteración de varios factores en el régimen de irrigación influye sobre el enfriamiento obtenido y las respuestas embrionarias.

对于海龟来说, 就像许多卵生物种一样, 发育过程中温度升高可能增加胚胎死亡率, 改变后代质量, 并可能导致非最优的原始性别比例。目前人们正在实施各种方法以减轻气候变化对繁殖成功的影响, 如繁殖计划、迁地、遮阳, 但这些方法往往是侵入性的, 而且费用高昂。灌水是一种冷却巢穴的替代策略, 可以根据不同的地点, 相对快速和低成本地开展行动。然而, 有多种因素影响着灌水的成功, 包括环境条件、巢穴基质和物种特性。此外, 灌水的持续时间、频率和用水量也存在变化, 影响着冷却效果和胚胎存活率。因此, 在利用灌水进行巢穴冷却之前, 了解最大限度实现冷却的方法和可能的管理风险是至关重要的。本研究回顾了有关巢穴灌水的文献, 分析了人工灌水作为种群管理工具的可行性。我们发现, 影响冷却效果的关键因素是灌水的量及频率。胚胎的响应随物种、环境条件和发育过程中的灌水时间而有所不同。巢穴被淹没是成功灌水的关键风险。未来的灌水方式必须确定明确的目标, 无论是针对原始性别比例还是成年性别比例, 都应最大限度地提高种群生存力。此外, 监测种群响应并根据种群特征调整灌水方式也十分关键。大多数研究只报告了对1或2个变量进行操作, 需要进一步研究以了解改变灌水方式中的多个因素将如何影响冷却效果及胚胎的响应。【翻译: 胡怡思; 审校: 聂永刚】.

Keywords: cambio climático; climate change; conservación; cooling conservation; desarrollo embrionario; embryonic development; enfriamiento; irrigación; irrigation; nest; nido; oviparous; ovíparo; riego; watering; 保护; 冷却; 卵生; 巢穴; 气候变化; 浇水; 灌水; 胚胎发育.

Publication types

  • Review
  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Animals
  • Climate Change*
  • Conservation of Natural Resources
  • Nesting Behavior / physiology
  • Temperature
  • Turtles* / physiology
  • Water

Substances

  • Water