Testtömeg és lipid változások szaporodó és nem szaporodó fekete medvék (Ursus Americanus) hibernálásával

Társszerkesztő Ronald D. Gettinger volt.

HJ Harlow, T. Lohuis, RG Grogan, T. D I. Beck, Testtömeg és lipidváltozások a szaporodó és nem szaporodó fekete medvék hibernálásával (Ursus Americanus), Journal of Mammalogy, 83. évfolyam, 4. szám, 2002. november, 1020. oldal 1025, 2.0.CO; 2 "> https://doi.org/10.1644/1545-1542 (2002) 083 2.0.CO; 2

Absztrakt

Ez a Sziklás-hegység 3 vizsgálati területéről származó nőstény fekete medvékkel végzett tanulmány kimutatta, hogy a kora télen diapause állapotban lévő vemhes nőknél körülbelül 89% -kal nagyobb a zsírraktárak száma, mint a nem szaporodó nőknél, akik hibernálódtak. A zsír a teljes laktációs és terhességi energia 92% -át adta. A zsírvesztés aránya (g/nap) 37% -kal volt magasabb, a fehérjevesztés körülbelül 2,4-szer nagyobb a reproduktív nőknél, mint a nem szaporodó nőknél. A téli szaporodás költségei, beleértve a vemhességet és a szoptatást, 1432 kJ/nap volt 2 fiatal termeléséhez. Noha a szaporodás megnövekedett fehérje lebontást igényelt, a teljes fehérje veszteség aránya viszonylag kicsi volt, valószínűleg a beültetés rövid időszaka és a karbamid rendkívüli hidrolizáló képessége miatt.

A fekete medvék (Ursus americanus) egyedülálló telelési stratégiát mutatnak be. Ezek az állatok enyhe hipotermia állapotban maradnak, és úgy gondolják, hogy nem mutatnak erőszakos borzongást vagy nem remegő termogenezist, és nem vesznek részt időszakos izgalomban, amely jellemző a kisemlős hibernátorokra (Nelson et al. 1973). A fehérje egy fő energiaszubsztrátum, amelyet a kisemlősök a hibernálásból származó időszakos izgalom során használnak (Yacco 1983). Mivel a medvék ritkán ébresztenek, előfordulhat, hogy nincs hasonló fehérje katabolizmusuk. Ezenkívül a medvék konzerválják a sovány szöveteket karbamid hidrolizálásával és a nitrogén felhasználásával új aminosavak szintetizálásához (Barboza et al. 1997; Lundberg et al. 1976; Tinker et al. 1998). Ennek eredményeként a medvék megvédhetik a fehérjeszöveteket, és nagyobb mértékben függnek a zsírtartalékoktól, mint más hibernátorok. A fekete medvék egyedülállóak a hibernátorok körében abban is, hogy júniusban és júliusban párosodnak, novemberben és decemberben beültetik őket (Kordek és Lindzey 1980), januárban szülnek (Alt 1983). Ezután a fiatal ápoló a barlangban áprilisig (Alt 1982) vagy májusig (T. D. I. Beck, litt.). Így a fekete medvék magas szaporodási energiaigényt fejeznek ki, miközben hibernált állapotban vannak és éheznek.

Kevés információ áll rendelkezésünkre a szabadon levő, hibernált medvékben található zsír- és fehérjetárolók lerakódásáról és felhasználásáról, különösen a nőstény nőstényekben. A jelentett légzési hányados értékek és a telelő medvék triglicerid koncentrációi a plazmában arra utalnak, hogy a zsír az energiatermelés elsődleges szubsztrátja (Nelson 1973, 1980). Noha fogságban tartott fekete medvékről végeztek vizsgálatokat (Farley és Robbins 1995; Hellgren és mtsai 1990; Oftedal és mtsai 1993), szabadon mozgó medvékről kevés ismeretes a vemhesség és a laktáció fenntartásához szükséges energia mennyisége télen vagy télen. az anyai fehérje és zsír aránya a fiatalok sikeres előállításához szükséges. A hibernáló szaporodó és nem szaporodó medvék energia- és tápanyagigényének ismerete fontos a téli túlélés megértéséhez, valamint az élelmiszer-hozzáférhetőségen és a tavaszi kelési körülményeken alapuló kezelési döntések megfogalmazásához.

