PLoS ONE: Vultures of the Seas: Hyperacidic Vatsa sisään Wandering Albatrossit kuin mukauttamista Hajautettu Food Resources, kuten kalatalous Wastes

tiivistelmä

Eläimet ensisijaisesti rajoittaa niiden kykyä hankkia ruokaa, mutta ruoansulatuskanavan suorituskyky myös edellytykset energian hankinta, ja lopulta kunto. Optimaalinen juurikasvit teoria ennustaa, että organismit käyttävät ravinnokseen hajanaisia ​​voimavaroja tulee maksimoida elintarvikkeiden kuljetukset kussakin laastari, ja tulisi sulattaa nämä latautuu nopeasti minimoida matkakustannuksia elintarvikeviranomaisten laastaria. Testasimme ennusteet ovat ruoansulatuskanavan suorituskyvyn vaeltelu albatrosseista, jotka voivat niellä saalis jopa 3 kg, ja syövät hyvin hajallaan ravintovarat Juutinrauman eteläisen valtameren. GPS-seuranta 40 vaeltava albatrossien päässä Crozet saaristosta hautomoaikana vaiheessa vahvistivat foraging liikkeitä välillä 475-4705 km, jotka antavat linnut pääsyn erilaisiin saalista, mukaan lukien kalastustuotteet jätteet. Lisäksi käytetään pienoiskoossa, autonominen tallentimet sijoitetaan vatsassa kolme lintua, suoritimme aikojen ensimmäinen mittaukset mahan pH ja lämpötila procellariformes. Nämä paljastivat yllättävän alhainen pH-arvoja (keskiarvo 1,50 ± 0,13), selvästi vähemmän kuin muissa merilintuja, ja verrattavissa korppikotkat ruokkimassa raatoja. Näin alhainen mahan pH antaa vaeltava albatrossia strateginen etu, koska se mahdollistaa niiden nopean kemiallisen jakautuminen nautitaan ruokaa ja siksi nopeaa ruoansulatusta. Tämä on hyödyllistä ravinnokseen hajanaista, luonnon saalista, mutta myös kalastus- jätteitä, jotka saattavat olla tärkeä ylimääräinen ruoka resurssi vaeltava albatrosseja.

Citation: GREMILLET D, Prudor A, le Maho Y, Weimerskirch H ( 2012) Vultures of the Seas: Hyperacidic Vatsa sisään Wandering Albatrossit kuin mukauttamista Hajautettu Food Resources, kuten kalatalous jätteet. PLoS ONE 7 (6): e37834. doi: 10,1371 /journal.pone.0037834

Editor: Hans-Ulrich Peter, Institute of Ecology, Saksa

vastaanotettu: 12 maaliskuu 2012; Hyväksytty: 25 huhtikuu 2012; Julkaistu: 06 kesäkuu 2012

Copyright: © 2012 GREMILLET et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Tämä tutkimus rahoittivat Centre National de la Recherche scientifique ja Ranskan Polarinstitutt Paul-Emile Victor (ohjelma 109). Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

eläinten kyky selviytyä ja lisääntyä tietyssä ympäristössä nähdään usein ensisijaisesti rajoittaa energian hankinta (metabolisen teoria ekologian [1]). Silti kaksi pullonkauloja: (a) niiden kyky vuodattaa synnyttämä liiallinen lämpö lihasten toimintaa (lämmöntuotto raja teoria [2]), ja (b) niiden kyky sulattaa ruokaa. Tämä jälkimmäinen vaihtoehto on pitkään laiminlyöty, mutta Karasov, Diamond ja työtovereiden todentaneensa ruoansulatuskanavan pullonkaulat sarjassa lajin, hummingbirds (esim. kettukolibrit rufus
) on klassinen esimerkki [3], [4]. Ekologisesti, ruoansulatus on perustavanlaatuinen prosessi, koska se ei pelkästään ehdoksi kohtalo yksittäisten eliöiden, mutta myös virtaus aine ja energia poikki ravintoverkkojen [5].

