Bonnie Fairbanks Flint

1 Departamentul de Științe Biologice, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia

Dana M. Hawley

1 Departamentul de Științe Biologice, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia

Kathleen A. Alexander

2 Departamentul pentru conservarea peștelui și a faunei sălbatice, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia

3 Centrul pentru resurse africane: animale, comunități și utilizarea terenului (CARACAL), Kasane, Botswana

Date asociate

Datele vor fi accesibile pe Dryad.

rezumat

Urbanizarea și alte modificări umane ale peisajului pot afecta indirect dinamica bolii prin modificarea comportamentului gazdei în moduri care influențează transmiterea agentului patogen. Există puține oportunități de investigare a efectelor mediate comportamental ale modificării habitatului uman în sistemele naturale gazdă-patogen, dar oferim un exemplu potențial al acestui fenomen la mangustele în bandă (Mungos mungo), un mamifer social. Populația noastră de studiu de mangustă bandată din Botswana este infectată endemic cu un nou agent patogen complex Mycobacterium tuberculosis, M. mungi, care invadează în primul rând gazda de mangustă prin planul nazal și se rupe în piele. În acest sistem, mai multe trupe de studiu au acces la gunoi de gunoi uman și alte peisaje modificate pentru hrănire. Mangostele în bandă în site-ul nostru de studiu (N = 4 trupe,

130 de indivizi) au avut niveluri semnificativ mai mari de agresiune în cadrul trupelor atunci când se hrăneau cu gunoi, comparativ cu alte habitate de hrănire. În al doilea rând, ratele lunare de agresiune au fost un predictor semnificativ al numărului lunar de răniți în trupe. În cele din urmă, persoanele rănite au avut o incidență de 75% a tuberculozei clinice (TBC), comparativ cu o incidență de 0% la mongoozele vizibil nevătămate în perioada de studiu. Datele noastre sugerează că trupele de mangustă care hrănesc gunoiul pot avea un risc mai mare de a dobândi tuberculoză provocând leziuni care pot permite invazia patogenilor. Studiul nostru sugerează necesitatea de a lua în considerare efectele indirecte ale gunoiului asupra comportamentului și sănătății faunei sălbatice atunci când se dezvoltă abordări de gestionare a deșeurilor în zonele modificate de om.

Introducere

Materiale și metode

Metode generale de observare

Urmărire și identificare

Am studiat patru trupe de mangustă bandate în și în jurul orașului Kasane Botswana, lângă Parcul Național Chobe, din martie până în noiembrie 2011. Trupele observate au avut o dimensiune cuprinsă între 11 și 56 de persoane. Unul sau două animale din fiecare trupă au fost cu guler radio așa cum s-a descris în altă parte (Laver 2013). Mangustele individuale sunt practic indistincte unele de altele prin aspect, indiferent de sex. Prin urmare, crotaliile au fost folosite pentru a marca până la șase animale suplimentare în trupă. Unele animale au fost, de asemenea, identificabile prin cicatrici naturale sau răni. Astfel, luate împreună cel puțin 10-33% dintre indivizii din cadrul fiecărei trupe au fost identificabile de-a lungul lunilor sau anilor, permițând colectarea longitudinală a datelor pentru acești indivizi, care au inclus atât adulți, cât și tineri. Acest studiu a fost realizat în baza unui permis al Ministerului Mediului, Vieții Sălbatice și Turismului din Botswana și sub aprobarea Comitetului instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor din Virginia Tech (numărul de protocol 07‐146 - FIW).

Observații comportamentale

Două seturi de date au fost utilizate în această analiză. Primul este un set de date comportamentale generale de 9 luni, compus din scanare și probe focale de patru trupe de mangustă. Al doilea este un set de date pe termen scurt (3 luni) conceput special pentru a măsura diferențele de agresiune în zone distincte de hrănire. Toate datele au fost colectate de un observator (BF).

