Studiul diferențelor geografice din dietele de nurcă americane relevă variații ale compoziției izotopice

Abstract

Introducere

Studiile izotopice ale dietei de prădători efectuate la scări geografice mari presupun adesea că compoziția izotopică a prăzii este similară între site-uri și că compoziția izotopică a prăzii dintr-un singur loc poate fi utilizată pentru a analiza dieta prădătorilor în toate locurile studiate (Adams și colab. 2010). Cu toate acestea, compoziția izotopică a prăzii poate varia în spațiu și timp. Mai mult, variația spațială și temporală în compoziția izotopică a prăzii poate diferi între tipurile de pradă. Compoziția izotopică a unui țesut animal reflectă compoziția izotopică a dietei sale, dar la niveluri trofice mai mari există o creștere a valorii δ, atât pentru 13 C, cât și pentru 15 N (Gannes și colab. 1997). Această creștere, numită factorul de discriminare trofică (TDF), poate varia în funcție de specia, țesutul și tipul de hrană studiate. Specificarea valorii TDF este necesară pentru a realiza modele de amestecare fiabile.

Analiza stabilă a izotopilor s-a dovedit utilă în determinarea dietelor de nurcă americane. Cu toate acestea, aceste rezultate au fost utilizate doar pentru determinarea lungimii lanțului trofic pentru contaminarea cu metale grele (Lake și colab. 2007), studierea dispersiei nurcii (Hammershøj și colab. 2005) și evaluarea metodelor de management (Bodey și colab. 2009). Analiza izotopului stabil a fost, de asemenea, utilizată pentru a studia modificările sezoniere ale obiceiurilor alimentare ale nurcii americani în aria sa nativă (Ben-David și colab. 1997), dar nu a fost utilizată pentru a compara dietele nurcilor care locuiesc în diferite habitate și zone din gamă invazivă în Europa. Obiectivele acestui studiu au fost următoarele: (a) compararea dietei de nurcă în patru habitate fluviale diferite din nordul Poloniei, utilizând analiza stabilă a izotopilor; (b) să caute diferențe în dietele nurcilor masculi și feminini; (c) pentru a compara împărțirea izotopică cu trei pradă potențială de nurcă (pești, amfibieni și mamifere) care apar în cele patru habitate ale râului selectate. De asemenea, am evaluat modul în care variația compoziției izotopice a prăzii între locurile de studiu ar putea influența potențial analiza dietei nurcii americane.

Materiale și metode

Colectie de mostre

Toate probele utilizate pentru analiza izotopică a animalelor sălbatice au fost colectate în patru parcuri naționale și împrejurimile acestora: Warta Mouth NP (WMNP) (52 ° 36 ′ N 14 ° 46 ′ E), Drawa NP (DNP) (53 ° 07 ′ N 15 ° 59 ′ E), Biebrza NP (BNP) (53 ° 28 ′ N 22 ° 38 ′ E) și Narew NP (NNP) (53 ° 04 ′ N 22 ° 50 ′ E). Două dintre parcurile naționale, WMNP și DNP, sunt situate în nord-vestul Poloniei, în timp ce celelalte două, BNP și NNP, se află în nord-estul Poloniei (Fig. 1). Toate aceste parcuri naționale protejează râurile și văile râurilor (numele parcurilor naționale corespund cu numele râurilor).

dietele

Amplasarea siturilor de studiu din Polonia

Zonele de studiu din Biebrza și Narew NP se află la aproximativ 50 km una de cealaltă și au habitate similare: câmpie, râuri șerpuitoare cu curenți liniști și albiți de stuf. Deoarece Biebrza este un afluent al Narew, nurca migrează constant între aceste două zone de studiu (date nepublicate de A. Zalewski). Zona de studiu din WMNP este acoperită de mlaștini. Nivelul apei variază pe parcursul anului cu până la 4 m, transformând zona într-un lac sezonier la începutul primăverii. Deși situat în câmpii, râul Drawa din DNP are un curent rapid și curge printr-o vale împădurită adâncă. Zona de studiu din acest parc național acoperă, de asemenea, un grup de lacuri glaciare.

