Журнал досліджень тварин та харчування

Загальна екологія-EEB 381, Біологічна станція, Університет Мічигану, США

* Автор-кореспондент: Шипанський А.К.
Загальна екологія-EEB 381
Біологічна станція
Університет Мічигану
Сполучені Штати
Електронна пошта: [електронна пошта захищена]

Дата отримання: 04 серпня 2018 р .; Дата прийняття: 29 серпня 2018 р .; Дата публікації: 07 вересня 2018 р

Цитування: Шипанський А.К., Гумковський Е., Клемц М., Вількс С. (2018) Вплив неволі на дієту та тривалість життя білохвостих оленів (Odocoileus virginianus). J Anim Res Nutr 3: 2: 4.

Анотація

Білохвостий олень (Odocoileus virginianus), який народився і виріс у неволі, живе в середньому втричі довше диких популяцій. Вирощування білохвостих оленів у неволі вносить суттєві зміни в їх раціон. Доведено, що живлення відіграє важливу роль у виживанні та розмноженні білохвостих оленів. Це дослідження має на меті визначити вплив неволі на дієту та здоров’я білохвостих оленів та як це впливає на тривалість їхнього життя. Зразки калу з популяцій оленів, що перебувають у неволі та диких білохвостих, були зібрані в північній частині Мічигану та проаналізовані за допомогою газової хроматографії-мас-спектрометрії та аналізу стабільних ізотопів. Результати дослідження дозволяють припустити, що білохвості олені, що перебувають у неволі, споживають значно інші дієти та поживні речовини, ніж дикі популяції, на основі аналізу стабільного ізотопу та основних компонентів.

Ключові слова

Білохвостий олень; Населення; Дієта; Розмноження; Харчування

Вступ

По всьому Мічигану популяції білохвостих оленів (Odocoileus virginianus) займають усі графства штату [1]. Білохвостий олень населяє молоді ліси та щітки, де їжа є легкодоступною та близько до землі [1]. В оленях у регіоні Верхніх Великих озер, як виявлено, їдять переважно дерев’яний огірок, хвойні голки, вічнозелені рослини, невічнозелені рослини, листяні листя, фрукти та гриби [2]. Однак їх раціон змінюється сезонно, оскільки ґрунтовий покрив змінюється протягом року [2]. Більш конкретно, навесні вони переглядають трави, осоку, папороть і деревну анемону [2]. Класично вважається «крайовим видом», білохвостий олень процвітає в середовищах, де покрив і їжа знаходяться поруч. Завдяки гнучкому харчуванню здатність виживати в різних середовищах проживання дозволяє сезонно мігрувати та збиватися далеко з дому [3].

Через велику присутність білохвостих оленів по всьому штату Мічиган вони визнані цінним ресурсом для полювання та туризму [3]. На середньому заході, де участь мисливців перевищує середній показник по країні [3], білохвості олені стали одними з найбільш затребуваних мисливських тварин у Північній Америці [4]. Індустрія оленів, що перебуває в основному для збору грошей на мисливські цілі, значно зросла на Середньому Заході за останні 25 років [3].

У цьому дослідженні неволю визначається як обмежений простір, висока щільність населення, низька рослинність, порушення людських потреб та додаткові корми [5]. Полонена промисловість білохвостих оленів найбільше отримує прибуток від продажу племінного поголів’я та рогів, а також від туризму на фермі оленів [3]. Оскільки популяції оленів-неволі та диких білохвостих продовжуватимуть зростати по всьому Мічигану, їх економічний внесок також зростатиме.

