PLoS ONE: Avvoltoi dei mari: Hyperacidic stomaci in Wandering albatros come un adattamento per dislocati risorse alimentari, tra cui pesca Wastes

Estratto

Animali sono principalmente limitato dalla loro capacità di acquisire il cibo, ma anche le condizioni di performance digestivo acquisizione di energia, e in ultima analisi fitness. teoria foraggiamento ottimale prevede che gli organismi si nutrono di risorse chiazze dovrebbero massimizzare i loro carichi di cibo all'interno di ogni patch, e devono digerire questi carichi rapidamente per ridurre al minimo i costi di viaggio tra patch alimentari. Abbiamo testato la previsione di alte prestazioni digestivo in albatros vaganti, che possono ingerire preda fino a 3 kg, e si nutrono di risorse alimentari altamente dispersi attraverso l'oceano del sud. GPS-tracking di 40 vaganti albatros dalla arcipelago Crozet durante la fase di incubazione confermato foraggiamento movimenti tra 475-4705 km, che danno gli uccelli accesso a una varietà di prede, inclusi i rifiuti della pesca. Inoltre, utilizzando miniaturizzati, registratori di dati autonomi collocati nello stomaco di tre uccelli, abbiamo eseguito il primissimo misurazioni del pH gastrico e temperatura in procellariformes. Questi rivelato livelli di pH sorprendentemente bassi (in media 1,50 ± 0,13), nettamente inferiore rispetto ad altri uccelli marini, e paragonabili a quelli di avvoltoi si nutrono di carogne. Tale basso pH dello stomaco dà vagare albatros un vantaggio strategico in quanto permette loro una ripartizione chimica rapida del cibo ingerito e quindi una rapida digestione. Questo è utile per l'alimentazione a macchia di leopardo, preda naturale, ma anche sui rifiuti della pesca, che potrebbero essere un'importante risorsa alimentare aggiuntiva per vagare albatros

Visto:. Gremillet D, Prudor A, Le Maho Y, Weimerskirch H ( 2012) Avvoltoi dei mari: Hyperacidic stomaci in Wandering albatros come un adattamento per dislocati risorse alimentari, tra cui pesca Rifiuti. PLoS ONE 7 (6): e37834. doi: 10.1371 /journal.pone.0037834

Editor: Hans-Ulrich Peter, Istituto di Ecologia, Germania |

Ricevuto: 12 Marzo 2012; Accettato: 25 aprile 2012; Pubblicato: 6 Giugno 2012

Copyright: © 2012 Gremillet et al. Questo è un articolo ad accesso libero distribuito sotto i termini della Creative Commons Attribution License, che permette l'uso senza restrizioni, la distribuzione e la riproduzione con qualsiasi mezzo, a condizione che l'autore originale e la fonte sono accreditati

Finanziamento:. Questo studio è stato finanziato dal Centre National de la Recherche Scientifique e dai francesi Polar Institute Paul-Emile Victor (programma 109). I finanziatori avevano alcun ruolo nel disegno dello studio, la raccolta e l'analisi dei dati, la decisione di pubblicare, o preparazione del manoscritto

Competere interessi:.. Gli autori hanno dichiarato che non esistono interessi in competizione

Introduzione

la capacità degli animali di sopravvivere e riprodursi in un dato ambiente è spesso visto come essenzialmente limitata dalla acquisizione di energia (la teoria metabolica dell'ecologia [1]). Eppure due strozzature si verificano: (a) la loro capacità di capannone eccesso di calore generato da attività muscolare (teoria calore limite dissipazione [2]), e (b) la loro capacità di digerire il cibo. Quest'ultima alternativa è stata a lungo trascurata, eppure Karasov, Diamante e colleghi hanno dimostrato l'esistenza di strozzature digestivi in ​​una serie di specie, colibrì (ad esempio, Selasphorus rufus
) è l'esempio classico [3], [4]. Ecologicamente, la digestione è un processo fondamentale dal momento che non solo condiziona il destino di singoli organismi, ma anche il flusso di materia ed energia attraverso reti alimentari [5].