Biologisesti, ruoansulatus palvelee tarkoitusta hajottaa ja rinnastamalla nautitaan ruokaa. Ruuansulatuskanavassa sen apunaan mekaanisella kuohutettiin, alhainen pH, ruoansulatusentsyymien, ja satunnaista symbiootti [6]. Vakavuus Prosessin pitkälti riippuvainen rakenne ja sitkeys ruoka: kun edellä mainittu kolibri syötteitä, nektaria on helppo murtaa. Toisessa ääripäässä, strutsi ( Struthio struthio
) ruoka on tunnetusti kova.

Erityisesti yleismiehiä ja /tai puhdistavien täytyy olla pysty sulattamaan laaja ruokavaliosta, sitkeä ruoka [7 ]. Lisäksi foraging teoria ennustaa, että eläimet käyttävät ravinnokseen hajanaista ruoka tulisi kyetä ravinnoksi suuria määriä, ja sulattaa ne mahdollisimman nopeasti [8]. Tämä on erityisen suuri lintuja, jotka täytyy olla ilmassa, vaikka suurin aterioita. Hyvä esimerkki tästä strategiasta löytyy korppikotkat ravintonsa raatoja. Nämä lajit ovat suuret mahat, ja myös hyvin alhainen mahan pH (1,5), joka on keskeinen rooli kemiallisesti liukeneminen kovat osat, erityisesti luut [9]. PH on 1-2 on myös optimaalinen proteolyyttisiä entsyymejä, jotka ovat ratkaisevassa asemassa jakautuminen elintarvikkeiden [10].

Southern Ocean, useissa tutkimuksissa on osoitettu kapasiteetti meren saalistajien hankkia ruokaa [11], mutta vähän tiedetään niiden ruoansulatus fysiologiasta ja mahdolliset ruoansulatuskanavan pullonkaulat. Vuonna merilintuja, uraauurtava työ osoitti, että jonkin verran saalista, erityisesti kalmari, on vaikeampi sulattaa kuin toiset, että ruokinta kalmari johtaa hidastunut mahalaukun tyhjeneminen [12], ja että linnut syövät kalmari on yleensä pidempi ruoansulatuskanavan [13].

Vaeltava albatrossia ( diomedea exulans
), suurin säilynyt merilintujen laji, lähinnä syövät mustekalaa kiinni valtameren pinnasta [14]. Kuitenkin ruokavalio ei rajoitu kalmari, mutta näyttää monenlaisia ​​muita ravintoon, kuten kalat, raatoja merilintujen ja nisäkkäiden sekä kalastus- jätteet, joiden osuus vaihtelee sivustoille tai vaiheisiin pesimäaikana [15] - [18]. Jättiläisalbatrossi ruoka esiintyy diskreetti ja arvaamaton laastarit; linnut lentävät pitkiä aikoja ennen nauttimista suuri mustekala tai muu saalis epäsäännöllisin väliajoin [19]. Kannattavin saalistushinnoittelustrategiaa on siis nielemään niin paljon ruokaa kuin mahdollista aina käytettävissä ja siirtyä toiseen patch [20]. Albatross vatsa morfologia heijastaa tätä evoluution rajoitus, jonka arvioitu volyymi 3-4 L [21], jonka avulla linnut nielemään suuri yhden saalista eriä enintään 3,2 kg [19], eli yli 30% omasta painoindeksi. Kun tällainen suuria aterioita, vaeltelu Albatrossien voi olla vaikea ottaa pois, jos tuuliolosuhteet eivät ole suotuisia, mikä selittää, miksi ne jäävät usein meren pinnalla useita tunteja [22]. Jos ne onnistuvat ottamaan pois nopeasti (kovassa tuulessa), tällaiset ylimääräiset ruoan määrästä voidaan lisätä lento kustannuksia lisäämällä siipikuormitus [23]. Vaeltava albatrossia siis selvästi pitäisi käsitellä suuria aterioita mahdollisimman nopeasti, strategia, että ne teoriassa jakaa korppikotkia, jotka kohtaavat samanlaisia ​​keräilijäkansoja ja lento rajoitteet.