Вирощування білохвостих оленів у неволі вносить суттєві зміни в їх раціон. У неволі використовують додатковий корм, оскільки олені харчуються місцевими рослинами швидше, ніж вони можуть відростати. Крім того, олені, що перебувають у неволі, не піддаються впливу тієї ж різноманітності рослинності, що і дика популяція. В інших дослідженнях показано, що варіації дієти впливають на загальну масу тіла та розмір рогів на самцях оленів [6]. Низька відносна маса тіла може суттєво обмежити успіх розмноження в неволі, що часто призводить до зниження придатності популяції білохвостих оленів [6]. Залежно від родючості ґрунту, структури опадів та добавки поживних речовин у неволі, фенотипові характеристики можуть виражатися інакше, ніж дикі популяції [7].

Харчування, як показало, відіграє важливу роль у виживанні та відтворенні популяцій диких і неволі білохвостих оленів [8]. Основним обмеженням для диких популяцій є доступність їжі, тоді як потреби оленів у неволі задовольняються щодня. Виселене населення, яке використовувалось у цьому дослідженні, годували яблуками, морквою, крекерами, соломою, додатковими кормами та мінеральними блоками. Докази показують, що обмеження білка може бути харчовою проблемою для диких популяцій. У періоди високого росту тіла, такі як ріст плода та лактація, потреби в білках є найвищими, що створює нові проблеми для диких популяцій [8]. Протягом зими дикі білохвості помічають відмінності у вмісті білка в рослинах, щоб збільшити норму видобутку їжі на рослинах з високим вмістом білка [9].

Розміри та стан тіла є наслідком потреби в білках та споживання їжі та мають прямі наслідки для розмноження та загальної фізичної форми. Показано, що дикі популяції, які на початку зими мають доступ до вищих рівнів харчування, виживають довше, оскільки відновлення маси тіла навесні має вирішальне значення для виживання дорослих [8]. Популяції диких білохвостих оленів, як правило, живуть близько чотирьох років; навпаки, олені, вирощені в неволі, живуть від шести до чотирнадцяти років [10]. Хоча дієта, як вважають, впливає на здоров'я білохвостих оленів, незрозуміло, чи тривала тривалість життя популяцій, що перебувають у неволі, є результатом відмінностей у харчуванні чи інших незрозумілих змінних.

Ще одним фактором, що сприяє виживанню та здоров’ю популяцій диких білохвостих, є вплив хижацтва. Багато досліджень зафіксували, що койоти (Canis latrans) є найбільшим джерелом природної смертності новонароджених оленів. За останні 100 років койоти розповсюдились на схід США, але їх поширення свідчить про незначні докази зменшення популяції оленів [11].

Ще одним провідним хижаком, який поширився на регіон Великих озер, є койволк (Canis latrans x Canis lupus), гібрид койот-вовк [12]. Завдяки вовковій спадщині, коїволкам зручно населяти ліси, де вони полюють невеликими зграями. Розмір койволків залишає більшу здобич, наприклад, білохвостого оленя, більш вразливого для переслідування. Джерела хижацтва, такі як койоти і койвовки, скорочують тривалість життя диких білохвостих оленів.

Хоча білохвостий олень, вирощений у неволі, споживає інший раціон харчування, ніж дикі популяції, ступінь цих відмінностей та їх вплив на загальний стан здоров’я та тривалість життя оленів невідомі. Це дослідження досліджує, як дієтично відрізняються популяції оленів-білохвостів у неволі в північній частині Мічигану. Відмінності в харчуванні використовуються для аналізу потенційного впливу на здоров’я та тривалість життя білохвостих оленів. Варіації у харчуванні аналізуються із використанням стабільних ізотопів вуглецю та азоту та аналізу основних компонентів зразків калу з популяцій диких і неволі білохвостих оленів. Стабільні ізотопи вуглецю використовуються для розрізнення відмінностей у споживанні рослин С3 та С4.