Biologicamente, la digestione ha lo scopo di abbattere e assimilando cibo ingerito. Nel tratto digestivo è aiutato da sbattimento meccanico, pH basso, enzimi digestivi, e il simbionte occasionale [6]. La gravità di questo processo dipende in gran parte la consistenza e robustezza del cibo: quando il colibrì di cui sopra si nutre, il nettare è facile da abbattere. All'altro estremo, struzzo ( Struthio struthio
) Il cibo è proverbialmente dura.

In particolare, generalisti e /o spazzini devono essere in grado di digerire una dieta ampia, compreso il cibo Hardy [7 ]. Inoltre, foraggiamento teoria prevede che animali nutriti con alimenti chiazze dovrebbero essere in grado di ingerire grandi quantità e per digerire il più rapidamente possibile [8]. Questo è particolarmente evidente negli uccelli che hanno bisogno di disperdersi nell'aria, anche dopo le più grandi pasti. Un primo esempio di questa strategia si trova in avvoltoi si nutrono di carogne. Queste specie hanno grandi stomaci, e anche molto basso pH dello stomaco (1,5), che gioca un ruolo cruciale in parti dure chimicamente Dissolvere, soprattutto ossa [9]. Un pH di 1-2 è anche ottimale per enzimi proteolitici che giocano un ruolo cruciale nella ripartizione degli alimenti [10]
.

Nel Oceano del Sud, serie di studi hanno affrontato la capacità di predatori marini per acquisire il cibo [11], ma poco si sa circa la loro fisiologia digestiva e potenziali colli di bottiglia digestivi. In uccelli marini, lavoro pionieristico ha dimostrato che qualche preda, in particolare calamari, sono più difficili da digerire rispetto ad altri, che si nutrono di porta Squid per ritardato svuotamento gastrico [12], e che gli uccelli mangiare calamari tendono ad avere tratti più digestivi [13].

Vagando albatros ( Diomedea exulans
), la più grande specie esistenti di uccelli marini, nutrono principalmente di calamari pescati in superficie dell'oceano [14]. Tuttavia la loro dieta non è limitato ai calamari, ma mostra una grande varietà di altre prede come pesci, carogne di uccelli e mammiferi marini, così come scarti della pesca, la cui percentuale varia a seconda siti o fasi della stagione riproduttiva [15] - [18]. Wandering Albatross alimentare si verifica in zone discrete e imprevedibili; uccelli volano per lunghi periodi prima di ingerire grandi calamari o altre prede a intervalli irregolari [19]. La strategia predatoria più redditizia è quindi di ingerire il cibo il più possibile ogni volta disponibili e di passare a un altro patch [20]. Albatross morfologia stomaco riflette questo vincolo evolutivo, con un volume stimato di 3-4 L [21], che permette di uccelli a ingerire oggetti di grandi dimensioni singolo preda fino a 3,2 kg [19], vale a dire oltre il 30% del proprio massa corporea. Dopo questi grandi pasti, albatros vaganti potrebbero avere difficoltà a decollare se le condizioni del vento non sono favorevoli, il che spiega il motivo per cui spesso rimangono sulla superficie dell'oceano per diverse ore [22]. Se non riescono a decollare rapidamente (in caso di vento forte), tale carico cibo supplementare può aumentare i loro costi di volo, aumentando il carico alare [23]. albatros Wandering quindi chiaramente devono elaborare grandi pasti il ​​più rapidamente possibile, una strategia che condividono teoricamente con gli avvoltoi che affrontano simili foraggiamento e dei voli vincoli.