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy beszámoljon a zsírban és a sovány szövetben bekövetkezett veszteségről, valamint az energiaigényről a természetes hibernáló nőstény fekete nőstény medvék termeléséhez. Ezeket a megállapításokat össze akartuk hasonlítani a fogságban tartott medvékkel végzett vizsgálatok eredményeivel is, amelyek gyakran további külső ingert kapnak.

Anyagok és metódusok

Mértük a testzsírt és kiszámítottuk a fehérjetartalmat 4 nőstény fekete medve csoportra 3 vizsgálati területről. Nyár folyamán 22 felnőtt és 2 szubadult nőstényt fogtak el szövött fém ketreccsapdákkal (2x1,5x1,5 m), és rádió-telemetriás gallérokkal szerelték fel őket (150–160 MHz, Advanced Telemetry Systems, Isanti, Michigan). A 2 szubadult nő testtömege nem különbözött a többi nem reproduktív nőstől (t = −0,697, d.f. = 10, P = 0,5). Az egyes medvéket az üregükig követték, összehasonlítás céljából kora télen, majd késő télen megmérték. Az e három területről származó medvék sem fehérje-, sem zsírtartalmukban nem különböztek szignifikánsan (F = 2,942, d.f. = 2, P = 0,075). Ennek eredményeként ezt a 24 nőstényt egyesítették, hogy reprodukciós és nem reproduktív állapotban lévő medvék csoportjait képviseljék, függetlenül a befogás helyétől. A szaporodási állapotot olyan állapotként definiáljuk, amely magában foglalja a diapauát, a beültetett terhességet és a laktációt kb. 120 nap alatt november 2. és március 2. hete között.

Öt reproduktív nőst és 1 nem szaporodó nőstényt mértek 1995–1996 során az Uncompahgre-fennsíkon, a coloradói Grand Junction-től délnyugatra (38 ° 49′46 ″ É, 108 ° 30′09 ″ W). Négy nem szaporodó nőstényt mértek a Wyoming délkeleti részén található Havas-hegységben 1996–1997 során (41 ° 11′09 ″ É, 106 ° 08′00 ″ W). Hat nonreprodukciós és 2 reproduktív nőst mértek Colorado Közép-Park területén a kontinentális szakadaltól délnyugatra (40 ° 02′30 ″ É, 105 ° 55′30 ″ W) 1997–1998 során, valamint 5 reproduktív nőstényt és 1 nem szaporodó nőstényt. ugyanarról a területről mértek 1998–1999-ben.

Feltételezzük, hogy a fehérje a sovány testtömeg 22,3% -át teszi ki (Farley és Robbins 1994). A zsír- és az izomfehérje energiatartalmához 39,3, illetve 23,6 kJ/g konstansokat használva (Blaxter 1989) a testösszetétel változását energiaegységekké alakítottuk át. A varianciaanalízist alkalmazták a vizsgálati területek közötti különbségek tesztelésére, és az interakciót többször összehasonlították Tukey-tesztekkel. A kora tél testtömegét, zsír- és fehérjetartalmát, valamint a reproduktív és nem szaporodó medvék zsír- és fehérjehasználatának arányát Student's t-teszttel hasonlítottuk össze. A szignifikanciát P ≤ 0,05 értékre állítottuk be.