Tässä yhteydessä testasimme hypoteesia, että vaeltava albatrossia ovat korppikotkia on merien, jonka tarkoituksena on nopeasti sulattamaan suuria määriä sitkeitä ruokaa kuten kalmari, ja siksi ennalta sovitettu nopeasti käsittelemään kalastus- jätettä, äskettäin esiintyvä resurssi, joka tarjoaa suuria määriä ruokaa lyhyessä ajassa. Tämän kysymyksen, suoritimme GPS-seuranta vaeltava albatrossia merellä, ja äänitti mahan pH aikana ja aterioiden välillä. Nämä pH-tasot verrattiin muiden merilintujen lajien ravintonsa eri elintarvikkeiden tyypit ja korppikotka mahan pH testata ennustaa, että jättiläisalbatrossi vatsa pH on niinkin alhainen kuin korppikotkat.

Methods

Ethics lausunto

Kaikki tieteelliset menettelyjä todensi eettinen komitea Ranskan Polarinstitutt (IPEV), tehtiin mukaan sen ohjeiden ja alla sallii reservin Naturelle des Terres Australes ja Comité de l'Environnement Polaire.

tutkimus toteutettiin tammi - maaliskuussa 2011 hallussaan Island (46 ° S, 51 ° E), Crozet saaristo, Southern Ocean. Vaeltava albatrossia tutkittiin samalla inkubointi, jonka aikana vanhemmat ottavat vuoroja pesää kun kumppani nurmirehuissa merellä ajaksi muutaman päivän kuukaudessa [24]. Linnut pyydetty klo pesää puitteissa pitkän aikavälin seurantaohjelmaan niiden juurikasvit käyttäytymistä. Suurta huomiota vietiin minimoimiseksi stressiä käsiteltäessä, joka kesti < 10 min kaikissa tapauksissa. Linnut olivat joko varustettu GPS dataloggeri tallentaa niiden liikkeitä merellä, tai joiden pH dataloggeri tallentaa mahan pH.

GPS Positioning

Käytimme miniatyrisoituja GPS-tallentimet (i-gotu , Mobile Action Technology Inc, New Taipei City, Taiwan; 44,5 × 28,5 × 13 mm, 20 g eli 0,2% lintu body mass) kiinnitetty vedenpitävä teipillä höyheniä. Linnut otettiin kiinni ja varustettu GPS kun ne on helpottunut kumppaninsa ja olivat lähdössä varten juurikasvit matkan merellä. Laitteen ja teippi poistettiin palatessaan siirtomaa kerta juurikasvit matka. Tätä tekniikkaa on käytetty onnistuneesti Tätä lajia lähes kahden vuosikymmenen ajan [25], jossa ei ole mitattavaa vaikutusta käyttäytymiseen, lisääntymistuotoksessa tai eloonjääminen [26]. Laitteet ohjelmoitiin tallentamaan GPS-asema 15 minuutin välein koko juurikasvit matka. Tallennetut tiedot kartoitettiin Googlessa Earth® havainnollistamaan jättiläisalbatrossi merellä elinpiiri.

Vatsa pH ja lämpötila Recordings

Tutkimme mahan pH ja lämpötilaa autonominen, pienoiskokoisia tallentimet suljettu titaani kotelo, joka nielaisi linnut ja pysyi mahalaukussa aikaan mittauksen. Käytettävien laitteiden (pH-mittari, Maan & Ocean Technologies, Kiel, Saksa, 11 cm pitkä, 2 cm halkaisijaltaan, paino 80 g eli 0,9% lintujen painoindeksi) ovat täysin kuvattu [27], joka myös kaikki välttämätön yksityiskohtia valmistelu, kalibrointimenettelyt ja tietojen käsittelyä. Laitteet asetettiin nauhoittaa pH (tarkkuus 0,02 pH-yksikköä) ja lämpötila (tarkkuus < 0,1 ° C) kymmenen sekunnin välein. Lämpötila analysoitiin seuraavia [21] ja [28], jotta voidaan arvioida massan saalis pyydetty merellä käyttämällä amplitudi ja kesto lämpötilan lasku kirjattiin vatsassa jälkeen saalis nauttimisen.

käyttöönottoa menettely alalla seurasivat edellisissä tutkimuksissa suoritettiin saman lajin [28], käyttäen laitteita sama massa ja koko, jotka kuitenkin vain tallennettu vatsa lämpötila: Linnut aiheutettiin niellä pH-mittari alussa kokeen, ja se otettiin talteen lopussa mittauksen vatsa punoitus, tekniikka, joka on rutiininomaisesti käytetään keräämään mahan sisällön merilintuja varten ruokavalion tutkimuksissa [29].

