Fiziologia nutrițională și ecologia faunei sălbatice într-o lume în schimbare

Kim Birnie-Gauvin

1 Laboratorul de ecologie și conservare a fiziologiei peștilor, Departamentul de biologie și Institutul de științe ale mediului, Universitatea Carleton, 1125 Colonel By Drive, Ottawa, Canada ON K1S 5B6

2 DTU AQUA, Institutul Național de Resurse Acvatice, Secția pentru Ecologia Pescuitului în Apă Dulce, Universitatea Tehnică a Danemarcei, Vejlsøvej 39, 8600 Silkeborg, Danemarca

Kathryn S. Peiman

David Raubenheimer

3 Facultatea de Științe Veterinare, Universitatea din Sydney, Regimental Drive, Camperdown, NSW 2050, Australia

Steven J. Cooke

Editor: Craig E. Franklin

Abstract

Introducere

În secolul trecut, oamenii au modificat peisajul global pentru a se potrivi populației umane în creștere (Vitousek și colab., 1997). Peisaje curate, peisaje fluviale și peisaje marine curate au fost transformate ca rezultat al agriculturii, urbanizării, extragerii resurselor (de ex. Minele, silvicultura, pescuitul), producția de energie (de exemplu, hidroenergia, combustibilii fosili), activitatea militară și alte dezvoltări și activități umane (Marzluff și colab., 2001; Foley și colab., 2005; Dudgeon și colab., 2006; Kennish, 2002; Crain și colab., 2009). Acumularea de schimbări induse de om a modificat ecosistemele până la punctul în care activitățile umane sunt acum considerate principalul motor al schimbării globale (Vitousek și colab., 1997; Sanderson și colab., 2002) și se propune să intrăm într-un epocă numită Antropocen (Crutzen, 2006). Ca urmare, oamenii au schimbat mediul în care trăiesc animalele sălbatice, inclusiv abundența și calitatea produselor alimentare, care au implicații asupra sănătății, reproducerii și supraviețuirii animalelor (Acevedo-Whitehouse și Duffus, 2009).

În ultimii ani, două domenii de nutriție au crescut semnificativ (Frost și colab., 2014). Ecologia nutrițională investighează relațiile dintre dietă, fiziologia digestivă și comportamentul alimentar (Foley și Cork, 1992; Raubenheimer și colab., 2009), în timp ce fiziologia nutrițională se concentrează pe subgrupul de relații legate de aportul și asimilarea produselor alimentare. Aici ne concentrăm asupra modului în care alegerile alimentare și digestia sunt afectate de abundența (limitarea cantitativă) și compoziția (limitarea calitativă) a alimentelor disponibile într-un mediu anume (Lambert, 2007; vezi Tabelul 1 pentru instrumentele utilizate în mod obișnuit pentru evaluarea nutriției la animale). Aceste câmpuri au generat multe perspective care le-au făcut o piatră de temelie pentru înțelegerea mecanismelor care leagă tiparele și procesele ecologice de fenotipurile animale (Raubenheimer și colab., 2009; Karasov și colab., 2011; Simpson și Raubenheimer, 2012). Ele sunt, de asemenea, importante în înțelegerea constrângerilor pe care nutriția le poate impune locomoției, tiparelor de activitate, demografiei și dinamicii populației (Foley și Cork, 1992; Raubenheimer și colab., 2015).

Tabelul 1:

Scurt rezumat al metodelor comune utilizate pentru studierea nutriției la animale, cu o descriere a avantajelor și dezavantajelor pentru fiecare

