Plos ONE: Vultures of the Seas: Hyperacidic želodcev v Wandering albatrosov kot prilagoditev razpršene vire hrane, vključno z ribiškimi Wastes

Povzetek

Živali so primarno omejena z njihovo sposobnost za pridobivanje hrane, še prebavni uspešnosti tudi pogoji pridobivanje energije, in na koncu fitnes. Optimalna teorija paše napoveduje, da naj bi organizmi hranjenje na neenotno sredstva povečajo svoje hrane kupe v vsaki zaplati, in bi morala prebaviti te obremenitve hitro zmanjšati potne stroške med živila obliži. Testirali smo napoved visoke prebavnega predstav v tava albatrosov, ki lahko zaužijejo plen do 3 kg, in se hranijo z zelo razpršene vire hrane po vsej južni ocean. GPS-sledenje 40 tava albatrosov iz Crozet otočja v fazi inkubacijske potrdili pašo premike med 475-4705 km, ki dajejo ptice dostop do različnih plena, vključno z ribiškimi odpadki. Poleg tega je miniaturna, avtonomnih snemalniki podatkov, danih v želodcu treh ptic, smo izvedli prvič v zgodovini meritev želodčnega pH in temperature v procellariformes. Te so razkrile presenetljivo nizke pH vrednosti (v povprečju 1,50 ± 0,13), kar je bistveno manj kot v drugih morskih ptic, in primerljive s tistimi jastrebi hranijo z mrhovino. Takšno nizko želodec pH daje tava albatrosov strateško prednost, saj jim omogoča hitro kemično razgradnjo zaužite hrane in zato hitro prebavo. To je koristno za hranjenje na neenotno, naravnega plena, temveč tudi na ribiških odpadkov, ki bi lahko bili pomemben dodaten vir hrane za potepanje albatrosov

Navedba. Grémillet D, Prudor A, le Maho Y, Weimerskirch H ( 2012) Vultures of the Seas: Hyperacidic želodcev v Wandering albatrosov kot prilagoditev razpršene vire hrane, vključno z ribiškimi odpadkov. PLoS ONE 7 (6): e37834. doi: 10,1371 /journal.pone.0037834

Urednik: Hans-Ulrich Peter, Inštitut za ekologijo, Nemčija

Prejeto: 12. marec 2012; Sprejeto: 25. april, 2012; Objavljeno: 6. junij 2012

Copyright: © 2012 Grémillet et al. To je odprtega dostopa članek razširja pod pogoji Creative Commons Attribution License, ki omogoča neomejeno uporabo, distribucijo in razmnoževanje v katerem koli mediju, pod pogojem, da prvotni avtor in vir knjižijo

Financiranje:. Ta študija je bil financiran s Centre National de la Recherche Scientifique in francosko Polar Inštitut Paul-Emile Victor (program 109). Med financerji imel nobene vloge pri oblikovanju študije, zbiranje in analizo podatkov, sklep, da se objavi, ali pripravi rokopisa

nasprotujočimi si interesi.. Avtorji so izjavili, da ne obstajajo konkurenčni interesi

Uvod

sposobnost živali, da preživijo in se razmnožujejo v določenem okolju se pogosto obravnava kot predvsem omejena s pridobivanjem energije (presnove teorijo ekologije [1]). Vendar pa se pojavita dve dodatni ozka grla: (a) njihova sposobnost, da shed odvečno toploto, ki jo mišične aktivnosti (toplotna meja Odvajanje teorije [2]), in (b) njihova sposobnost za prebavo hrane. Slednja alternativa že dolgo zanemarjeno, še Karasov, Diamond in sodelavci dokazali obstoj prebavnih ozkih grl v seriji vrst, kolibriji (npr Selasphorus rufus
), ki je klasičen primer [3], [4]. Ekološko, prebava je temeljni proces, saj ne samo, da ni pogojevala usodo posameznih organizmov, pa tudi pretok snovi in ​​energije preko prehranjevalnih spletov [5].

Biološko, prebava služi namenu zrušijo in sprejemanje zaužito hrano. V prebavnem traktu je podprto z mehanskim pinjenjem, nizek pH, prebavnih encimov, in občasno simbiotskimi [6]. Resnost tega procesa v veliki meri odvisna od teksture in trdnost hrane: ko je omenjeni ptičjo hrano, nektar je težko razčleniti. Na drugi skrajni, noja ( Struthio Struthio
) hrana je pregovorno težko.