tulokset

GPS- seuranta

varustettu yhteensä 43 lintua GPS-tallentimet. Yksi laite ei kerätä tietoja, toinen katosi merellä, ja kolmas vain kerätyt tiedot 12 tuntia. Siksi yhteensä 40 täydellistä kappaletta kerättiin, sillä merellä matkoista välillä 3,6 ja 21,1 päivää (keskiarvo 9,3 ± 4,9), jonka aikana lintuja välillä matkusti 475 ja 4507 km (keskiarvo 3511 ± 2718). Kuten osoitetaan aikaisemman työn kesto matkoja oli hyvin vaihteleva, matkoja esiintyvien valtamerten vedet, sekä yli hyllyn reunan (Fig. 1).

Vatsa Lämpötila ja pH Patterns

Me varustettu yhteensä 5 kärpästä pH-metriä. Kaksi henkilöä oli varustettu muutaman tunnin pesässä aikana ensimmäisen testivaiheen ja kolme oli varustettu ennen kuin menee ulos merelle. Sisällä jälkimmäiseen ryhmään, vain yksi lintu palasi pesälle sen pH-mittari, kaksi muuta regurgitated laitteen merellä, mikä oli jo tapahtunut aiemmissa tutkimuksissa käyttäen samankaltaisia ​​vatsa puunkorjuuta [28], koska se on luonnollinen mekanismeja jolla vaeltava albatrossien ja muut merilinnut evakuoida sulamatonta ruokaa osia, kuten kalmari nokan.

siksi analysoidaan mahan pH ja lämpötila tallenteita kolme lintua. Linnun, joka meni ulos merelle (ajaksi 7 päivää, Fig. 2), pohjapinta mahan pH oli erittäin alhainen (pH 1,35 ± 0,14), joskus vähentämällä pH 0,51. Parallel lämpötilarekisteröinneissä ilmoitettu nauttiminen kylmää saalista (Fig. 2), joka on arvioitu massa oli keskimäärin 110 ± 280 g. Prey erät olivat ajoittain suuria, jopa arviolta 1160 g. Nauttimisen jälkeen niin suuria kohteita, mahan pH nousi voimakkaasti (pH-arvoon 4,88), ja uudelleen happamaksi lähtötasolle vain tapahtui useita tunteja yhteen päivään (Fig. 2). Kaksi lintua mielenkiintoiset pesä eikä ruokkia osoittivat vakaata, hyvin alhainen mahan pH-tasoilla (keskimääräinen pH 1,50 ± 0,13 ja 1,65 ± 0,10, vastaavasti). Nämä arvot ovat linjassa maanpinnan pH tallennettu lintu, joka meni ulos merelle, ja keskimääräinen perustason pH oli siis pH 1,50 ± 0,13 kaikilla kolmella lintuja.

Keskustelu

käyttäminen ensimmäinen mahan pH tallennus koskaan suoritetaan juurikasvit petrel, me vahvistaa meidän ennustus, että mahan pH vaeltava albatrossien on erittäin alhainen (Fig. 2). Tällainen alhainen pH on hyvin lähellä perustason mahan pH tallennettu valkoselkätikka Hanhikorppikotkat (Fig. 3, [30]), ja on huomattavasti pienempi kuin pH-tason kirjattu useita muita merilintujen lajeihin, jotka syövät pääasiassa kalaa ja olivat aikaisemmin tutkittu käyttäen samaa miniaturized, autonominen pH-mittarit (Fig. 3).

Meidän tulokset perustuvat hyvin rajoitetusti otoskoko, joka koostuu vain yhdestä tallennuksen merellä ja kaksi lintuja pesä. Niitä olisi täydennettävä edelleen tallenteita useampia lintuja eri vaiheissa jalostukseen sykli ja myös eri petrel lajien osoittaa vastakkaisia ​​ravinnon mieltymykset. Kuitenkin meidän kolme tallenteet osoittavat johdonmukaisesti, erittäin alhainen perustason pH-tasot 1,5 keskimäärin. Sellaiset fysiologiset parametrit eivät todennäköisesti vahvana yksilöiden välisten erojen ja todellakin keskihajonnat mahan pH mittaukset suoritettiin muita lintulajeja ovat samassa pH-yksikköä. Siksi olemme varmoja, että tallenteet osoittavat hyvin happamia (< 2) mahan pH vaeltelu albatrosseja.

