Резюме

Въведение

Екологичното въздействие на котките в континенталните екосистеми е по-малко ясно. Въпреки че някои оценки предполагат, че котките убиват много милиарди птици и бозайници всяка година в Съединените щати (Loss, Will & Marra, 2013), изглежда, че разпространението на котки е най-вече ограничено до райони в близост до развитие, а не големи природни зони, където хищници като койоти (Canis latrans) са по-малко вероятни (Crooks & Soule, 1999; Kays et al., 2015). Въпреки че има примери за котки, засягащи популациите на плячка в континента (Loss & Marra, 2017), има и примери, при които не е открита връзка (Kays & Dewan, 2004; Sims et al., 2008; Lilith, Calver & Garkaklis, 2010 ). Независимо от това, има общ консенсус, че поради високата плътност на котките в градските райони те все още имат висок потенциал да повлияят негативно на местните популации плячка (Woods, McDonald & Harris, 2003; Kitts-Morgan, 2015; Baker et al ., 2008) и че трябва да следваме стратегия за предпазливо управление (Calver et al., 2011).

Повечето проучвания върху екологичното въздействие на котките използват доклади на собствениците за това, което убиват, за да се изчислят показателите за хищничество. Тези проучвания разкриват големи вариации в честотата на хищничество, вариращи от 4–72 плячка/котка/година (Baker et al., 2008; Ruxton, Thomas & Wright, 2006) и са обект на пристрастия, тъй като котките се връщат само около 20– 30% от уловените предмети от плячка (Kays & Dewan, 2004; Loyd et al., 2013). Друго усложнение е, че плячката, върната на собствениците, не отразява непременно какво се яде и колко се яде. Изследване в Полша, което разглежда както докладите на собствениците, така и по-директните методи като фекални анализи и съдържанието на стомаха, разкрива, че докато котките най-често се връщат и консумират гризачи, мишките се връщат много по-често от полевките, но се консумират много по-рядко (Krauze- Gryz, Gryz & Goszczyński, 2012). Същото проучване също така показа, че използването на собственици на домашни любимци за записване на плячка донесе у дома резултати в драстично подценяване на това, което се яде, подчертавайки необходимостта от методи, различни от собствениците, които докладват за изучаване на диета.

Стабилните изотопи предлагат алтернативен подход за изследване на екологията на хищниците, като стойностите на δ 13 C отразяват първоначалния източник на въглерод, произхождащ от растения C3 или C4, и δ 15 N стойности, обикновено отразяващи трофичното ниво (Ehleringer et al., 2015). Тъй като много храни за домашни любимци използват царевица (растение С4) или добитък, хранени с царевица, като основна съставка, котките, които ядат предимно храна за домашни любимци, се показват с много по-високи стойности на δ 13 C от тези, които ядат предимно местна плячка в залесени райони, които са склонни да се храни с растения С3. Kays & Feranec (2011) използваха този подход за класифициране на вълците от пасищата (Canis лупус) в североизточната част на САЩ като вероятно избягали пленници или вероятно естествени имигранти, докато Cove et al. (2018) го използва за оценка на процента на диета за отделни диви котки в Южна Флорида. И двете проучвания обаче използват само няколко проби от домашна храна, които може да не отразяват истинското разнообразие от храни, достъпни за домашни любимци.

Тук ние разширяваме изотопното изследване на котешката диета, като се фокусираме върху домашни любимци, които могат да прекарват време вътре и отвън. Чрез получаване на проба от точната храна, която се храни на всяка котка, и сравняването им с изотопните стойности на тяхната тъкан (коса), ние очакваме да имаме голяма сила да различим дела на диетата им, който идва от храна за домашни любимци и местна плячка. Ние също така разширяваме вземането на проби от храна за домашни любимци в две държави, САЩ (САЩ) и Обединеното кралство (Обединеното кралство), с различна зависимост от хранителни продукти на основата на царевица.