Še posebej, generalisti in /ali lovilci morajo biti sposobni prebaviti široko prehrano, vključno težki hrani [7 ]. Poleg tega je iskanje hrane teorija predvideva, da morajo biti živali za krmljenje na neenotno hrano lahko zaužil velike količine, in jih v najkrajšem možnem času prebavo [8]. To je še posebej izrazito pri pticah, ki morajo postati v zraku, tudi po največjih obrokov. Odličen primer te strategije je na voljo v jastrebi hranijo z mrhovino. Te vrste imajo velike trebuhe, in tudi zelo nizko želodec pH (1,5), ki igra ključno vlogo pri kemično raztapljanje trdih delov, še posebej kosti [9]. PH vrednosti od 1 do 2 tudi optimalna za proteolitičnih encimov, ki igrajo ključno vlogo pri razdelitvi hrane [10].

V Južnem oceanu, ki so vrsto študij obravnavala sposobnosti morskih plenilcev za pridobivanje hrane [11], vendar je le malo znanega o njihovem prebavnem fiziologije in morebitnih prebavnih ozka grla. V morskih ptic, pionirsko delo je pokazala, da je v določenem lignje, so nekatere plen težje prebavljiva, kot drugi, ki se hranijo z lignji vodi do zakasnelo praznjenje želodca [12], in da se ptice jedo lignje imajo ponavadi več prebavni trakt [13].

Wandering albatrosov ( Diomedea exulans
), največja obstajali morske ptice vrste, predvsem krme na lignje, ujetih na površini oceana [14]. Vendar pa je njihova prehrana ni omejena na lignje, ampak kaže veliko različnih drugih plen, kot so ribe, črna morskih ptic in morskih sesalcev, kot tudi ribiške odpadkov, katerih delež se spreminjajo glede na straneh ali fazah parjenja [15] - [18]. Tava albatros živilo pojavlja v diskretni in nepredvidljivih obližev; ptice letijo za dalj časa pred zaužitjem velike lignje ali drugo žrtev v neenakomernih razmikih [19]. Najbolj dobičkonosna predatorske strategije je torej zaužiti toliko hrane, kot je mogoče, kadar so na voljo, in da se premaknete na drugo obliž [20]. Albatross želodec morfologija kaže to evolucijsko omejitev, z ocenjeno količino 3-4 L [21], ki omogoča ptice zaužijejo velike single plen postavke do 3,2 kg [19], se pravi več kot 30% lastne telesne mase. Po teh velikih obrokov, tava albatrosov imajo lahko težave na vzlet, če so vetrovne razmere niso ugodne, kar pojasnjuje, zakaj pogosto ostanejo na oceansko površino za več ur [22]. Če jim ne uspe hitro vzlet (in močnega vetra), se lahko taka dodatna obremenitev hrana poveča stroške letenja s povečanjem obremenitvi [23]. Tava albatrosov zato jasno morajo obdelati velikih obrokov, kakor hitro je mogoče, strategijo, ki so teoretično delijo z jastrebi, ki se srečujejo s podobnimi iskanje hrane in letenja omejitev.

V tem kontekstu smo testirali hipotezo, da so tava albatrosov jastrebi iz morja, ki je namenjen za hitro prebaviti velike količine težki hrani, kot so lignji, in so zato vnaprej prilagojen za hitro obdelavo ribolovnega odpadkov, je v zadnjem času pojavljajo vir, ki zagotavlja večje količine hrane v kratkem časovnem obdobju. Za rešitev tega vprašanja, smo izvedli GPS-sledenje tava albatrosov na morju in med posneli v želodcu pH, in v času med dvema obrokoma. Ti pH vrednosti smo nato primerjali z drugimi vrstami morskih ptic, ki se hranijo na različnih vrst hrane in jastreb želodčni pH preizkusiti napovedi, da je popotovanje albatros želodcu pH tako nizko, kot je mrhovinarjev.

Metode

Etika Izjava

Vsi znanstveni postopki so potrjeno z etiko francoske Polar inštituta (IPEV), so bile izvedene v skladu s svojimi smernicami in pod dovoljenj z rezervo Naturelle des Terres Australes ter Comité . de l'Environnement Polaire

raziskava je bila izvedena v obdobju januar - marec 2011 na posest otoka (46 ° S, 51 ° E), Crozet arhipelagu, južnem oceanu. Tava albatrosov so raziskovali, medtem ko inkubacijo, rok, v katerem starši sprejmejo premike v gnezdo, medtem ko a partnerske voluminozna krma na morju za obdobje nekaj dni na mesec [24]. Ptice so bile ujete v gnezdu v okviru dolgoročnega programa za spremljanje njihovega vedenja pašo. Velika pozornost je bila, da se zmanjša stres pri rokovanju, ki je trajala < 10 min v vseh primerih. Ptice so ali opremljeni z zapisovalnikom podatkov GPS za snemanje njihovega gibanja na morju, ali z logger pH podatkov za snemanje želodec pH.