Vizonul a fost scos din parcurile naționale în cadrul unui program de control al speciilor invazive, care a fost realizat de personalul parcului național (în cadrul LIFE + „Zonele poloneze importante pentru păsări”). Animalele capturate au fost eutanasiate uman de către un medic veterinar folosind o supradoză de anestezic. Deși au fost prinși niște nurci juvenili, au fost studiați doar indivizii adulți (cu vârsta mai mare de 1 an). Carcasele de vizon au fost congelate și depozitate la - 20 ° C înainte de disecție. Mink a fost sexat și cântărit, iar ficatul a fost extras. În total, compoziția izotopică a fost analizată la 83 nurci capturate între 2009 și 2011: 27 din WMNP, 17 din DNP, 19 din BNP și 20 din NNP. Toți nurcii au fost capturați toamna și iarna (între octombrie și martie).

Eșantioane de pești, amfibieni și mamifere au fost colectate în toamna anului 2012. În fiecare grup taxonomic, am selectat o specie, care a fost prelevată în împrejurimi (până la 5 km de limitele parcului național) din toate cele patru parcuri naționale. Acestea erau după cum urmează: roach Rutilus rutilus, broasca comuna Rana temporaria, și rădăcină Microtus oeconomus. Am selectat aceste specii deoarece sunt frecvente în dieta nurcii (Jędrzejewska și colab. 2001) și au fost abundente în toate locurile de studiu. Cu toate acestea, acestea ar trebui tratate ca reprezentanți ai unor grupuri taxonomice mai mari: pești, amfibieni și rozătoare. În total, am colectat 40 de probe de roach (10 din fiecare parc național), 39 de probe comune de broască (10 din trei parcuri naționale, 9 de la BNP) și 35 de probe de rădăcină (10 din trei parcuri naționale, 5 de la DNP). Volurile capturate au fost eutanasiate uman folosind o supradoză de anestezic cu izofluran. Broaștele au fost colectate pe drumuri, unde au fost uciși de mașini în timpul migrației de toamnă. Pentru a evita deteriorarea țesuturilor, exemplarele au fost colectate de două ori pe zi. Peștele a fost livrat de pescari.

Analiza izotopică și statistică

Măsurătorile raportului izotop au fost efectuate în Laboratorul de Biogeochimie și Protecția Mediului de la Universitatea din Varșovia. În timpul disecțiilor, s-au obținut ficăci de nurcă, precum și mostre de mușchi scheletic, de la roach, broască obișnuită și volubil de rădăcină. Toate țesuturile au fost spălate cu apă distilată, liofilizate și batute în pulbere. Ulterior, probele au fost ambalate în capsule de tablă (0,5-1 mg), au fost supuse descompunerii termice într-un analizor organic Thermo Scientific Flash 2000 și au avut compoziția lor stabilă de izotop măsurată cu un raport de spectrometru de masă cu flux continuu Thermo Scientific Delta V Plus. Am exprimat compoziția izotopică în termeni de valori δ, diferențe parte la mie (‰) față de standardele internaționale: PDB (Pee Dee Belemnite) pentru carbon și azot atmosferic pentru azot. Standardele certificate au fost măsurate pentru precizie internă, care a fost mai bună decât 0,2 ‰.

Diferențele de conținut de lipide între speciile de animale analizate pot fi influențate, deoarece lipidele au valori mai negative de δ 13 C decât carbohidrații și proteinele (Deniro și Epstein 1977). Pentru a evalua potențialul prejudecată care rezultă din variația conținutului de lipide, am calculat raportul C: N prin măsurarea concentrațiilor totale de carbon și azot în probe aleatorii de nurcă și pradă folosind un analizor organic Thermo Scientific Flash 2000. A C: N mai mare de 4 a fost considerat a avea un impact semnificativ asupra valorilor δ 13 C (Post și colab. 2007) (vezi secțiunea Rezultate).

Nu am evaluat TDF experimental și nu există date din literatura de specialitate privind discriminarea trofică la nurcă. Prin urmare, am decis să aplicăm date din alte studii. Deoarece nu am putut găsi date pentru nurcă sau alte mustelide, am decis să folosim TDF-urile prezentate de Roth și Hobson (2000) în vulpea roșie Vulpes vulpes ficat - 0,45 ‰ pentru 13 C și 3,5 ‰ pentru 15 N izotopi.

Rezultate

Compoziția izotopică medie la nurcă a fost - 28,33 pentru δ 13 C și 14,42 pentru δ 15 N (Tabelul 1, Fig. 2). Nu am găsit diferențe între valorile δ 13 C în diferite zone de studiu (H (3) = 5,33, > 0,05). Compoziția izotopică a azotului a variat între zonele studiate (H (3) = 43,38, 0,05).