Pentru a colecta ambele seturi de date, trupele de mangustă au fost urmărite pe jos sau cu mașina. Două trupe au fost observate intens într-o săptămână dată, alternând trupe dimineața și după-amiaza, astfel încât un total de cinci dimineți și cinci după-amiezile pe lună au fost petrecute cu fiecare trupă. Programul a fost ocazional tulburat de vreme sau incapacitatea de a găsi sau de a urmări o trupă.

Metode de scanare și eșantionare focală

Metode de agresiune furajere

Pentru a colecta date vizate despre agresiune în diferite tipuri de zone de hrănire, am numărat numărul de sunete agresive emise în fiecare minut în timp ce o trupă hrănea. Sunetele agresive au fost măsurate mai degrabă decât comportamente agresive, deoarece toate animalele dintr-un grup nu pot fi văzute simultan (în special atunci când hrănesc gunoiul, unde containerele de gunoi și gunoiul în sine pot obstrucționa observarea), dar toate pot fi auzite de obicei. Mai mult, în timpul scanării și probelor focale, am observat că aproape toate incidentele de agresiune dintre mangusti au fost însoțite de un sunet agresiv. Sunetele agresive servesc, așadar, ca un indice rezonabil pentru comportamentele agresive. Datele sonore agresive au fost colectate în 1 sau 2 zile din fiecare din cele 3 luni (august, septembrie, octombrie) în cadrul programului intensiv de observare descris mai sus.

Am măsurat sunete agresive în timpul hrănirii cu mangustă bandată în cinci tipuri de locații de hrănire: (1) la gunoi, inclusiv coșuri de gunoi menajere, recipiente de gunoi mai mari sau zone de pământ în care oamenii aruncau în mod regulat gunoiul; (2) sub lumini exterioare, care atrag noaptea insecte care ar putea muri sau se pot îngropa în sol sub lumini, permițând mangustelor să se hrănească în timpul zilei; (3) pe peluze, care ar putea atrage prada naturală a mangustelor datorită udării zilnice și a acoperirii cu iarbă groasă (spre deosebire de peisajul natural uscat din jur în perioada de studiu); (4) în zonele modificate de om care nu au surse previzibile de hrană pentru manguste, cum ar fi drumurile și cărările (aceste zone controlează efectele de aglomerare a resurselor găsite la gunoi și sunt denumite în continuare „alte zone modificate”); și (5) în habitatul lor natural (în timp ce puține locuri de pe pământ sunt cu adevărat nealterate de oameni, considerăm zone naturale precum Parcul Național Chobe și alte zone în primul rând nedezvoltate ca fiind habitat natural).

Observații privind bolile și leziunile

Am definit leziunea ca orice ruptură a pielii, umflare sau șchiopătare, persistând mai mult de 5 zile. Au fost descrise leziunile și, dacă este posibil, s-au dat scoruri pe același tip de scară ca și semnele clinice (de exemplu, șchiopătarea a fost o leziune obișnuită și a putut fi evaluată de la un șchiopăt foarte ușor, cu greutate, 9, la animalul care trage membrul și fără greutate, 1).

Analiza datelor: agresivitatea este mai mare în habitatele de hrănire modificate de om?

Folosind setul de date despre agresiunea furajelor descris mai sus, a fost utilizat un model mixt liniar generalizat (GLMM) pentru a determina dacă mangustele care utilizează diferite tipuri de zone de furajare diferă de numărul de sunete agresive pe care le-au emis. Numărul de sunete agresive în timpul unui atac de furajare a fost variabila de răspuns, iar tipul de zonă a fost efectul fix. Deoarece numărul de minute de observație și dimensiunea trupei variază în funcție de luptă și luptă, am folosit jurnalul (minute * dimensiunea trupei) ca un offset în model. Pentru datele noastre, acest offset, un instrument statistic utilizat pentru a explica variabilele explicative inegale (cum ar fi timpul de observare) la subiecți, este asemănător analizei pe bază de „pe minut per individ”. Trupa a fost inclusă ca efect aleatoriu. Am folosit o distribuție binomială negativă cu o funcție de legătură jurnal și metoda Satterthwaite pentru a determina gradele de libertate ale numitorului. Datorită supra-dispersiei (χ 2/df = 3,41), a fost utilizat un parametru al scalei R (Bolker și colab. 2009). Ajustarea Tukey - Kramer a fost utilizată ca test post hoc pentru a determina dacă diferite zone au avut niveluri semnificativ diferite de agresivitate între ele.