Аналіз основних компонентів дозволяє робити прогнози щодо того, що їдять олені, виходячи з місця їх проживання та визначених важливих компонентів. Ми очікуємо побачити більші значення стабільних ізотопів вуглецю, що вказує на споживання більшої кількості рослин С4 у популяціях, що перебувають у неволі, таких як кукурудза. Крім того, ми очікуємо бачити більші значення стабільних ізотопів азоту в популяції, що перебуває у неволі, оскільки вони живляться мінеральним блоком, який є потенційним джерелом білка. Відмінності в загальному стані здоров'я визначаються шляхом подальшого аналізу основних компонентів. В ході аналізу визначено основні компоненти, що демонструють відмінності в дієті. Ми прогнозуємо, що значущі компоненти, знайдені у зразках, будуть відрізнятися між дикими популяціями та популяціями в неволі.

Методи

Навчальні сайти

Для порівняння популяцій диких білохвостих та полонених білохвостих оленів у Північному Мічигані було обрано два місця дослідження. Для місця полону було обрано анонімну ферму білохвостих оленів, розташовану на півночі Мічигану. У межах ферми було три окремих вольєри, що містили різну кількість оленів та рослинності. Перший вольєр становив 10800 футів 2 і містив 14 оленів, деякі з яких були вагітними. Другий вольєр становив 33 750 футів 2 і містив 12 оленів різної статі. Третій вольєр був 33 750 футів 2 і містив вісім оленів, також різної статі. Було зазначено, що другий і третій вольєри мали густий лісовий масив з домінуючим складом хвойних дерев. Дикі місця складалися з радіуса 1,2 км, що оточував Біологічну станцію Університету Мічигану (45,558698, -84,677630) в Пеллстоні, штат Мічиган, та густолісий район, приблизно 7,24 км на північний захід від Біологічної станції Університету Мічигану.

Основною рослинністю цієї місцевості є Populus grandidentata та Pinus strobus. Відзначається, що використовувані місця диких зразків знаходились в межах мисливського заповідника. Щільність людської популяції Пеллстона, Міссісіпі, становить 435,37 р/миль 2 (Населення Пеллстона, Мічиган, 2016), і щільність популяції оленів не вдалося визначити для цієї території.

Збір зразків

У двох місцях відбору проб було зібрано та проаналізовано 39 зразків фекалій оленів білохвостих на основні компоненти, зокрема холестерин, молочну кислоту та стабільні ізотопи вуглецю та азоту. 21 зразок було зібрано з місця захоплення та 18 зразків між місцями дикої природи. Під час відбору зразків використовувався GPS, щоб нанести на карту місця, де були знайдені та зібрані зразки.

Погода та температура були зафіксовані у вірогідності, що ці змінні вплинули на дані; також було записано обстановку, де були знайдені зразки. Кожен зразок зберігали у 15 мл пробірці для центрифуги. Щоб забезпечити збереження хімічних компонентів у зразках та не впливати на них теплом та іншими факторами, їх поміщали в морозильну камеру -20 ° C протягом двох годин після збору.

Аналіз основних компонентів

Після того, як усі зразки були зібрані, їх сушили ліофілізацією протягом 24 годин у вакуумній камері, яка охолоджувалась до -50 ° C. Після сублімаційного сушіння зразки подрібнювали індивідуально за допомогою ступки та маточки та повертали у відповідні пробірки для центрифуги на 15 мл. Ступка і товкач очищалися метанолом між кожною пробою. Розчинник з рівних частин 99,5% ацетонітрилу та метанолу виготовляли і додавали до подрібнених зразків калу. Спочатку зразки поміщали в ультразвуковий очищувач Fisher Scientific FS60 на 15 хвилин, щоб розбити тверді частинки в розчині. Потім поміщають у центрифугу Sorvall ST 40 на 10 хвилин при 3800 об/хв, щоб відокремити тверді частинки від рідкого розчину. Рідкий розчин витягували з кожного зразка і поміщали у відповідну пробірку для центрифуги на 15 мл для подальшого використання. Всі зразки відбирали загалом тричі. Після цього процесу екстракції ацетонітрил додавали в пробірки для центрифуги об'ємом 15 мл, що містили рідкі зразки для екстракції, для збору зразків у загальному обсязі. Потім екстракційні зразки поміщали в центрифугу Sorvall ST 40 на десять хвилин при 3800 об/хв.

