General Ecology-EEB 381, Stația biologică, Universitatea din Michigan, Statele Unite

* Autor corespondent: Schipansky AK
Ecologie generală-EEB 381
Stația biologică
Universitatea din Michigan
Statele Unite
E-mail: [e-mail protejat]

Data primirii: 04 august 2018; Data acceptată: 29 august 2018; Data publicării: 07 septembrie 2018

Citare: Schipansky AK, Gumkowski E, Klemz M, Wilks S (2018) Efectele captivității asupra dietei și duratei de viață a căprioarelor cu coadă albă (Odocoileus virginianus). J Anim Res Nutr 3: 2: 4.

Abstract

Cerbul cu coadă albă (Odocoileus virginianus) născut și crescut în captivitate trăiește, în medie, de trei ori mai mult decât populațiile sălbatice. Creșterea căprioarelor cu coadă albă în captivitate aduce modificări semnificative în dieta lor. S-a demonstrat că nutriția joacă un rol important în supraviețuirea și reproducerea cerbului cu coadă albă. Acest studiu urmărește să determine efectele captivității asupra dietei și sănătății la căprioarele cu coadă albă și modul în care acest lucru le afectează durata de viață. Probele de fecale din populațiile de cerbi captivi și sălbatici cu coadă albă au fost colectate, în nordul Michiganului, și analizate folosind cromatografia gazoasă-spectrometrie de masă și analiză stabilă a izotopilor. Rezultatele studiului sugerează că cerbii cu coadă albă captivi consumă diete și substanțe nutritive semnificativ diferite față de populațiile sălbatice, pe baza izotopului stabil și a analizei componentelor principale.

Cuvinte cheie

Caprioara cu coada alba; Populații; Dietă; Reproducere; Nutriție

Introducere

În tot Michigan, populațiile de cerbi cu coadă albă (Odocoileus virginianus) ocupă fiecare județ din stat [1]. Căprioarele cu coadă albă locuiesc în păduri tinere și perii, unde hrana este ușor accesibilă și aproape de sol [1]. Căprioarele din regiunea superioară a marilor lacuri se mănâncă în cea mai mare parte cu lemn, acuri de conifere, forbe veșnic verzi, forbe neverde, frunze de foioase, fructe și ciuperci [2]. Cu toate acestea, dieta lor variază sezonier, deoarece acoperirea solului se schimbă pe tot parcursul anului [2]. Mai precis, primăvara, răsfoiesc ierburi, rogoz, ferigă și anemonă de lemn [2]. Considerată în mod clasic o „specie de margine”, căprioarele cu coadă albă se dezvoltă în medii în care acoperirea și hrana sunt juxtapuse. Capacitatea de a supraviețui într-o varietate de habitate, datorită dietei lor flexibile, le permite să migreze sezonier și să se îndepărteze de zonele de acasă [3].

Datorită prezenței mari a căprioarelor cu coadă albă în tot statul Michigan, acestea sunt recunoscute ca o resursă valoroasă pentru vânătoare și turism [3]. În mijlocul vestului, unde participarea vânătorilor depășește media națională [3], căprioarele cu coadă albă au devenit unul dintre cele mai căutate animale de vânat din America de Nord [4]. Condusă în primul rând pentru a crește dolari în scopuri de vânătoare, industria căprioarelor captive a crescut semnificativ în Midwest, în ultimii 25 de ani [3].

În acest studiu, captivitatea este definită ca având spațiu limitat, densitate mare a populației, vegetație scăzută, tulburări umane și hrană suplimentară [5]. Industria captivă a cerbului cu coadă albă profită cel mai mult din vânzarea de animale de reproducție și coarne, dar și din turism pe „ferma” de cerbi [3]. Pe măsură ce populațiile de cerbi captivi și sălbatici cu coadă albă continuă să crească în tot Michigan, contribuțiile lor economice vor crește, de asemenea.