Analiza datelor: agresivitatea prezice leziuni?

Analiza datelor: leziunea prezice tuberculoza?

Pentru a determina dacă animalele rănite au fost mai predispuse să prezinte semne clinice de tuberculoză decât animalele nevătămate, am comparat proporția de manguste vizibil nevătămate care au prezentat semne clinice de tuberculoză la toate trupele observate cu proporția de mangusti sănătoși răniți care au progresat la TB clinică peste o perioadă minimă de observație folosind un raport de probabilitate testul chi - pătrat. Am inclus numai animale de studiu în acest grup care ar putea fi monitorizate timp de cel puțin 5 luni după vătămare. Acest interval de timp a fost identificat pentru a asigura o perioadă de observație suficient de mare care să excludă acele persoane care au dispărut sau au murit la scurt timp sau în câteva luni după leziune, posibil înainte ca infecția să fi avut timp să progreseze la boala clinică. Toate analizele au fost efectuate folosind SAS 9.3 (Cary, NC).

Rezultate

Ratele de agresivitate în habitatele furajere

Gradul de agresiune a variat semnificativ în funcție de tipul de zonă (F 4,51 = 10,63, P 1), cu cele mai ridicate niveluri de agresiune la gunoi. Estimarea parametrilor pentru agresiunea la gunoi a fost semnificativ diferită de zero (t = 2,93, P 1). Estimarea parametrilor pentru zonele sub lumină a fost semnificativ diferită de zero (t = 2,46, P = 0,01), dar media sa LS nu a fost semnificativ diferită de celelalte tipuri de zone (Tabelul 1). Estimările parametrilor pentru gazon, alte zone modificate și arii naturale nu au fost semnificativ diferite de zero, iar media lor LS nu a fost semnificativ diferită una de cealaltă (Tabelul 1).

hrăniți

Numărul de sunete agresive emise de mangustele bandate pe minut în timpul fiecărei vizite de căutare după tipul zonei. Liniile orizontale sunt mijloace pentru fiecare tip de habitat de hrănire, iar tipurile sunt ordonate în funcție de gradul de modificare umană, scăzând de la dreapta la stânga.

tabelul 1

Estimări ale parametrilor și valorile t pentru diferențele de agresivitate în cinci tipuri de habitate furajere

AreaParameter estimate (SE) t - Valoare (P - valoare) pentru diferența de parametru de la zero t - Valori (P - valori) pentru diferențe ale celor mai mici pătrate înseamnăGarbageLightLawnAlte modificateNatural
Gunoi2,92 (0,52)5,61 (b 4.11 (b 5,61 (b
Sub lumini1,47 (0,60)2,46 (0,01) 0,96 (0,87)1,37 (0,65)2,46 (0,12)
Gazon0,89 (0,58)1,54 (0,13) 0,48 (0,99)1,54 (0,54)
Altele modificate0,60 (0,63)0,94 (0,35) 0,94 (0,88)
Natural0 a

Ratele de agresivitate și leziuni

Folosind setul de date al eșantioanelor focale pe 9 luni de observație, agresivitatea la nivel de trupă a prezis semnificativ numărul de leziuni (F 1,20,18 = 13,06, P = 0,002), la fel ca luna (F 8,19,36 = 8,11, P 2 = 53,04, P 2 luni durata.