Материали и методи

Котешка храна и събиране на проби от коса

Набрахме собственици на доброволци за домашни любимци чрез публикации в блогове, социални медии и чрез автомат Citizen Science, разположен в музея на Оукланд в Калифорния. Повечето участници бяха от Корнуол, Великобритания (106), Северна Каролина (37), Лонг Айлънд, Ню Йорк и южната част на Кънектикът (18), и Оукланд, Калифорния (12). Останалите (29) бяха разпръснати из САЩ. Доброволците бяха помолени да ни изпратят малка торбичка с косата на котката им, една супена лъжица суха храна за домашни любимци и информация за това колко често котката излиза навън, марката и вкуса на храната за домашни любимци, както и бележки за всякакви други видове храна котка може да консумира (човешка храна, лакомства, трева, потенциална плячка и т.н.). Ако котката консумира мокра храна за домашни любимци, ние закупихме проба от всяка посочена марка/вкус, вместо да помолим доброволците да изпратят мокра проба по пощата. Доброволците също бяха помолени да посочат всякакви промени в храната през шестте месеца преди събирането на косата. Записахме цената на всеки вид котешка храна от САЩ от Chewy.com, с изключение на конкретни марки за магазини (Harris Teeter ™ Your Pet, Trader Joe's ™ Cat Food, Kirkland Signature ™ и Paws and Claws Delicious Mix ™), които бяха получени от уебсайтовете на тези търговци.

Нашите методи и изследвания са одобрени от Държавния съвет за преглед на институциите в Северна Каролина (# 3515) и Комитета за грижи и употреба на животните на Музея по природни науки в Северна Каролина (NCSM 2014-01). Всички участници попълниха формуляр за информирано съгласие, преди да ни предоставят проби и диагностична информация за своите котки.

приготвяне на пробата

Всички проби от суха храна се смилат на прах с еднакъв размер с помощта на кафемелачка, която се изплаква с вода и се почиства с етилов алкохол между всяка проба, за да се предотврати замърсяването. Хомогенизираните проби се съхраняват в отделни пластмасови контейнери и се сушат при 40 градуса по Целзий в продължение на минимум 24 часа, за да се отстрани излишната влага. Цялата мокра храна беше лиофилизирана и смляна на прах. Малки порции от предоставените проби от котешка коса бяха обработени със смес от хлороформ, съдържаща съотношение 1,0: 2,0: 0,8 части хлороформ, метанол и вода, съответно за един час в звукова баня, и след това изплакнати с дейонизирана вода преди изсушаване на пробите при 40 ° C (Kays & Feranec, 2011). Проби от коса и пера от потенциални предмети от плячка са получени от колекциите за птици и бозайници в Музея на природните науки в Северна Каролина и са обработени по същия процес, както е използван за подготовката на пробите от котешка коса.

Веднъж почистени и/или изсушени, всички проби (коса, пера, суха храна и мокра храна) се претеглят с помощта на електрически везни с точност от 0,1 mg на порции от приблизително 2 mg (приемаме тежести между 1,8 и 2,2 mg) и се поставят в 5 × 9 mm калаени капсули. Всяка калаена капсула се сгъва на куб и се поставя в една от трите пластмасови тави за проби с 96 ямки. Тави за проби от САЩ бяха изпратени до Центъра за стабилна изотопна биогеохимия в Калифорнийския университет в Бъркли за анализ, докато проби от Великобритания бяха изпратени до Elemtex Stable Isotope Analysis. Пробите на всяко място са били подложени на същия процес за определяне на изотопния състав. Съобщава се за дългосрочна точност на изотопите от 0,1 ‰ за δ 13 С и 0,2 ‰ за δ 15 N.

Анализ

Тъй като моделите за смесване изискват всички източници на храна да имат n> 1, за да може да работи целият модел, ние комбинирахме храни, произведени от същия производител, в средни стойности на марката, като запазихме суха храна, мокра храна на основата на риба и мокра храна на месна основа в отделни категории.

Резултатите бяха сравнени статистически, като се използва диагностика на Geweke и Gelman-Rubin, за да се проверят моделите и след това се използват проценти достоверни интервали (задни вероятности) като основна основа за определяне на относителния принос на различни елементи в диетата на всяка котка. Като визуална помощ за този процес бяха използвани изопространствени графики и мащабирани диаграми на задната плътност. След това котките бяха категоризирани към тези, които вероятно консумират плячка, тези, които вероятно ядат само котешка храна, тези, които имат несигурна диета, и тези, които имат изотопни стойности извън обхвата на източници на храна. Този тип анализ работи регионално в райони, където растителността разчита най-вече на фотосинтезата на С3, а храната за домашни любимци се състои предимно от съставки, които идват от растения С4. В резултат на това местните растения и животни имат по-ниски δ 13 С стойности от тези в храната за домашни любимци.

Класификация на котки

Тъй като моделът MixSIAR изгражда предложена диета само за източниците, въведени в модела, задните вероятностни стойности не са взети предвид за котки, които отговарят на категорията High-C, тъй като неизвестен източник, засягащ диетата им, не е включен в модела. Котките бяха етикетирани като несигурни, когато средната стойност на пропорцията беше по-малка от 0,245, но имаше голямо количество вариации, показани от 95% доверителния интервал, генериран от надеждните интервали от 2,5% и 97,5% и бяха приблизително на еднакво разстояние от всички потенциални хранителни източници на изопространствен парцел.

