Analiza acizilor grași ca instrument pentru deducerea dietei la vidrele râului Illinois (Lontra canadensis)
Abstract
fundal
În Illinois și în toată regiunea Midwestern a Statelor Unite, vidra de râu (Lontra canadensis) programele de reintroducere au condus la creșterea recentă a numărului de vidre de râu și la distribuția geografică a acestora [1, 2]. În regiunile în care vidrele au fost prezente pentru perioade mai lungi de timp [3-5], dieta speciei variază considerabil în funcție de regiunea geografică. Cu toate acestea, se știe puțin despre modul în care această dietă variază în regiunile în care vidrele au fost recent reintroduse. Mai mult, informațiile despre diete au fost obținute în general prin examinarea conținutului intestinal sau fecal, care se bazează în principal pe identificarea țesuturilor dure sau osoase. Aceste metode subestimează contribuția produselor alimentare fără astfel de țesuturi dure, cum ar fi moluștele și larvele de insecte [6, 7]. În regiunile în care speciile de pradă pot fi puse în pericol, agențiile de gestionare a faunei sălbatice trebuie să înțeleagă mai bine impactul potențial al prădării vidrei asupra acestor specii pentru a le proteja mai bine.
Pentru a compensa limitările metodelor anterioare, dieta poate fi dedusă și din analiza acizilor grași. De exemplu, analiza cantitativă a semnăturii acizilor grași (QFASA [8]) este o tehnică capabilă să ofere o rezoluție ridicată în diferențierea speciilor de diete. Spre deosebire de analizele de conținut fecal și intestinal, acizii grași tisulari (FA) reflectă dieta pe o perioadă mai lungă de timp, iar profilul FA al unui prădător este o reprezentare proporțională a prăzii sale. QFASA a fost utilizat pentru a determina dieta mamiferelor marine, inclusiv cetaceele [9-11] și speciile de pinipede [8, 12, 13] și se bazează pe: (1) capacitatea variabilă de a metaboliza și stoca FA în funcție de lungimea lanțului și saturație și (2) concentrația de FA neobișnuită în lanțul alimentar. Experimentele cu foci de port în Prince William Sound, Alaska au demonstrat că QFASA a fost capabil să determine speciile de pești specifici în dieta focilor și să reflecte diferențele în alimentație cu vârsta și habitatul la scară mică [13]. Deoarece diferitele FA pot fi metabolizate diferit, este posibil ca profilul FA al dietei prădătorului să nu se potrivească cu profilul FA al prădătorului însuși. Cu toate acestea, studiile experimentale indică faptul că QFASA are o rată ridicată (88%) de inferire corectă a dietelor atunci când dietele erau cunoscute [14].
Obiectivul nostru principal în această lucrare a fost de a determina cât de bine ar putea fi utilizate diferențele în semnăturile acizilor grași pentru a identifica diferite grupuri taxonomice între speciile de pradă pe care se știe sau le presupune că le consumă vidrele de râu. Am emis ipoteza că diferențele în profilurile de acizi grași ar permite identificarea unor grupuri taxonomice mari (pești, raci, amfibieni și moluște) și, eventual, distincții taxonomice la nivel inferior ale animalelor consumate de vidre. Demonstrăm că diferiții taxoni considerați au profiluri FA semnificativ diferite și furnizăm dieta de vidră, după cum se deduce prin QFASA.
Metode
Specii și țesuturi analizate
Toate animalele incluse în această analiză provin din Illinois, SUA. Departamentul de resurse naturale din Illinois ne-a furnizat vidre de râu obținute din decese accidentale, inclusiv ucideri rutiere și capturi neintenționate. Carcasele de vidră au fost depozitate congelate până la transportul la laboratorul nostru. Toate carcasele de vidră au fost adunate între 21 octombrie și 15 martie, 12 (26%) obținute în toamnă (octombrie, noiembrie), 26 (57%) în timpul iernii (decembrie-februarie) și 8 (17%) în primăvara (mar). Mai multe detalii despre vidrele eșantionate sunt disponibile în Carpenter și colab. [15]. Probele de raci au fost colectate februarie-martie, iar probele de pești, amfibieni și moluște între februarie-mai.
Țesutul adipos de vidră de râu a fost disecat din două depozite: adipos subcutanat dorsal din partea ventrală a bazei cozii, la aproximativ 5 cm în spatele anusului ( = 46), și de la plăcuțele piciorului din față ( = 19). Lipidele au fost extrase separat de fiecare dintre cele două depozite adipoase. Un număr mai mic de eșantioane au fost analizate din tampoane, deoarece acestea au fost destinate doar pentru a verifica ipoteza că acest depozit ar fi adaptat la rece, așa cum sugerează Käkelä și Hyvärinen [16].