Näin alhainen pH suosii nopeasti kemiallisesti hajottamalla ruoka ja on myös optimaalinen proteolyyttinen entsyymi kineettisen [10]. On todennäköistä, että tämä fysiologista ominaisuutta kehittyi vastauksena ruokavalio koostuu pääosin kalmari, ja hajanaista jakautumista tämän ravinnonlähde joten suuria, harvoin aterioita. Strategia vaeltava Albatrossien on todellakin pitkiä matkoja nopeasti ja alhaisin kustannuksin, lisätä joutumisen todennäköisyys hajallaan saalista laastareita, joiden jakauma on arvaamaton [22], [31]. He saalis keskimäärin yhden saaliin joka 200 km, ja jotkut saalista voi olla raskaampaa kuin 3,2 kg [22], ylimääräinen kuorma, joka lisää siipikuormitus ja vähentää optimaalisuudesta lennon [23], [32]. Kuten edellä todettiin, ne jäävät usein meren pinnalla useita tunteja sen jälkeen, kun nielty suuri saalis kohteita [22]. Tämä aika merenpinnalla ilman syömällä ylimääräisiä saalis luultavasti vastaa niiden ruoansulatus ajan, jonka aikana alhainen mahan pH sallii heidän käsitellä ruokaa nopeasti, päästä ilmaan uudestaan ​​ja lentää alhaisin-mahdollisimman energinen kustannukset [31]. Mahdollisuus sulattaa nopeasti suuria aterioita on tärkeä etu vähentämällä käytetyn ajan vedessä, tai lennon kustannuksia. Tämä strategia on meren vastaava kuin ravinnon etsintää korppikotkat, joka myös pysyvät maassa jälkeen suuria aterioita.

Kuitenkin alhainen mahan pH edustaa myös strategisen edun merilintujen ruokintaan kun kalastus- jätteitä: ne voi ottaa vastaan ​​suuria määriä tämän hajanaisia ​​resurssi, ja sulattaa ne nopeasti. Suora havaintoja ympäri Crozet-Kerguelenin saaria johdetaan-aluksella, jotka tuottavat jätteitä (A. Prudor, unpubl tiedot) osoittavat, että vaeltava albatrossien ovat hallitseva lajeja monilajikalastusta parvia hoitava kalastusalukset, koska niiden suuren ruumiin koon ja aggressiivinen käytös [31 ]. Niillä on myös riittävä mahan tilavuus nielemään suuria määriä näiden jätteiden, mutta kun suuri aterian ne yleensä pysyä meren pinnasta useita tunteja.

Vaeltava albatrossien päässä Crozetsaaret ajatellaan ruokkia jossain määrin syntyvät jätteet pitkäsiima sadonkorjuuta Patagonianhammasjääahven ( Dissostichus eleginoides
), mutta määrä kalastus- jätteen he todella kuluttavat vielä määritettävä, sekä esiintyvyys tämän keinotekoisen ravinnonlähde merilintupopulaatioihin näennäinen kunto. Todellakin, kalastus- jätteet ovat yleensä hyödyllisiä puhdistusjärjestelmä merilintujen [33], mutta joissakin tapauksissa ne asetetaan ekologisia ansoja ja vähentää lisääntymismenestystä [34].

Kiitokset

Olemme kiitollisia kaikille osallistujille 48. Crozet talvehtivat joukkue, erityisesti Maxime Loubon, Anaëlle Atamaniuk, Simon-Pierre Babski ja Jérémy Tornosin heidän oma apua aikana kenttätyötä. Suuret kiitokset myös Emilie Tew Kai ja Bénédicte Martin laskenta- ja havainnollinen apua.

• PLoS ONE: fibroblastikasvutekijää 10 fibroblastikasvutekijäreseptori 2b välitteistä signalointia ei tarvita aikuisten Rauhas Maha Homeostasis
• PLoS ONE: H. pylori seropositiivisuus ennen Ikä 40 ja myöhempi mahasyövän: välähdyksen True Relationship?