Аналіз жирних кислот як інструмент висновку про дієту у видрі річки Іллінойс (Lontra canadensis)
Анотація
Передумови
В штаті Іллінойс та на Середньому Заході США річкова видра (Lontra canadensis) програми реінтродукції призвели до недавнього збільшення кількості річкових видр та їх географічного поширення [1, 2]. У регіонах, де видри присутні протягом тривалого періоду часу [3–5], раціон виду значно різниться залежно від географічного регіону. Однак мало відомо про те, як ця дієта змінюється в регіонах, де недавно були знову введені видри. Крім того, інформація про дієти, як правило, отримується шляхом вивчення вмісту кишечника або калу, що в основному залежить від ідентифікації твердих або кісткових тканин. Ці методи недооцінюють внесок продуктів харчування без таких твердих тканин, як молюски та личинки комах [6, 7]. У регіонах, де види видобутку можуть знаходитись під загрозою зникнення, установи з управління дикими тваринами повинні краще розуміти потенційний вплив хижацтва видри на ці види, щоб краще захистити їх.
Щоб компенсувати обмеження у попередніх методах, про дієту також можна зробити висновок з аналізу жирних кислот. Наприклад, кількісний аналіз сигнатур жирних кислот (QFASA [8]) - це техніка, здатна забезпечити високу роздільну здатність у диференціації видів харчування. На відміну від аналізів вмісту калу та кишечника, жирні кислоти тканин (ТК) відображають дієту протягом більш тривалого періоду часу, а профіль ФК хижака - це пропорційне уявлення про його здобич. QFASA був використаний для визначення раціону морських ссавців, включаючи китоподібних [9–11] та ластоногих видів [8, 12, 13], і базується на: (1) змінній здатності метаболізувати та зберігати ФА залежно від довжини ланцюга та насичення та (2) концентрація незвичного ФА вгору по харчовому ланцюгу. Експерименти з морськими тюленями в Принц-Вільям-Саунд, Аляска, продемонстрували, що QFASA зміг визначити конкретні види риб у раціоні тюленів та відобразити відмінності в раціоні з віком та дрібним середовищем існування [13]. Оскільки різні ФА можуть метаболізуватися по-різному, профіль ФА раціону хижака може не збігатися з профілем ФА самого хижака. Проте експериментальні дослідження показують, що QFASA має високий рівень (88%) правильних висновків дієт, коли дієти були відомі [14].
Нашою основною метою в цій роботі було визначити, наскільки відмінності в ознаках жирних кислот можуть бути використані для ідентифікації різних таксономічних груп серед видів видобутку, яких відомі або підозрюються у споживанні річковими видрами. Ми висунули гіпотезу, що відмінності в профілях жирних кислот дозволять ідентифікувати великі таксономічні групи (риби, раки, земноводні та молюски) і, можливо, таксономічні відмінності нижчого рівня тварин, яких споживають видри. Ми демонструємо, що різні таксони, що розглядаються, мають суттєво різні профілі FA, і забезпечуємо дієту видри, як випливає з QFASA.
Методи
Види та тканини, що аналізуються
Всі тварини, включені в цей аналіз, були з Іллінойсу, США. Департамент природних ресурсів штату Іллінойс забезпечив нас річковими видрами, отриманими в результаті випадкової смерті, включаючи вбивства на дорогах та ненавмисне захоплення. Туші видри зберігали замороженими до транспортування до нашої лабораторії. Усі туші видри були зібрані між 21 жовтня та 15 березня, причому 12 (26%) було отримано восени (жовтень, листопад), 26 (57%) взимку (грудень-лютий) та 8 (17%) у весна (бер). Більш детальна інформація про видри, які відібрані, доступна у Carpenter et al. [15]. Зразки раків були зібрані в лютому-березні, а зразки риб, земноводних та молюсків - з лютого по травень.