Eredmények

A szaporodó nőstények 2 almát hoztak létre minden alomban. Ezek a nőstények kora télen szignifikánsan nagyobb súlyúak voltak (89,9 kg az 59,9 kg-hoz képest; t = −3,82, d.f. = 22, P 1. ábra). A reproduktív nőstények napi összes energiafelhasználása szignifikánsan magasabb volt (4946 kJ/nap a 3514 kJ/naphoz képest; t = −2,05, d.f. = 22, P = 0,05), mint a nem szaporodó nőkénél (1. táblázat). A télen a szaporodó medvék által felhasznált összes energia körülbelül 92% -át a zsír biztosította (1. táblázat). Annak ellenére, hogy a fehérje a zsírhoz képest kisebb energiaszubsztrát volt (1. táblázat), a szaporodó medvék több mint kétszer akkora fehérje mennyiséget (15,5 versus 6,5 g/nap) használtak fel, mint a nem szaporodó medvék.

Szabadon élő, hibernált fekete medvék (Ursus americanus) szaporodó (n = 12) és nem szaporodó (n = 12), szabadon élő, hibernált fekete medvék teljes napi energiafelhasználása és napi energiafelhasználása. A szaporodó nőstények szignifikánsan magasabbak voltak (P Alt 1982; Kordek és Lindzey 1980). Tehát a vemhes és szoptató nőstény fekete medvéknek elegendő zsír- és fehérjetartalommal kell rendelkezniük ahhoz, hogy kielégítsék saját igényeiket és a fiatalok fejlődésének szükségességét ebben a hosszan tartó böjtben. Korábbi laboratóriumi és tartási vizsgálatok fekete medvékről dokumentálták, hogy a reproduktív nőstények nagyobb mértékben használják fel a fehérjét és a zsírt. De ezek a tanulmányok általában természetellenes étrenddel, rendellenes tevékenységi szokásokkal és potenciális zavarokkal társulnak, amelyek megváltoztathatják a téli energiafelhasználás szokásos szokásait. A jelen tanulmányt szabadon élő, szaporodó és nem szaporodó állatokon végezték természetes sűrűségükön belül, hogy összehasonlító számot nyújtsanak a nőstény fekete medvék téli szaporodásának költségeiről.

A kora-téli testtömeg és az energia tárolja a nem szaporodó és szaporodó medvéket

A fogságban tartott, nem szaporodó fekete medvék testzsírtartalma a kora tél folyamán a teljes testtömeg 31% -a (Farley és Robbins 1995) és 45% -a (Lundberg et al. 1976) között van, ami összehasonlítható a 28% -kal. itt szabadon mozgó medvékről számoltak be. A reproduktív nőstény fekete medvék testtömege ebben a vizsgálatban körülbelül 50% -kal nagyobb, mint a nem szaporodó nőstények tömege. Ez hasonló a fekete medvékről (Samson és Huot 1995) és a jegesmedvékről (Atkinson és Ramsay 1995) készített egyéb terepi vizsgálatokban közölt értékekhez. De a barna medvék nem mutatják ezt a különbséget (Hilderbrand et al. 2000). A szaporodó nőstények további testtömege energiatárolókat képvisel, amelyek segíthetik a fiatalok termelését. Itt megmutatjuk, hogy a kora-téli testtömeg 30 kg-os különbségéből 50% -ot a nagyobb zsírtartalék (15 kg), 11% -át pedig több fehérje (3,3 kg) eredményez. Érdekes módon a medvék őszi hiperfágiai periódusa egybeesik a blasztociszta letartóztatásának szaporodási állapotával, amikor a vemhes nőknél nagyon kevés további energiaigény van. Ezért ebben az időszakban változásoknak kell lennie a vemhes nők étvágyának és a testzsír beállítási pontjának hipotalamusz-szabályozásában (Mrosovsky és Powley 1977), amelyek energiája nem arra irányul, hogy többet fogyasszanak, és további tartalékokat szereznek a későbbi igények kielégítésére.

