Ernährungsgeheimnisse von 'The Royals' - Elefantenschwanz-Haarisotopen zeigen Dickhäuter, die das Vieh überleben

Ernährungsgeheimnisse von 'The Royals' - Elefantenschwanz-Haarisotopen zeigen Dickhäuter, die das Vieh überleben

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Anonim
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Zwei Wochen nach Beginn des Regens stellt eine Elefantenfamilie namens "The Royals" normalerweise auf eine Grasnahrung um, um sich für Schwangerschaft und Geburt zu sammeln. Aber als sie in einer Regenzeit von ihrem afrikanischen Schutzgebiet abwanderten, weideten Rinder das Gras so kurz, dass Elefanten es laut einer Studie der Universität von Utah nicht fressen konnten.

Die Forschung - die darauf hindeutet, wie sich der Klimawandel und das Eindringen von Menschen auf gefährdete Elefanten auswirken können - wurde von Thure Cerling geleitet, einem angesehenen Professor für Geologie und Geophysik sowie für Biologie. Er verwendete GPS-Tracking-Halsbänder (Global Positioning System) und analysierte Kohlenstoff und andere Isotope im Schwanzhaar, um die Bewegungen und die Ernährung der Elefanten von Anfang 2000 bis Anfang 2006 zu überwachen.

Die Studie umfasste Victoria, Anastasia und Cleopatra - drei Töchter einer Elefantenmutter namens Queen Elizabeth, die im ersten Studienjahr an Altersschwäche starb. Die Ergebnisse sollen am Montag, den 13. April, in der Online-Ausgabe der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht werden .

Die Forschung wurde an der afrikanischen Savanne in und um die Nationalreservate Samburu und Buffalo Springs im Norden Kenias durchgeführt.

"Vor fünfzehn Jahren wurde in der Gegend viel gewildert, und Elefanten wurden getötet", sagt Cerling. "Aber in den letzten 15 Jahren hat sich die Sicherheit erheblich verbessert, und die Menschen ziehen mit Vieh um. Jetzt gibt es einen Vorschlag, dass es den Elefanten schwerer fällt, mit dem Vieh zu konkurrieren als mit den Wilderern."

Die Studie zeigte auch ein kompliziertes Wechselspiel zwischen dem Zeitpunkt der Regenzeit, dem Graswachstum, dem Zeitpunkt, an dem die Elefanten Gras fressen sowie dem Zeitpunkt, an dem sie brüten und gebären.

Wenn der Regen beginnt, zeigen Satellitenmessungen zunehmende Grüntöne, wenn die Gräser wachsen. Zwei Wochen später, nachdem das Gras so lang geworden ist, dass Elefanten mit ihren Stämmen greifen können, weist das Elefantenschwanzhaar einen Anteil an Kohlenstoffisotopen auf - verschiedene Kohlenstoffformen -, der auf Spitzenwerte an proteinreichem Gras in der Elefantenernährung hinweist. Während der Trockenzeit zeigen Isotopenverhältnisse, dass die Kreaturen hauptsächlich Bäume und Sträucher fressen.

Fünf Wochen nach Beginn der Regenzeit und drei Wochen nach Erreichen des maximalen Grasanteils in der Elefantenernährung sind Frauen in der 800-köpfigen Elefantenpopulation in Samburu-Buffalo Springs am wahrscheinlichsten schwanger.

"Das ist noch nie quantifiziert worden", sagt Cerling.

Die Elefanten gebären 22 Monate nach der Zeugung, wobei der Höhepunkt der Geburten gerade rechtzeitig für eine weitere Regenzeit erreicht wird, um den Nachwuchs mit Wasser und Gras zu versorgen. Jährlich werden in der Elefantenpopulation von Samburu-Buffalo Springs 50 bis 60 Kälber geboren.

Cerling führte die Studie mit zwei Kollegen der Universität von Utah durch - James Ehleringer, ein angesehener Professor für Biologie, und Christopher Remien, ein Doktorand in Mathematik - und mit den Naturschutzbiologen George Wittemyer von der Colorado State University und Save the Elephants in Nairobi sowie Iain Douglas -Hamilton, Gründer von Save the Elephants und Mitglied der Oxford University.