SDL

Uporabili smo miniaturno GPS snemalniki (i-gotU , Mobile Action Technology Inc, New Taipei City, Tajvan, 44,5 x 28,5 x 13 mm, 20 g oziroma 0,2% ptica telesne mase), pritrjena z vodoodpornim trakom s perjem. Ptice so bile posnete in opremljeni z GPS, potem ko so bili razrešeni s svojim partnerjem in je bilo približno za odhod na pašo potovanje na morju. Naprava in trak so odstranili ob povratku v koloniji po enotnem pašo potovanje. Ta tehnika je bila uspešno uporablja te vrste že skoraj dve desetletji [25], brez merljivih učinkov na vedenje, sposobnosti razmnoževanja ali preživetja [26]. Naprave so programirani zabeležil GPS položaj vsakih 15 min po vsej pašo potovanja. Shranjeni podatki so preslikajo na Google Earth® za ponazoritev tava Albatross na morju domačo vrsto.

želodcu pH in temperature posnetkov

smo študirali v želodcu pH in temperaturo s pomočjo avtonomnih, miniaturnih snemalniki zaprte v titana ohišje, ki je bila zaužije ptic in ostal v želodcu za čas meritve. Naprave, ki se uporabljajo (pH-meter, Earth & Ocean Technologies, Kiel, Nemčija, 11 cm, 2 cm v premeru, masa 80 g oziroma 0,9% ptica telesne mase) so v celoti opisani v [27], ki zagotavlja tudi vse potrebne podrobnosti o pripravi, kalibracijskih postopkov in obdelave podatkov. Naprave so bile določene za snemanje pH (natančnost 0,02 pH enote) in temperature (natančnost < 0,1 ° C), vsakih deset sekund. Podatki temperature so bili analizirani naslednji [21] in [28], tako da se oceni mase plena, ujetih na morju, z amplitude in trajanja padec temperature, zabeležene v želodcu po plen zaužitju.

Postopek uvajanja na tem področju tesno sledi prejšnje preiskave, ki se izvajajo v istih vrst [28], z uporabo naprave iste mase in velikosti, ki pa kljub temu zabeležili le temperatura želodec: Ptice so bile povzročene pogoltniti pH-meter na začetku poskusa, in je izločilo na koncu merjenjem z želodčno zardevanje, tehniko, ki je bila rutinsko uporablja za zbiranje želodčne vsebine morskih ptic za prehranskih študij [29].

Rezultati

GPS- sledenje

smo opremili skupno 43 ptic z GPS rekorderje. Ena naprava ni zbiranja podatkov je bila druga izgubljena na morju in tretji zbrali le podatke za 12 ur. Zato smo zbrali skupno 40 popolnih skladb, za na morju potovanja med 3.6 in 21.1 dni (povprečno 9,3 ± 4,9), v katerem ptice potoval med 475 in 4507 km (povprečna 3511 ± 2718). Kot se je pokazalo v prejšnjem delu, je bilo trajanje potovanj zelo spremenljiva, z izleti, ki se pojavljajo kot oceanskih vodah, kot tudi čez polico rob (sl. 1).

Želodec temperature in pH Patterns

opremili smo skupaj 5 ptic s pH-metra. Dva posamezniki so bili opremljeni za nekaj ur na gnezdo v začetni fazi testiranja, medtem ko so bili trije opremljeni, preden gre na morje. V slednji skupini je samo ena ptica je vrnil v gnezdo s svojo pH-meter, ostali dve izpljune naprave na morju, nekaj, kar je že prišlo v predhodnih študijah, ki uporabljajo podobne želodčne drvar [28], saj je naravni mehanizmi s katerimi tava albatrosov in druge morske ptice, evakuirati neprebavljive dele hrane, kot so lignji kljuna.

zato smo analizirali na želodcu pH in temperature posnetke za tri ptice. V ptica, ki je šel na morje (za obdobje 7 dni, sl. 2), je bazalna želodcu pH izjemno nizka (pH 1,35 ± 0,14), občasno zmanjšuje pH 0,51. Vzporedni posnetki temperature navedeno zaužitje hladne plena (sl. 2), ki je ocenjena masa je bila v povprečju 110 ± 280 g. Plena so občasno velika, do ocenjeni 1160 g. Po zaužitju takih velikih predmetov, želodec pH močno povečalo (do pH 4,88), in ponovno zakisljevanja na izhodiščno raven prišlo le v nekaj urah za en dan (sl. 2). Dve ptice, ki so ostali na gnezdo in ne krme pokazala stabilne, zelo nizko raven trebuh pH (povprečna pH 1,50 ± 0,13 in 1.65 ± 0.10, v tem zaporedju). Te vrednosti so v skladu z ravnijo tal pH zabeležena v ptico, ki je šel na morje, povprečna izhodiščna pH je torej pH 1,50 ± 0,13 v vseh treh ptic.