Жирова тканина річкової видри була розсічена з двох відкладень: дорсальної підшкірної жирової тканини з черевної сторони основи хвоста, приблизно на 5 см від заднього проходу ( = 46), а також від натоптишів передніх лап ( = 19). Ліпід витягували окремо з кожного з двох жирових відкладень. Меншу кількість зразків аналізували з натоптишів, оскільки вони мали на меті лише перевірити припущення про те, що цей відклад буде пристосований до холоду, як пропонується в Käkelä та Hyvärinen [16].
Види, які були потенційною здобиччю видри, включаючи 15 видів риб, 5 видів молюсків, 3 види земноводних та 2 види раків (табл. 1) були отримані умовно від колег з Іспиту природознавства в Іллінойсі спільно з їх окремими програмами досліджень. Для всіх видів здобичі для екстракції ліпідів використовували гомогенат всього зразка, за винятком оболонок молюсків.
Газорідинна хроматографія
Аналіз основних компонентів
Аналіз основних компонентів (PCA) - це аналітичний метод, який стискає множинні змінні до більш відстежуваної кількості лінійно некорельованих змінних, одночасно максимізуючи величину дисперсії, що пояснюється новим, стисненим та нижчим розмірним набором змінних.
Профіль FA кожної окремої тварини складався з 60 різних FA. Частка кожної окремої тварини трактувалась як змінна, а PCA проводили на видрах та здобичах. Було проведено аналіз жирових відкладень видри, щоб визначити, чи відрізняються профілі жирних кислот для підшкірної та жирової натоптишів. Індивідуальний PCA також проводили на всіх зразках кожної таксономічної групи (раки, жаби, риби та молюски) та на видах у межах даної таксономічної групи, щоб визначити, чи можна використовувати PCA для ідентифікації окремих видів на основі їхніх профілів жирних кислот. Всі аналізи проводились із використанням бібліотеки FactoMineR щодо R (описано в [21]).
Для кожного PCA ми провели дисперсійний аналіз (ANOVA) для перших кількох основних компонентів, щоб визначити суттєві відмінності середнього вкладу в кожен компонент. Для PCA, включаючи всі зразки, факторами були великі таксономічні поділи (видра, молюск, риба, раки, жаба). Для PCA у кожному підрозділі чинниками були окремі види, а для PCA лише для жирної видри факторами були два відкладення - хвіст і натоптиш. стор значення для всіх ANOVA були виправлені за допомогою Чеських достовірних відмінностей Тукі.
Висновок про дієту - кількісний аналіз сигнатур жирних кислот
Ми оцінили внесок кожної таксономічної групи у дієту видри, використовуючи метод кількісного аналізу сигнатурних ознак жирних кислот, описаний у Iverson et al. [8]. Значення та стандартні помилки для кожної пропорції базуються на 500 завантажених зразках.
Результати і обговорення
Як у видр, так і у їхніх потенційних видів здобичі, включаючи риб, жаб, раків та молюсків, 16: 0, 16: 1, 18: 0 та 18: 1 були переважаючими ФА (рис. 1). Це не дивно, оскільки ці чотири жирні кислоти переважають у більшості тварин [22]. У всіх зразках ці чотири FA складали в середньому 55,9% (± 9,2% sd) від загальної FA. Однак у межах цих чотирьох ФА молюски та раки відрізнялись від хребетних тварин. Молюски мали вищі пропорції 16: 0 та 16: 1, тоді як таксони хребетних мали вищі пропорції 18: 0 та 18: 1. Раки мають приблизно однакові пропорції 16 і 18 вуглецевих FA. Ці чотири ФА мали важливе значення в СПС через їх переважання у більшості видів. Однак решта ФА були особливо важливі для виявлення варіацій, характерних для таксонів. Наприклад, значні зміни спостерігаються у довголанцюгових ФА, особливо у 20-вуглецевих ФА (20: 0 - 20: 5n3). Всі види риб, молюсків та раків мали вищу частку омега-3 ФА (20: 5n3), ніж жаби або видри; молюски, риби та жаби мали більший вміст омега-6 (20: 4n6), ніж видри або раки. Більш довгі ланцюги FA (22-С і вище) мали низькі пропорції у всіх таксонах, крім риб та молюсків. Зміст ознак жирних кислот для всіх видів наведено в таблиці 2.