Auf der Spur (oder dem Schwanz) der Royals mit stabilen Isotopen

Um die Elefanten in den Reservaten Samburu und Buffalo Springs im Auge zu behalten, nannte Save the Elephants verschiedene Familieneinheiten und viele Elefanten in ihnen. Cerling vergleicht Elefantenfamilien mit Schulcliquen.

"Es gibt einige Elefantenfamilien, die gute Freunde und sozial nahe bei anderen Elefantenfamilien sind, und einige Familien, die sich nicht mögen und sich aktiv meiden", sagt er. Die Royals sind "eine der dominierenden Familien, wie die Cheerleader in der High School. Sie campen an den besten Orten, an denen das Essen und das Wasser am besten sind."

Isotope sind unterschiedliche Formen oder Gewichte eines einzelnen Elements - zum Beispiel gewöhnliches Kohlenstoff-12 im Vergleich zu seltenem Kohlenstoff-13. Die in der Studie verwendete Methode beinhaltet die Analyse der Verhältnisse von stabilen Isotopen - solchen, die nicht radioaktiv zerfallen.

Cerling verwendete die Methode in einer Studie aus dem Jahr 2006, in der gezeigt wurde, wie Isotopenanalysen und Verfolgungshalsbänder zur Überwachung der Bewegungen und Ernährung von Elefanten eingesetzt werden können, um Konflikte zwischen Mensch und Dickhäuter zu minimieren und die besten Standorte für Schutzgebiete zu ermitteln.

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Angesichts der Gefährdung von Elefanten und der Bedrohung ihrer Nahrungsquellen durch den Klimawandel und das Eindringen von Menschen liefert die Schwanzhaar-Isotopenanalyse "eine [wöchentliche] Aufzeichnung ihrer Ernährung und ihres Verhaltens", um die Erhaltungsbemühungen zu leiten, sagt er. "Wir bekommen eine kontinuierliche Aufzeichnung ihrer Ernährung, obwohl wir niemanden vor Ort haben, der sie beobachtet."

Während der Studie wurden Elefanten gelegentlich mit mit Medikamenten gefüllten Pfeilgewehren immobilisiert, so dass Verfolgungshalsbänder darauf gelegt oder Batterien für die Halsbänder ersetzt werden konnten. Zu diesen Zeiten - in der Regel jährlich, manchmal aber auch häufiger - schnitten die Wissenschaftler 1, 8 Fuß lange Schwanzhaarproben. Das Haar wächst etwa einen Zentimeter pro Monat, sodass ein einzelnes Haar während eines Zeitraums von 18 Monaten isotopische Hinweise auf eine Diät enthielt. Während der sechsjährigen Studie wurden neun Schwanzhaare gesammelt, die die gesamte Zeitspanne abdeckten.

GPS-Halsbänder zeichneten stündlich die Position des Elefanten auf, und während des sechsjährigen Studiums trug mindestens einer der Royals zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Halsband. Anastasia und Cleopatra trugen beide über einen Zeitraum von sechs Monaten Kragen, was zeigt, dass sie in 95 Prozent der Fälle innerhalb von zwei Dritteln einer Meile Abstand voneinander blieben.

Kohlenstoffisotope: Schwanzhaar enthüllt saisonale Ernährung, Konflikt mit Rindern

Die wichtigsten Ergebnisse der Studie waren Analysen der Verhältnisse von Kohlenstoff-13 zu Kohlenstoff-12, die im Schwanzhaar der Elefanten enthalten sind. Pflanzen fallen in zwei Gruppen mit zwei Arten der Photosynthese. Pflanzen mit sogenannter C3-Photosynthese umfassen Bäume und Sträucher, die ein niedriges Verhältnis von Kohlenstoff-13 zu Kohlenstoff-12 aufweisen. Pflanzen mit C4-Photosynthese umfassen Gräser der warmen Jahreszeit, die ein höheres Verhältnis von Kohlenstoff-13 zu Kohlenstoff-12 aufweisen.

Durch die Analyse der Kohlenstoffisotopenverhältnisse entlang der Länge eines einzelnen Elefantenhaars konnten die Forscher den zweimal jährlich stattfindenden Wechsel feststellen, wenn es regnet und die Elefanten von überwiegend Bäumen und Sträuchern zu überwiegend Gräsern und dann wieder zurück wechseln.