Pogovor

Uporaba prvi želodec pH snemanje vedno poteka v iskanje hrane PETREL, smo preverili našo napoved, da je želodec pH tava albatrosov zelo nizka (sl. 2). Tak nizek pH, je zelo blizu izhodiščne želodcu pH zabeležena v belo-backed beloglavi jastrebi (sl. 3, [30]), in je bistveno nižja od ravni pH, zapisanih v številnih drugih vrst morskih ptic, ki se večinoma hranijo z ribami in so bili prej raziskovali uporabo enakih miniaturnih, avtonomnih pH-metra (sl. 3).

Naše ugotovitve temeljijo na zelo omejeno velikostjo vzorca, sestavljen iz ene same snemanja na morju in dva za ptice v gnezdu. Jih je treba dopolniti z dodatnimi posnetki v večjem številu ptic v različnih fazah vzreje cikla in tudi v različnih vrstah PETREL prikazujejo kontrastni prehranjevanju. Vendar pa naši trije posnetki kažejo, skladne in zelo nizko raven izhodiščne vrednosti pH 1,5 v povprečju. Takšne fiziološki parametri so verjetno pokazati močno med posamezniki in tudi standardni odkloni za želodec pH meritev, opravljenih na drugih vrst ptic znotraj iste enote pH. Zato smo prepričani, da naši zapisi kažejo, zelo kisel (< 2) v želodcu pH v tava albatrosov

Tako nizek pH podpira hitro kemično prebavo hrane in je tudi optimalna za proteolitičnih encimov kinetično [10].. Verjetno je, da je ta fiziološki lastnost razvil kot odgovor na dieti pretežno sestavljen iz lignjev in na neenotno distribucijo tega vira za živila, ki izhajajo iz velikih redkih obrokov. Strategija tava albatrosov je res, da velike razdalje hitro in z nizkimi stroški, da se poveča verjetnost, da se naleti razpršene plen lise, katerih porazdelitev je nepredvidljivo [22], [31]. Lovijo v povprečju en plen vsak 200 km, in nekateri plen je lahko tako težka kot 3,2 kg [22], dodatno obremenitev, ki povečuje krili nakladanje in zmanjšanje optimalnost letenja [23], [32]. Kot je navedeno zgoraj, so pogosto ostanejo na morski gladini nekaj ur po zaužitju velikih plena [22]. Ta čas, porabljen na morski gladini ne zajame dodatne plen verjetno ustreza njihov čas prebave, obdobje, v katerem nizko želodec pH jim omogoča obdelavo hrane hitro, da spet v zraku in letijo na najnižjo možno energetskih stroškov [31]. Biti sposoben prebaviti hitro velikih obrokov predstavlja pomembno prednost z zmanjšanjem časa, porabljenega na vodi, ali stroškov letenja. Ta strategija je morski enaka tisti, ki pašnega jastrebov, ki ostajajo tudi na terenu po velikih obrokov

Vendar, nizko želodec pH predstavlja tudi strateško prednost za morske ptice, ki se hranijo na ribiških odpadkov. Lahko velike količine te neenotno vira, in jih hitro prebavo. Neposredna opazovanja okoli Crozet-Kerguelenovimi otokov, ki se izvajajo s parangalom, ki proizvajajo odpadke (A. Prudor, unpubl podatkov), kažejo, da tava albatrosov prevladujoča vrsta v multi-vrste jat, ki obiskujejo ribiška plovila, ki zaradi svoje velikosti telesa in agresivnega vedenja [31 ]. Imajo tudi zadostno količino želodčne da zaužijejo velike količine teh odpadkov, vendar je po obilnem obroku pa ponavadi ostanejo na površini oceana za nekaj ur.

tava albatrosov iz Otočje Crozet so mislili, da se hranijo do neke mere odpadki iz parangalkami nabiranje patagonske zobate ( Dissostichus eleginoides
), vendar je količina ribiškega odpadkov, ki jih dejansko porabijo je treba še določiti, kot tudi pojavnost tega umetnega vira hrane na morske ptice očitno fitnes. Dejansko ribiški odpadki so splošno koristne za lovljenju morskih ptic [33], vendar v nekaterih primerih so postavili ekološke pasti in zmanjšuje reproduktivno uspeh [34].

Priznanja

Hvaležni smo vsem udeležencem 48. Crozet prezimovanje ekipa, predvsem Maxime Loubon, Anaëlle Atamaniuk, Simon-Pierre Babski in Jérémy TORNOS za njihovo namensko pomoč v času terenskega dela. Najlepša hvala tudi Emilie Tew Kai in Bénédicte Martin za računalništvo in simbolične pomoči.

• Plos ONE: Fibroblastni Growth Factor 10-Fibroblastni Growth Factor Receptor 2b posredovana signalizacija ni potrebna za odrasle žleznega trebuhu Homeostazo
• Plos ONE: H. pylori seropozitivnosti preden dobi 40 in posledično tveganje za raka na želodcu:? Vpogled v pravi odnos