РЕЗУЛТАТИ

Изотопни стойности

Получихме изотопни стойности за 47 проби от 13 вида потенциална плячка, докато 6 проби от плячка не работеха правилно: 2 проби не върнаха данни и 4 върнаха чужди стойности, които не отговаряха на данните (Таблица S1). Стойностите на δ 13 C и δ 15 N за всички потенциални местни жертви от югоизточната част на САЩ варираха от -17,7 ‰ до −25,3 ‰ и + 2,0 ‰ до + 9,5 ‰ съответно и средно −21,9 ‰ (± 2,1 SD) за δ 13 C и + 5,5 ‰ (± 1,7 SD) за δ 15 N. Хората от същия вид плячка обикновено имат сходни общи изотопни стойности. Само 7 проби от плячка са имали δ 13 С стойности по-високи от -20 ‰, включително всички Mus musculus проби, 1 Pipilo еритрофталм, 1 Cardinalis cardinalis, и 1 Zenaida macroura.

От американски участници получихме изотопни стойности за 98 проби суха котешка храна и 28 проби мокра котешка храна от 27 различни марки, представляващи 55 различни вкуса на котешка храна (Таблица S1). Стойностите на сухата храна за котки от δ 13 C и δ 15 N са средно −19,3 ‰ (± 2,3 SD) и + 4,2 ‰ (± 1,3 SD), докато стойностите на мократа храна са средно −18,9 ‰ (± 1,6 SD) и + 5,9 ‰ (± 3.0 SD) съответно. Имаше големи вариации при котешки храни със стойности на въглерод, вариращи близо 10 ‰ и азотни стойности близо 15 ‰ (фиг. 1; фиг. S1). Вариацията на въглерод беше относително еднородна. Вариацията на азота включва едно отклонение от храна на основата на риба тон, със следващата най-висока стойност 7 7 по-ниска. Дву опашка т-Тестовете разкриват, че δ 13 С стойности се различават значително между потенциалната плячка и сухата храна (стр 15 N се различават значително между потенциалната плячка и сухата храна (стр = 0,007), но не се различава значително между мократа храна и плячката.

високата

Фигура 1: Средни стойности на изотопите със стандартни отклонения на котките и източниците на храна от САЩ и Великобритания

112-те проби от Великобритания се състоят от 61 проби от суха храна и 51 проби от мокра храна. Тези проби показват широки вариации със стойности на въглерод, вариращи над 11 ‰ и стойности на азот, вариращи близо 13 ‰ (Таблица S2). Храната от Обединеното кралство също беше значително по-ниска по отношение на въглеродните стойности в сравнение с храната от САЩ (фиг. 1; фиг. S2). Имахме множество проби за 7 американски марки и за 15 американски вкуса. Открихме големи вариации в рамките на марка, като δ 13 C варира до 6,1 ‰ и δ 15 N до 6,3 ‰ в рамките на марката (с изключение на отклоненията от храна за риба тон, Таблица S1, Фиг. 2А).

Фигура 2: Разлика в изотопните стойности на проби от американска храна за котки по марки (A) и цена (B).

Включихме изотопни стойности за 96 отделни котки от САЩ, от които 47 женски и 49 мъжки. Котките бяха средно на 8,7 години (± 3,7 SD), но варираха от 1 до 17 години. Стойностите на изотопите от δ 13 C и δ 15 N за котки са средно съответно -16,9 ‰ (± 1,6 SD) и + 6,8 ‰ (± 0,9 SD). Котките също имаха доста вариации, стойностите на въглерода варираха около 6,1 ‰, а азотът - около 5,8 ‰.

Стойностите на изотопите от δ 13 C и δ 15 N за 106 котки от Великобритания са средно -21,8 ‰ (± 1,1 SD) и + 6,7 ‰ (± 0,7 SD), съответно. Стойностите на въглерод за котки варирали доста, вариращи около 6 ‰, докато азотните стойности варирали само около 3 ‰. Данните за възраст и пол не бяха включени за котките от Обединеното кралство. Дву опашка т-тестовете показаха, че стойностите на въглерода се различават значително между САЩ и Обединеното кралство за котки (стр