Die Studie ergab, dass die durchschnittliche Grasaufnahme der Elefanten während der Studie 21 Prozent ihrer Nahrung betrug. Während der Trockenzeit machte Gras etwa 15 Prozent ihrer Nahrung aus, während der Regenzeit stieg der Grasanteil auf 50 Prozent. In einer besonders guten Regenzeit nach einer längeren Dürre erreichte der Grasverbrauch einen Spitzenwert von 60 Prozent, sagt Cerling. Die Elefanten müssen gedacht haben: "Endlich haben sie das Restaurant geöffnet."

Laut Cerling wissen die Forscher nicht, warum "die Royals" - eine Gruppe von 20 Elefanten, einschließlich der vier untersuchten - während der Regenzeit von April bis Mai 2003 aus dem Reservat gewandert sind Ich esse nur Bäume und Sträucher und kein Gras. Das war höchst ungewöhnlich, denn selbst in der Trockenzeit fressen sie normalerweise 15 Prozent Gras.

"Die Auswirkung der Überweidung durch Rinder auf die typische Regenzeitdiät von Elefanten ist klar", schrieben die Forscher. "Der Wettbewerb mit Rindern hat einen schlechten Zugang zu qualitativ hochwertigem Grasfutter zur Folge, da Rinder das Gras sehr kurz halten und konkurrenzlose Elefanten halten."

Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass die zunehmende Konkurrenz von Gras und Hausrindern die Fähigkeit der Elefanten gefährden könnte, sich für eine Trächtigkeit zu sammeln, wenn Kenias Bevölkerung weiter aufblüht und die globale Erwärmung zu mehr Dürre führt.

"Wir würden ziemlich viele Daten benötigen, bevor wir das sagen können, aber es ist klar, dass das Gras Nährstoffe liefert, die sie wirklich wollen und vermutlich für eine erfolgreiche Reproduktion benötigen", sagt Cerling. "Mit zunehmender Dürre können sie in eine reproduktive Wand laufen."

Wasserstoff und Sauerstoff: Eine Aufzeichnung von Trockenzeiten und Regenzeiten

Wasser besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff, sodass die Verhältnisse von seltenem Wasserstoff-2 (Deuterium) zu Wasserstoff-1 und von seltenem Sauerstoff-18 zu Sauerstoff-16 im Schwanzhaar "verfügbares Trinkwasser, einschließlich Flusswasser" widerspiegeln, sagt Cerling. "In der Trockenzeit sind Flüsse in der Regel ziemlich verdunstet und weisen andere Isotopenverhältnisse auf als in der Regenzeit, wenn sie fließen."

"Die Elefanten trinken das Wasser und es verändert tatsächlich die Isotopenzusammensetzung ihres Blutes, was sich in der Isotopenzusammensetzung ihrer Haare widerspiegelt", fügt er hinzu. Das Wasserstoffisotopenverhältnis in Elefantenschwanzhaaren fällt ab, wenn Regen die Flüsse füllt, was "zeigt, dass zu Beginn der Entbindungszeit reichlich Wasser verfügbar ist", was auch dann der Fall ist, wenn das Vegetationswachstum seinen Höhepunkt erreicht, sagt Cerling.

Er sagt, dass die Isotopenanalyse den Forschern helfen wird zu verstehen, "wie Wildtiere in Zukunft auf Veränderungen der Landnutzung reagieren werden, wenn die menschliche Bevölkerung wächst und der Wettbewerb um die für Elefanten wichtigen Ressourcen Gras und Wasser zunimmt."

Die Methode kann "auf andere Regionen in ganz Afrika ausgedehnt werden", sagt Cerling. "Der Rest Afrikas verändert auch die Landnutzung, und in allen Teilen Afrikas, in denen Elefanten und Menschen koexistieren, herrscht Ressourcenwettbewerb."

Cerling sagt, dass die Forscher hoffen, die Elefanten, einschließlich anderer Familien, noch 10 bis 15 Jahre lang zu überwachen, damit sie "sehen können, wie sich Klima- und Landnutzungsänderungen auf die Elefanten auswirken".

Quelle: University of Utah (Nachrichten: Web)