In questo contesto, abbiamo testato l'ipotesi che gli albatros erranti sono avvoltoi del mari, progettati per digerire rapidamente grandi volumi di cibo resistente come calamari, e sono quindi pre-adattati per elaborare rapidamente rifiuti pesca, una risorsa di recente verificano che fornisce grandi quantità di cibo durante un breve periodo di tempo. Per risolvere questo problema, abbiamo effettuato GPS-tracking di vagare albatros in mare, e registrato il loro pH dello stomaco durante e nell'intervallo tra i pasti. Questi livelli di pH sono stati poi confrontati con quelli di altre specie di uccelli marini si nutrono di una grande varietà di tipi di alimenti e con pH avvoltoio stomaco per testare la previsione che vagando il pH dello stomaco albatro è a partire da quella di avvoltoi.

Metodi

etica Dichiarazione

Tutte le procedure scientifiche sono state convalidate dal comitato etico dei francesi Polar Institute (IPEV), sono state condotte secondo le sue direttive e sotto i permessi della riserva Naturelle des Terres Australes e del Comité . de l'Environnement Polaire

Lo studio è stato condotto nel mese di gennaio - marzo 2011 sull'isola Possession (46 ° S, 51 ° E), Crozet arcipelago, Southern Ocean. albatros Wandering sono stati studiati durante l'incubazione, un periodo durante il quale i genitori prendono turni al nido, mentre un partner di foraggi in mare per periodi di pochi giorni a un mese [24]. Gli uccelli sono stati catturati al nido, nel quadro di un programma di monitoraggio a lungo termine del loro comportamento di foraggiamento. Grande cura è stata presa per ridurre al minimo lo stress durante la manipolazione, che è durato < 10 min in tutti i casi. Gli uccelli erano o attrezzata con un registratore di dati GPS per registrare i loro movimenti in mare, o con un data logger per la registrazione di pH pH dello stomaco.

GPS Posizionamento

Abbiamo usato miniaturizzati registratori GPS (I-gotU , mobile Azione Technology Inc, New Taipei City, Taiwan; 44,5 × 28,5 × 13 mm, 20 g vale a dire lo 0,2% della massa del corpo degli uccelli) attaccato con nastro impermeabile alle piume. Gli uccelli sono stati catturati e attrezzata con il GPS dopo che sono stati sollevati dai loro partner e stavano per partire per un viaggio di foraggiamento in mare. Dispositivo e il nastro sono stati rimossi al ritorno alla colonia dopo un singolo viaggio foraggiamento. Questa tecnica è stata utilizzata con successo su questa specie per quasi due decenni [25], senza effetti misurabili sul comportamento, la capacità riproduttiva o la sopravvivenza [26]. I dispositivi sono stati programmati per registrare una posizione GPS ogni 15 minuti tutto il viaggio di foraggiamento. I dati memorizzati sono stati mappati su Google Earth® per illustrare Albatro urlatore in mare home range.

Stomaco pH e temperatura Recordings

Abbiamo studiato il pH dello stomaco e la temperatura utilizzando autonome, registratori miniaturizzati racchiusi in titanio alloggiamento che è stato inghiottito dagli uccelli e rimasto nello stomaco per il tempo della misurazione. I dispositivi utilizzati (pH-metro, Earth & Ocean Technologies, Kiel, Germania, lungo 11 cm, 2 cm di diametro, di massa 80 g cioè lo 0,9% della massa corporea degli uccelli) sono descritti in [27], che forniscono anche tutti necessarie particolari circa la preparazione, procedure di calibrazione e la gestione dei dati. I dispositivi sono stati fissati per registrare pH (precisione 0,02 unità di pH) e temperatura (precisione < 0,1 ° C) ogni dieci secondi. I dati di temperatura sono stati analizzati seguente [21] e [28] in modo da stimare la massa della preda catturato in mare utilizzando l'ampiezza e la durata della caduta di temperatura registrata nello stomaco dopo l'ingestione prede.