Creșterea căprioarelor cu coadă albă în captivitate aduce modificări semnificative în dieta lor. În captivitate, hrana suplimentară este utilizată, deoarece cerbul se hrănește cu plantele native mai repede decât pot crește. În plus, căprioarele captive nu sunt expuse la aceeași varietate de vegetație ca și populația sălbatică. În alte studii, s-a demonstrat că variațiile dietei afectează masa corporală generală și dimensiunea coarnelor de pe căprioarele masculi [6]. Masa corporală relativă scăzută poate pune limitări substanțiale asupra succesului reproducerii, în captivitate, ducând adesea la scăderea stării de sănătate a populației de cerbi cu coadă albă [6]. În funcție de fertilitatea solului, modelele de precipitații și suplimentarea nutrițională în captivitate, caracteristicile fenotipice pot fi exprimate diferit față de populațiile sălbatice [7].

S-a demonstrat că nutriția joacă un rol important în supraviețuirea și reproducerea populațiilor sălbatice și captive de cerbi cu coadă albă [8]. Principala constrângere pentru populațiile sălbatice este disponibilitatea alimentelor, în timp ce nevoile cerbilor captivi sunt satisfăcute zilnic. Populația captivă utilizată în acest studiu a fost hrănită cu o dietă de mere, morcovi, biscuiți, paie, furaje suplimentare și blocuri minerale. Dovezile arată că constrângerile proteice pot fi o provocare nutrițională pentru populațiile sălbatice. În perioadele de creștere corporală ridicată, cum ar fi creșterea fetală și lactația, necesarul de proteine ​​este cel mai ridicat, ceea ce reprezintă o provocare suplimentară pentru populațiile sălbatice [8]. În timpul iernii, căprioarele cu coadă albă sălbatică disting diferențele în conținutul de proteine ​​ale plantelor, pentru a crește ratele de hrănire a plantelor cu un conținut ridicat de proteine ​​[9].

Mărimea și starea corpului sunt rezultatul necesităților de proteine ​​și al consumului de alimente și au consecințe directe asupra reproducerii și stării generale de sănătate. Se demonstrează că populațiile sălbatice cu acces la niveluri nutriționale mai ridicate la începutul iernii supraviețuiesc mai mult, deoarece recuperarea masei corporale în primăvară este crucială pentru supraviețuirea adulților [8]. Populațiile de căprioare cu coadă albă sălbatică, în general, trăiesc aproximativ patru ani; dimpotrivă, căprioarele crescute în captivitate trăiesc șase până la paisprezece ani [10]. Deși se crede că dieta influențează sănătatea căprioarelor cu coadă albă, nu este clar dacă durata de viață extinsă a populațiilor captive este rezultatul diferențelor de dietă sau a altor variabile confuze.

Un alt factor care contribuie la supraviețuirea și sănătatea populațiilor sălbatice de cerb cu coadă albă este expunerea la prădare. Multe studii au documentat că coioții (Canis latrans) sunt cea mai mare sursă de mortalitate naturală pentru cerbii nou-născuți. Coiotii s-au extins în estul Statelor Unite în ultimii 100 de ani, dar extinderea lor de gamă arată puține dovezi ale scăderii populațiilor de cerbi [11].

Un alt prădător de vârf care s-a extins în regiunea Marilor Lacuri este lupul (Canis latrans x Canis lupus), un hibrid coiot-lup [12]. Datorită moștenirii lupului, vârcolacii locuiesc confortabil în păduri, unde vânează în haite mici. Mărimea colilor lupului lasă pradă mai mare, cum ar fi cerbul cu coadă albă, mai vulnerabilă la urmărire. Surse de prădare, cum ar fi coioții și colii, scurtează durata de viață a căprioarelor sălbatice cu coadă albă.

În timp ce căprioarele cu coadă albă crescute în captivitate consumă o dietă diferită de populațiile sălbatice, nu se cunoaște amploarea acestor diferențe și efectele pe care le au asupra sănătății generale și asupra duratei de viață a căprioarelor. Acest studiu explorează modul în care dieta diferă între populațiile de cerbi captivi și sălbatici cu coadă albă, din nordul Michigan. Diferențele în dietă sunt utilizate pentru a analiza efectele potențiale asupra sănătății și duratei de viață a cerbului cu coadă albă. Variația în dietă este analizată utilizând izotopi stabili de carbon și azot și o analiză componentă principală a probelor de fecale, din populațiile de cerbi sălbatici și captivi cu coadă albă. Izotopii de carbon stabili sunt utilizați pentru a distinge diferențele în consumul plantelor C3 și C4.