A téli testtömeg és az energiaveszteség aránya a nem szaporodó fekete medvék által

A nem szaporodó nőstények télen történő testtömeg-csökkenése tükrözi a medvék hibernálás alatti alapigényét. A telelő, nem szaporodó, fogságban tartott fekete medvék által a testtömeg-vesztésre vonatkozóan jelentett értékek (70–310 g/nap) jelentősen eltérnek (Craighead et al. 1976; Hellgren et al. 1990; Maxwell et al. 1988; Watts 1990). De a napi 115,5 g/nap érték nagyon közel áll Farley és Robbins (1995) által fogságban tartott medvékre és 70–100 g/nap értékre a vadon élő nem szaporodó fekete medvékre vonatkozóan (Craighead et al. 1976; Samson és Huot 1995; Tietje és Ruff 1980).

A fekete medvék napi téli zsírvesztésének egyetlen vizsgálatát fogságban tartott medvékkel vagy szimulált modellekkel végezték. Maxwell és mtsai. (1988) megállapította, hogy egy központosított elektromos tekerccsel fűtött, összecsukott medve alakú, 75 kg-os szimulált gömb alakú modell felhasználható a hőveszteség becslésére, ami viszont télen extrapolálható a zsírhasználatra. Kiszámították, hogy egy 75 kg-os medve körülbelül 135 g zsírt veszít el naponta. Ezzel szemben egy élő, nem szaporodó medve ugyanabban a mesterséges odúban napi 65 g zsírt vesztett. Ezek az értékek a 85 g/nap zsírtartalmat (1. ábra) jelentik ebben a cikkben 12 nem szaporodó nőstény medvére természetes sűrűségükben.

Testtömeg-, zsír- és fehérjeveszteség a reproduktív nőstényeknél: a vemhesség és a laktáció költsége

Sok olyan mechanizmus, amely lehetővé teszi a fehérje megőrzését a medvék áttelelésével, különösen fontos lenne a reproduktív nőstények számára. Először is, amint azt korábban említettük, nagyon rövid implantációs periódusuk van (ez alatt a fehérje erősen használt szubsztrátum). Ezenkívül Nelson és mtsai. (1983) és Barboza és mtsai. (1997) azt találták, hogy a fehérje folyamatosan lebomlik a denning során, de a karbamidból származó nitrogén hatékonyan visszavezethető plazmafehérjékké. Ennek eredményeként a tömegvesztés elsősorban a téli szaporodás során a zsírvesztésnek és nem a fehérje veszteségnek köszönhető (Maxwell et al. 1988; Nelson et al. 1983; Tinker et al. 1998). Érdekes módon Oftedal et al. (1993) szerint, ha egy szoptató nő beveszi a fiatalok vizeletét és ürülékét, akkor körülbelül annyi vizet és körülbelül a tejben elvesztett nitrogén felét nyeri vissza, ami fokozhatja más fehérjetartó folyamatokat.

E tanulmány eredményei adatokkal szolgálnak a szabadon élő fekete medvék által a fiatalok által termelt zsír és fehérje anyai költségeiről, amelyek növelik a fogságban tartott medvékkel kapcsolatos vizsgálatokat. Noha a fehérjekiadás több mint kétszeresére nő a reproduktív medvékben, korábbi tanulmányaink szerint nem elsősorban vázizmokból származik (Harlow és mtsai 2001; Tinker és mtsai 1998). Jelenleg a labilis fehérjetartalékok forrását vizsgáljuk a nem vázizomzatban, beleértve a szérumalbumint és az izomkollagént, valamint a szerv és a bél simaizomzatát.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a tanulmányt a Nemzeti Tudományos Alapítvány (EPS 9514105), a Nemzeti Repüléstechnikai és Űrügyi Hivatal Wyoming Űrtámogatási Konzorcium és a Colorado Wildlife Division támogatta. Köszönetet mondunk L. Willmarthnak, D. Tinkernek, M. Hookernek, C. Jamisonnak és sok önkéntesnek, akik a terepen kísértek minket a medvék kezelésében.