La procedura di distribuzione nel campo seguita precedenti indagini condotte nella stessa specie [28], utilizzando dispositivi della stessa massa e dimensioni, che tuttavia registrata solo temperatura stomaco: uccelli furono indotti a ingoiare il pH-metro all'inizio dell'esperimento, e è stato recuperato al termine della misura da vampate di calore allo stomaco, una tecnica che è stata solitamente usata per raccogliere il contenuto dello stomaco di uccelli marini per motivi di studio alimentari [29].

Risultati

GPS- monitoraggio

Abbiamo dotato di un totale di 43 uccelli con registratori GPS. Un dispositivo non raccogliere dati, un secondo stato disperso in mare, e un terzo raccolti solo i dati per 12 ore. Quindi un totale di 40 tracce complete sono state raccolte, per in mare i viaggi compresi tra 3.6 e 21.1 giorni (media 9.3 ± 4.9), durante il quale gli uccelli hanno viaggiato tra 475 e 4507 km (media 3511 ± 2718). Come dimostrato in precedenti lavori, la durata dei viaggi è stato molto variabile, con viaggi che si verificano sulle acque oceaniche, così come oltre il bordo mensola (Fig. 1).

Stomaco temperatura e pH Patterns

Abbiamo dotato di un totale di 5 uccelli con pH-metri. Due individui sono stati dotati per alcune ore al nido nel corso di una fase di test iniziale, mentre tre sono stati dotati, prima di uscire in mare. All'interno di quest'ultimo gruppo, solo un uccello è tornato al nido con il suo pH-metro, gli altri due rigurgitato il dispositivo in mare, qualcosa che si era già verificato in studi precedenti utilizzando registratori di stomaco simili [28], in quanto è i meccanismi naturali con la quale vaganti albatros e altri uccelli marini evacuare parti alimentari non digeribili, come i becchi calamari.

Abbiamo quindi analizzato pH e temperatura registrazioni dello stomaco per tre uccelli. Nel uccello che è andato verso il mare (per un periodo di 7 giorni, Fig. 2), il pH dello stomaco basale era estremamente basso (pH 1,35 ± 0,14), di tanto in tanto in diminuzione a pH 0,51. registrazioni di temperatura parallele indicate ingestione di prede freddo (Fig. 2), che ha stimato di massa era in media di 110 ± 280 g. prede erano a volte di grandi dimensioni, fino a una stima 1.160 g. Dopo l'assunzione di tali elementi di grandi dimensioni, pH dello stomaco forte aumento (fino a pH 4,88), e ri-acidificazione ai livelli basali verificato soltanto entro alcune ore a un giorno (Fig. 2). I due uccelli che hanno soggiornato sul nido e non si nutrono mostrato stabili, livelli molto bassi di pH dello stomaco (media pH 1,50 ± 0,13 rispettivamente e 1,65 ± 0,10,). Questi valori sono in linea con il livello di pH del suolo registrato nel l'uccello che è andato verso il mare, e il pH medio basale era quindi pH 1,50 ± 0,13 in tutti e tre gli uccelli.

Discussione

Utilizzo la prima registrazione del pH dello stomaco mai condotto in una procellaria foraggiamento, abbiamo convalidare la nostra previsione che il pH dello stomaco di albatros vaganti è estremamente basso (Fig. 2). Tale pH basso è molto vicino al pH dello stomaco di riferimento registrato nel bianco-backed grifoni (Fig. 3, [30]), ed è significativamente inferiore rispetto i livelli di pH registrati in una varietà di altre specie di uccelli marini che si nutrono prevalentemente di pesci ed erano studiato in precedenza utilizzando gli stessi miniaturizzati, autonomi pH-metri (Fig. 3).