Analiza componentelor principale ne permite să facem predicții despre ceea ce mănâncă căprioarele, pe baza habitatului lor și a componentelor semnificative identificate. Ne așteptăm să vedem valori mai mari ale izotopilor de carbon stabili, indicând consumul a mai multor plante C4 în populațiile captive, cum ar fi porumbul. În plus, ne așteptăm să vedem valori mai mari de izotopi de azot stabili în populația captivă, deoarece sunt hrăniți cu un bloc mineral, care este o sursă potențială de proteine. Diferențele în starea generală de sănătate sunt determinate printr-o analiză suplimentară a principalelor componente. În analiză, componentele principale sunt identificate pentru a arăta diferențe în alimentație. Prezicem că componentele semnificative găsite în eșantioane vor diferi între populațiile sălbatice și captive.

Metode

Site-uri de studiu

Au fost alese două situri de studiu, pentru a compara populațiile de căprioare sălbatice cu coadă albă și cele captive cu coadă albă din nordul Michiganului. Pentru situl captiv, a fost aleasă o fermă anonimă de cerbi cu coadă albă situată în nordul Michiganului. În cadrul fermei existau trei incinte separate, conținând diferite cantități de cerbi și vegetație. Prima incintă a fost de 10.800 ft 2 și a ținut 14 căprioare, dintre care unele erau însărcinate. A doua incintă avea 33.750 ft 2 și avea 12 cerbi de diferite sexe. A treia incintă avea o suprafață de 33.750 ft 2 și avea 8 cerbi, de asemenea, în funcție de sex. S-a observat că a doua și a treia incintă aveau o zonă de pădure densă cu o compoziție dominantă de copaci de conifere. Siturile sălbatice au constat dintr-o rază de 1,2 km în jurul stației biologice a Universității din Michigan (45.558698, -84.677630) din Pellston, Michigan și o zonă dens împădurită, la aproximativ 7,24 km nord-vest de stația biologică a Universității din Michigan.

Principala vegetație din această zonă este Populus grandidentata și Pinus strobus. Se remarcă faptul că eșantioanele sălbatice utilizate se aflau într-un sanctuar de vânătoare. Densitatea populației umane din Pellston, MI este de 435,37 p/mi 2 (Populația din Pellston, MI, 2016), iar densitatea populației căprioarelor nu a putut fi determinată pentru această zonă.

Colectie de mostre

În două locuri de prelevare, au fost colectate și analizate 39 de probe fecale de cerb cu coadă albă și analizate pentru principalele componente, în special colesterol, acid lactic și izotopi stabili de carbon și azot. 21 de probe au fost colectate de la situl captiv și 18 probe au fost colectate între siturile sălbatice. În timpul eșantionării, a fost utilizat un GPS pentru a cartografia unde au fost găsite și colectate probele.

Vremea și temperatura au fost înregistrate în șansa ca aceste variabile să afecteze datele; s-a înregistrat și setarea în care au fost găsite probele. Fiecare probă a fost depozitată într-un tub de centrifugă de 15 ml. Pentru a se asigura că componentele chimice din probe au fost conservate și nu au fost afectate de căldură și de alți factori, acestea au fost plasate într-un congelator de -20 ° C, în termen de două ore de la colectare.

Analiza componentelor principale

După ce toate probele au fost colectate, acestea au fost liofilizate timp de 24 de ore într-o cameră de vid care a fost răcită la -50 ° C. După uscare prin congelare, probele au fost zdrobite individual folosind un mortar și pistil și au fost returnate în tuburile lor de centrifugă de 15 ml. Mortarul și pistilul au fost curățați cu metanol între fiecare probă. S-a obținut un solvent cu părți egale 99,5% acetonitril și metanol și s-a adăugat la probele de fecale zdrobite. Probele au fost introduse mai întâi într-un detergent cu ultrasunete Fisher Scientific FS60 timp de 15 minute, pentru a sparge particulele solide din soluție. Apoi plasat într-o centrifugă Sorvall ST 40 timp de 10 minute la 3800 rpm pentru a separa particulele solide de soluția lichidă. Soluția lichidă a fost extrasă din fiecare probă și introdusă într-un tub de centrifugă corespunzător de 15 ml, pentru utilizare ulterioară. Toate probele au fost extrase în total de trei ori. După acest proces de extracție, acetonitrilul a fost adăugat la tuburile de centrifugă de 15 ml care conțineau probele de extracție lichidă, pentru a pune probele la un volum comun. Apoi, probele de extracție au fost plasate în centrifuga Sorvall ST 40 timp de zece minute la 3800 rpm.