Для концентрування залишків розчинених речовин, що залишились при екстракції, 1500 мкл екстракції скат видалили з пробірки для центрифуги об’ємом 15 мл і помістили в стерильну пробірку для мікроцентрифугування на 2000 мкл. Потім поміщають у Savant ™ SPD111 SpeedVac ™ на 45 хвилин. На останньому етапі підготовки до мікроцентрифужних пробірок додавали 100 мкл диметилсульфоксиду та 100 мкл ацетонітрилу. Зразки поміщали в ультразвуковий очищувач Fisher Scientific FS60 на одну хвилину для розчинення залишків вільних частинок у розчині. 200 мкл ацетаміду з триметилхлорсиланом додавали до кожного зразка перед тим, як помістити в звичайну піч Fisher Scientific Isotemp 200 Series 230F при 50 ° C на 30 хвилин, щоб реакція закінчилася. 1500 мкл розчину переносили у скляні флакони по 2000 мкл. Ці флакони були поміщені в автосерію Thermo AI/AS 1310 серії і надіслані через газовий хроматограф Thermo TRACE ™ 1310 та одинарну квадрупольну систему GC-MS Thermo ISQ ™ LT для аналізу основних компонентів.

Аналіз стабільних ізотопів

Ліофілізовані зразки подрібнювали за допомогою змішувача SPEX SamplePrep 8000D/Mill®. Кожен зразок повертали у відповідну пробірку для центрифуги на 15 мл і зважували для стабільного аналізу ізотопів. Зразки аналізували на відсоток вуглецю, відсоток азоту та стабільні до вуглецю та азоту ізотопи. Лабораторія використовувала “внутрішні” стандарти завдяки вартості сертифікованих міжнародних матеріалів. З'єднання, що використовуються для "внутрішнього" стандарту, включають кофеїн, ацетанілід і бичачий сироватковий альбумін, сироватковий білок, отриманий від корів. Ці значення засвідчені лабораторією, а ті самі матеріали відповідають міжнародним стандартам. Зрештою, існує впевненість у фактичному ізотопному складі “власного” матеріалу.

Незалежний вибірковий t-тест середнього відсотка вмісту вуглецю та азоту та середнього рівня холестерину був проведений для порівняння середніх показників серед диких та неволі. Для оцінки середніх стабільних до вуглецю та азоту ізотопів та середнього рівня молочної кислоти від кожної популяції оленів використовували тест Манна-Уітні. Стандартна похибка для азоту становила 0,10 на міл δ 15 Н (проти повітря). Стандартна похибка, що застосовувалася для вуглецю, становила 0,05 на мільйон δ 13 C VPDB (проти віденського пі-ді-белемніту).

Результати

Вміст вуглецю та азоту у фекаліях

Зразки фекалій популяції білохвостих у полоні містили значно більше азоту, ніж популяція диких білохвостих (Таблиця 1; t = -3,487, P = 0,001, Фігура 1). Значення δ 15 N полонених популяцій збагатились на 3,23 ± 0,25% щодо диких популяцій δ 15 N значень, що демонструє суттєві відмінності. Популяції в полоні мають значно більші середні значення δ 15 N (Таблиця 2; U = 3000, P = 0,0001, Малюнок 2).

Розміри Розмір вибірки (à ?  ¢ à ? â ? ¬Ã ? â ? ¹N) Середнє% N t-значення p-значення
Дикий 18 2,61 ± 0,77 -3.487 0,001
Полонений 21 3,23 ± 0,25

Таблиця 1: Групуйте статистику незалежного зразкового t-тесту відсотків значень азоту в зразках калу з популяцій диких і неволі білохвостих оленів. Значення представляють середнє значення ± 1 стандартне відхилення.

дієту

Фігура 1: Середнє значення% N від дикого та X. На панелі помилок показано 1 стандартне відхилення.