MethodProsCons

Eșantionare bună	Oferă informații despre elementele de pradă ingerate specifice, aportul de nutrienți, aportul energetic	O perspectivă asupra dietei pe termen scurt; Organismele ingerate pot fi confundate în timpul identificării; De obicei necesită prelevare letală sau niveluri ridicate de stres indus (lavaj la stomac), dar sunt dezvoltate noi opțiuni cu evaluarea ADN a materialelor intestinale
Prelevarea de țesuturi	Oferă informații despre macromolecule	Adesea necesită eșantionare letală
Analiza fecală	Neinvaziv, nu necesită captare sau eșantionare letală	Este dificil să se potrivească fecalele cu un anumit individ dacă comportamentul este important pentru studiu; Prada cu corp moale nu este adesea identificabilă
Izotopi stabili	Oferă o perspectivă asupra dietei pe termen scurt și lung	Costisitor; Nu oferă informații despre anumite alimente ingerate
Observații comportamentale directe	Observații din prima mână despre ce alimente sunt ingerate	Consumă foarte mult timp; Prezența umană poate modifica uneori comportamentul de hrănire
Bio-exploatare sau biotelemetrie	Oferă informații despre tiparele spațiale și temporale ale comportamentului de hrănire și ale consumului de alimente	Datele pot necesita timp pentru examinare; Etichetele electronice tind să fie scumpe

În prezent, nu există un cadru coeziv care să susțină modul în care schimbările de mediu induse de om influențează nutriția vertebratelor sălbatice. Un astfel de cadru ar fi deosebit de util pentru dezvoltarea ipotezelor testabile cu privire la implicațiile viitoare ale acestor modificări. În această lucrare, prezentăm o prezentare generală a modurilor în care oamenii au modificat mediul (schimbări climatice, poluare, pierderea/fragmentarea habitatului, specii invazive, tulburări umane și surse de hrană aprovizionate) și luăm în considerare modul în care fiecare dintre aceste modificări poate afecta achiziția, disponibilitatea (calitatea și cantitatea) și digestia alimentelor pentru vertebrate. Prezentăm în plus exemple reprezentative care demonstrează măsura în care oamenii pot avea impact asupra nutriției vertebratelor sălbatice. Ne adresăm modului în care nutriția a fost utilizată în contextul conservării in situ și ex situ. Ne concentrăm pe vertebrate, având în vedere statutul lor în pericol (Sala și colab., 2000), interesul practicienilor în conservare și al factorilor de decizie politică (Redford și colab., 2011) și pentru că relativ la majoritatea nevertebratelor, biologia de bază, istoria naturală și ecologia nutrițională a vertebratelor sunt bine studiate (a se vedea Donaldson și colab., 2016), o înțelegere datorată în mare măsură faptului că acestea sunt deținute în mod obișnuit în grădini zoologice și acvarii (Conde și colab., 2011).

Modificări de mediu provocate de om și efectele acestora asupra nutriției

Oamenii au modificat planeta în multe feluri, inclusiv prin schimbări climatice, poluare, alterarea habitatului și introducerea/translocarea de noi specii (revizuite în Vitousek și colab., 1997). Ce înseamnă acest lucru pentru animale în ceea ce privește nutriția?

Schimbarea climei

Poluare

Modificările comportamentului animalelor pot apărea la concentrații de substanțe chimice mai mici decât pot provoca mortalitate (Little și Finger, 1990) și pot afecta deciziile de hrănire (Scott și Sloman, 2004; Vaughan și colab., 1996). Mediile care sunt puternic contaminate de metale au o abundență și o diversitate reduse de multe insecte terestre (revizuite în Heliövaara și Väisänen, 1990), care pot afecta performanța de reproducere a păsărilor insectivore (Eeva și colab., 1997). Păsările expuse la poluanții metalici au prezentat, de asemenea, scăderea apetitului (Di Giulio și Scanlon, 1984), iar efluenții fabricii de hârtie interferează cu enzimele digestive la pești (Temmink și colab., 1989). Astfel, poluanții au potențial efecte acumulatoare: reduc aprovizionarea cu alimente disponibile, scad interesul pentru alimentele disponibile și reduc digestia alimentelor consumate. Prădătorii sunt deosebit de vulnerabili, deoarece mulți compuși suferă bioacumulare, expunând animalele mai înalte din lanțul alimentar la niveluri ridicate de poluanți (Walker, 1990).