Pentru a concentra eventualele substanțe dizolvate rămase în extracții, 1500 μl din extracția scat a fost îndepărtat din tuburile de centrifugă de 15 ml și plasate într-un tub steril de 2000 μl de microcentrifugă. Apoi, așezați într-un Savant ™ SPD111 SpeedVac ™ timp de 45 de minute. În timpul etapelor finale de preparare, s-au adăugat 100 pl de dimetil sulfoxid și 100 pl de acetonitril în tuburile de microcentrifugă. Probele au fost plasate în Fisher Scientific FS60 Ultrasonic Cleaner timp de un minut pentru a dizolva restul de particule libere din soluție. S-au adăugat 200 pl de acetamidă cu trimetilclorosilan la fiecare probă înainte de a fi introduse într-un cuptor convențional Fisher Scientific Isotemp 200 seria 230F la 50 ° C timp de 30 de minute, pentru a permite finalizarea reacției. 1500 μl din soluție au fost transferate în flacoane de sticlă de 2000 μl. Aceste flacoane au fost plasate în autosamplerul Thermo AI/AS 1310 și trimise prin cromatograful de gaz Thermo TRACE ™ 1310 și sistemul Thermo ISQ ™ LT cu un singur quadrupol GC-MS, pentru analiza componentelor principale.

Analiza izotopilor stabili

Probele liofilizate au fost pulverizate folosind un mixer SPEX SamplePrep 8000D/Mill®. Fiecare probă a fost returnată la tubul de centrifugă respectiv de 15 ml și cântărită pentru analiza stabilă a izotopilor. Probele au fost analizate pentru a determina procentul de carbon, procentul de azot și izotopii stabili de carbon și azot. Laboratorul a folosit standarde „interne”, datorită costului materialelor internaționale certificate. Compușii utilizați pentru standardul „intern” includ cafeina, acetanilida și albumina serică bovină, o proteină serică derivată de la vaci. Valorile sunt certificate de laborator și aceleași materiale sunt rulate alături de standardele internaționale. În cele din urmă, există încredere în compoziția izotopică reală a materialului „intern”.

A fost efectuat un eșantion independent de testare a conținutului mediu de carbon și azot și a nivelului mediu de colesterol, pentru a compara mediile dintre populațiile sălbatice și captive. Un test Mann-Whitney a fost utilizat pentru a evalua izotopii stabili de carbon și azot și nivelurile medii de acid lactic din fiecare populație de cerbi. Eroarea standard utilizată pentru azot a fost de 0,10 per mil ± 15 N (versus aer). Eroarea standard utilizată pentru carbon a fost de 0,05 per mil δ 13 C VPDB (versus Vienna Pee- Dee Belemnite).

Rezultate

Conținutul de carbon și azot în fecale

Eșantioanele fecale ale populației captive de cerbi cu coadă albă conțineau mult mai mult azot decât populația de cerbi sălbatici cu coadă albă (tabelul 1; t = -3,487, P = 0,001, figura 1). Valorile δ 15 N ale populațiilor captive au fost îmbogățite cu 3,23 ± 0,25%, comparativ cu populația sălbatică, valorile δ 15 N, prezentând diferențe semnificative. Populațiile captive au valori semnificativ mai mari significantly 15 N (masa 2; U = 3.000, P = 0.0001, Figura 2).

Locație Dimensiunea eșantionului (à ?  ¢ à ? â ? ¬Ã ? â ? ¹N) Media% N valoare t valoarea p
Sălbatic 18 2,61 ± 0,77 -3.487 e cel mai frecvent 0,001
Captiv 21 3,23 ± 0,25

Tabelul 1: Statistici de grup din testul t eșantion independent al valorilor procentuale de azot din eșantioanele fecale din populațiile de cerbi sălbatici și captivi cu coadă albă. Valorile reprezintă media ± 1 deviație standard.

asupra

Figura 1: Media% N din wild și X. Bara de erori prezintă o abatere standard.