Specii care au fost potențiale pradă pentru vidre, inclusiv 15 specii de pești, 5 specii de moluște, 3 specii de amfibieni și 2 specii de raci (Tabelul 1) au fost obținute oportunist de la colegii de la Illinois Natural History Survey, împreună cu agendele lor individuale de cercetare. Pentru toate speciile de pradă, pentru extracția lipidelor s-a utilizat omogenizarea întregului exemplar, cu excepția cojilor pentru moluște.
Cromatografie gaz-lichid
Analiza componentelor principale
Analiza componentelor principale (PCA) este o metodă analitică care comprimă mai multe variabile într-un număr mai tratabil de variabile liniar necorelate, maximizând simultan cantitatea de varianță explicată de noul set de variabile comprimat și cu dimensiuni mai mici.
Profilul FA al fiecărui animal individual a fost format din 60 de FA diferite. Proporția fiecărei FA individuale a fost tratată ca o variabilă, iar PCA a fost efectuată pe vidre și pradă. S-a efectuat o analiză a depozitelor adipose de vidră pentru a determina dacă profilurile de acizi grași au fost diferite pentru adiposul subcutanat și cel pentru picioare. PCA individuale au fost, de asemenea, efectuate pe toate probele din cadrul fiecărui grup taxonomic (raci, broaște, pești și moluște) și pe specii dintr-un anumit grup taxonomic pentru a determina dacă PCA ar putea fi utilizat pentru a identifica speciile individuale pe baza profilurilor lor de acizi grași. Toate analizele au fost efectuate folosind biblioteca FactoMineR pentru R (descrisă în [21]).
Pentru fiecare PCA, am efectuat o analiză a varianței (ANOVA) pe primele componente principale pentru a determina diferențe semnificative ale contribuțiilor medii la fiecare componentă. Pentru APC, inclusiv toate eșantioanele, factorii au fost marile diviziuni taxonomice (vidra, moluște, pești, raci, broască). Pentru APC din fiecare subdiviziune, factorii au fost specii individuale, iar pentru APC numai pe vidra adipos, factorii au fost cele două depozite - coadă și picioare. valorile pentru toate ANOVA au fost corectate folosind Diferențele semnificative oneste ale lui Tukey.
Inferența dietei - analiza cantitativă a semnăturii acizilor grași
Am estimat contribuția fiecărui grup taxonomic la dieta de vidre folosind metoda cantitativă de analiză a semnăturii acizilor grași descrisă în Iverson și colab. [8]. Mijloacele și erorile standard pentru fiecare proporție se bazează pe 500 de probe bootstrap.
rezultate si discutii
Atât la vidre, cât și la potențialele lor specii de pradă, inclusiv pești, broaște, raci și moluște, 16: 0, 16: 1, 18: 0 și 18: 1 au fost FA predominante (Figura 1). Acest lucru nu este surprinzător, deoarece acești patru acizi grași predomină la majoritatea animalelor [22]. În toate eșantioanele, aceste patru FA au cuprins o medie de 55,9% (± 9,2% sd) din FA totală. Cu toate acestea, în cadrul acestor patru FA, moluștele și raci au diferit de animalele vertebrate. Moluștele au avut proporții mai mari de 16: 0 și 16: 1, în timp ce taxonii vertebratelor au avut proporții mai mari de 18: 0 și 18: 1. Racii au proporții aproximativ egale de 16 și 18 de carbon FA. Aceste patru FA au fost importante în APC datorită predominanței lor la majoritatea speciilor. Cu toate acestea, restul FA au fost deosebit de importante pentru identificarea variației specifice taxonului. De exemplu, variații considerabile sunt evidente în FA cu lanț lung, în special FA cu 20 de carbon (20: 0 - 20: 5n3). Peștii, moluștele și speciile de raci au prezentat proporții mai mari de omega-3 FA (20: 5n3) decât broaștele sau vidrele; speciile de moluște, pești și broaște au avut proporții mai mari de omega-6 (20: 4n6) decât vidrele sau raci. FA cu lanț mai lung (22-C și mai mult) au fost în proporții scăzute la toți taxoni, cu excepția peștilor și a moluștelor. Un rezumat al semnăturilor acizilor grași pentru toate speciile este furnizat în Tabelul 2.