Discuţie

„Celelalte habitate modificate” ale noastre, cum ar fi cărările, care rareori au produse alimentare mari, au servit ca un control pentru posibilitatea ca modificarea umană în sine, mai degrabă decât aglomerarea resurselor sau dimensiunea produselor alimentare, să modifice agresivitatea mangustei în bandă. Faptul că nivelurile de agresivitate din „celelalte habitate modificate” au fost similare cu cele observate în habitatele naturale susține interpretarea că variația aglomerării resurselor și/sau a calității la gunoi este mecanismul probabil care conduce la rezultatele noastre. A existat, de asemenea, o tendință nesemnificativă pentru mangustele de a fi oarecum mai agresive în timp ce hrăneau insectele sub lumină decât în ​​timp ce hrăneau pe peluze, alte zone modificate sau habitatul lor natural (Fig. 1). În timp ce insectele sunt o parte naturală a dietei mangustelor, este probabil ca acestea să fie mai puternic aglomerate sub lumini decât în ​​mediul lor natural. Lucrările ulterioare ar trebui direcționate către măsurarea măsurii în care resursele de mangustă bandate sunt aglomerate și percepute ca fiind valoroase pe peluze, sub lumini și gunoi, pentru a confirma rolul concentrației resurselor față de valoarea produselor alimentare în determinarea rezultatelor detectate. Mai general, aceste rezultate sugerează că cercetătorii ar trebui să ia în considerare mai multe forme de modificare umană atunci când investighează efectele sale asupra vieții sălbatice.

Cercetările noastre subliniază necesitatea examinării efectelor indirecte ale modificării peisajului asupra dinamicii bolii dincolo de influențele asupra dinamicii populației de agenți patogeni, vectori și gazde. Modificările comportamentale pot funcționa sinergic cu (de exemplu, Plowright și colab. 2011), în mod antagonic față de (Page și colab. 2008) sau în locul modificărilor (Wright și Gompper 2005) ale caracteristicilor populației care duc la modificări ale dinamicii bolii. Aceste interacțiuni au implicații importante, deoarece eliminarea sau reducerea în alt mod a populațiilor de animale sălbatice este frecvent considerată o primă opțiune importantă pentru controlul bolilor. Reducerea dimensiunii populației gazdă poate să nu aibă efectul dorit dacă dinamica bolii este puternic influențată de comportamente care nu sunt dependente de densitate. Atunci când se încearcă înțelegerea sau diminuarea modificărilor dinamicii bolii cauzate de urbanizare și alte forme de modificare a habitatului, studiile ar trebui să ia în considerare modificările fiziologice comportamentale și potențiale, alături de parametrii mai bine studiați la nivel de populație, cum ar fi densitatea gazdei. Studiul nostru sugerează că, pentru unele sisteme, administratorii de proprietăți pot avea posibilitatea de a-și reduce impactul asupra bolilor faunei sălbatice utilizând practici relativ simple, cum ar fi excluderea faunei sălbatice din gunoiul din reședințe și întreprinderi.

Accesibilitatea datelor

Datele vor fi accesibile pe Dryad.

Conflict de interese

Mulțumiri

Mulțumim lui Peter Laver și lui Mark Vandewalle pentru sprijin în domeniu. Mulțumim lui William Hopkins, Ignacio Moore și Jeff Walters pentru comentarii asupra manuscrisului. Suntem recunoscători Laboratorului Virginia Analizei Interdisciplinare Statistice (LISA) pentru asistență statistică. Această cercetare a fost susținută de Departamentul de Științe Biologice din Virginia Tech și Departamentul de Conservare a Peștilor și Faunei Sălbatice, Programul Fulbright din SUA, Organizația Educațională Filantropică, Centrul pentru Resurse Africane: Animale, Comunități și Utilizarea Terenului (CARACAL) și Fundația WildIze . D.M.H. și B.F.F. a primit sprijin parțial de la grantul National Science Foundation IOS - 1054675 către D.M.H. K.A.A. a fost, de asemenea, sprijinit parțial prin Fundația Națională pentru Științe cu numărul de atribuire 1518663 ca parte a programului comun NSF - NIH - USDA Ecologie și evoluția bolilor infecțioase și prin Institutul Național de Științe Medicale Generale al Institutelor Naționale de Sănătate cu numărul de atribuire 2U01GM070694 ‐09.

Lucrările de teren au fost efectuate cu permisiunea Departamentului pentru animale sălbatice și parcuri naționale din Botswana și a Comitetului instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor din Virginia Tech.