i nostri risultati sono basati su un campione di dimensioni molto limitate, costituito da una sola registrazione in mare e due per uccelli al nido. Essi dovrebbero essere integrate da ulteriori registrazioni su un maggior numero di uccelli attraverso diverse fasi del ciclo di allevamento e anche tra diverse specie petrel mostrano contrasto preferenze alimentari. Tuttavia, i nostri tre registrazioni mostrano consistenti, estremamente bassi livelli basali di pH di 1,5 in media. Tali parametri fisiologici sono improbabili a mostrare una forte variabilità inter-individuale, e le deviazioni anzi standard per misure di pH dello stomaco condotti in altre specie di uccelli sono all'interno della stessa unità di pH. Siamo quindi certi che le nostre registrazioni dimostrano altamente acide (< 2) il pH dello stomaco a vagare albatros

Tale pH basso favorisce la rapida digestione chimica del cibo ed è anche ottimale per proteolitici cinetica enzimatica [10].. E 'probabile che questa caratteristica fisiologica evoluto in risposta ad una dieta in gran parte composto di calamari, e ad una distribuzione a chiazze di questa risorsa alimentare conseguente grandi pasti frequenti. La strategia di vagare albatros è infatti quello di coprire lunghe distanze rapidamente ea costi contenuti, per aumentare la probabilità di incontrare patch preda disperse la cui distribuzione è imprevedibile [22], [31]. Essi prendono in media un preda ogni 200 km, e qualche preda può essere pesante come 3,2 kg [22], un carico aggiuntivo che aumenta il carico alare e ridurre ottimalità di volo [23], [32]. Come indicato sopra, che spesso rimangono in superficie del mare per diverse ore dopo aver ingerito prede di grandi dimensioni [22]. Questo tempo trascorso sulla superficie del mare, senza l'acquisizione di ulteriore preda probabilmente corrisponde al loro tempo di digestione, un periodo durante il quale basso pH dello stomaco permette loro di elaborare il cibo in fretta, per diventare di nuovo in volo e volano ai più basso possibile i costi energetici [31]. Essere in grado di digerire rapidamente grandi pasti rappresenta un importante vantaggio, riducendo il tempo trascorso in acqua, o costi di volo. Questa strategia è l'equivalente marino a quello di avvoltoi foraggiamento, che rimangono anche a terra dopo pasti abbondanti

Tuttavia, basso pH dello stomaco rappresenta anche un vantaggio strategico per gli uccelli marini che alimentano sui rifiuti della pesca:. Possono assorbire grandi volumi di questa risorsa a chiazze, e digerire li rapidamente. osservazioni dirette intorno alle isole Crozet, Kerguelen condotte da pescherecci con palangari che producono rifiuti (A. Prudor, dati unpubl) mostrano che gli albatros vaganti sono le specie dominanti all'interno multispecie greggi che frequentano le navi da pesca a causa delle loro grandi dimensioni del corpo e il comportamento aggressivo [31 ]. Essi hanno anche il volume dello stomaco sufficiente ingerire grandi quantità di questi rifiuti, ma dopo un pasto abbondante in genere a restare in superficie dell'oceano per diverse ore.

Wandering albatros dalle isole Crozet sono pensati per alimentare in qualche misura rifiuti della palangari che raccolgono austromerluzzo ( Dissostichus eleginoides
), ma la quantità di rifiuti pesca che in realtà consumano resta da stabilire, così come l'incidenza di questa risorsa alimentare artificiale su uccelli marini apparente fitness. In effetti, i rifiuti della pesca sono generalmente vantaggioso per gli uccelli marini per pulizia [33], ma in alcuni casi si misero trappole ecologiche e diminuiscono il successo riproduttivo [34].

Riconoscimenti

Siamo grati a tutti i partecipanti di il 48 ° Crozet squadra svernamento, in particolare Maxime Loubon, Anaëlle Atamaniuk, Simon-Pierre Babski e Jérémy Tornos per il loro aiuto dedicato durante il lavoro sul campo. Molte grazie anche a Emilie Tew Kai e Bénédicte Martin per l'informatica e l'assistenza illustrativo.

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