Класифициране на котки

От 47 котки от югоизточната част на САЩ, които бихме могли да сравним с регионалната плячка, 38 котки бяха успешно прекарани през модела MixSIAR, докато 9 не бяха в състояние да бъдат управлявани поради източници на храна само с една стойност. Всички котки успешно преминават през модела отговарят на критериите на тестовете Geweke и Gelman – Rubin. Имаше 13 котки, класифицирани като ловци (фиг. 3А), 7 котки, класифицирани като не-ловци (фиг. 3Б), и 11 котки, класифицирани като високовъглеродни (фиг. 3С). Всички с изключение на една от 11-те котки, класифицирани като високо въглеродни, биха били класифицирани като ловци въз основа на вероятностите отзад в MixSIAR. Останалите 16 котки не успяха да бъдат класифицирани точно въз основа на моделите на смесване поради междинни задни стойности на вероятност и високи нива на вариация и бяха означени като несигурни (фиг. 3D). Начертаването на котки по определена категория в изопространствен парцел на всички възможни храни за домашни любимци показва значително припокриване между категориите (Фиг. 4).

Фигура 3: Класификации на котките по диета.

Фигура 4: Изотопни стойности за 47 котки, класифицирани по диетична категория.

Средните изотопни стойности както за котките, така и за храната се различават малко в различните категории. Средните стойности на котки δ 13 C са значително различни при ловци (-16,99 ‰ ± 1,8 SD) и котки с висока C (-16,55 ‰ ± 0,9 SD) от тези при не-ловци (-15,65 ‰ ± 0,5 SD), стр = 0,02 и стр = 0,01 съответно). Средните стойности на котки δ 13 C за ловци и котки с висока C не се различават значително (стр = 0,44). Няма значителни разлики в средните стойности на котки δ 15 N между всички категории; всички категории са имали средни стойности между +6,52 и + 6,88 ‰ δ 15 N. Средната стойност на храна δ 13 C за котки с висока C (−20,57 ‰ ± 1,4 SD) е значително различна от тази на ловците (−18,10 ‰ ± 2,2 SD), стр = 0,003) и не-ловци (−19,06 ‰ ± 0,9 SD, стр = 0,014). Няма значителна разлика в средните стойности на храна δ 13 C за ловци и неловци (стр = 0,18). Средните стойности на храна δ 15 N са значително различни (стр = 0,007) между не ловци (+ 5,49 ‰ ± 1,1 SD) и котки с висока C (+ 3,88 ‰ ± 0,5 SD). Средната стойност на храна δ 15 N за ловци (+4,45 ‰ ± 1,2 SD) не се различава значително от не-ловците и котките с висока C (стр = 0,076 и стр = 0,155 съответно).

Двустранен T-тест разкрива, че полът не отчита никаква разлика в вероятността котката да бъде причислена към категория (стр = 0,63). Котките варират между 1 и 17 години. Възрастта е оказала малко влияние върху вероятността котките да бъдат причислени към която и да е категория; имаше много слаба корелация (R 2 = 0,0093) между възрастта и категорията.

Цените на американските храни за домашни любимци варират от 1,24 долара за килограм до близо 25 долара за килограм. Цената на храната на единица е в значителна отрицателна корелация със стойностите на въглерода (R 2 = 0,108, стр = 0,00018), но няма връзка с азотните стойности (R 2 = 0,0144, стр = 0,18) (Фиг. 2Б). Сравняване на средната цена на храна за килограм между определените категории котки с помощта на двуопашни т-тестът не показа значителна разлика между ловци ($ 3,87/кг ± 2,90 $ SD) и не-ловци ($ 3,16/kg ± $ 1,00 SD, стр = 0.43) и няма значителна разлика между ловци и котки, класифицирани като High-C ($ 5.44/kg ± $ 2.77 SD, стр = 0,19). Имаше значителна разлика между не-ловците и котките с висока C (стр = 0,03).

Котките, групирани в несигурната категория, също имат няколко значителни разлики от котките в други категории. Средната стойност на котката δ 13 C при несигурни котки (−17,83 ‰ ± 1,4 SD) се различава значително от неловците (стр Стойността на 13 С на несигурни котки (−19,66 ‰ ± 0,9 SD) се различава значително от ловците (стр = 0,028). Средната стойност на храна δ 15 N при несигурни котки (+ 6,22 ‰ ± 1,6 SD) се различава значително от ловците (стр = 0,002) и котки с високо съдържание (стр

Дискусия

Храните за котки от Обединеното кралство варират при сходни нива на вариация като тези в САЩ, но техните стойности на въглерод са значително по-ниски (фиг. S2). Разликата в C вероятно може да се обясни с факта, че по-малко царевица се използва в храни за домашни любимци в Обединеното кралство (Howsam, 2018). Статистиката за употребата на царевица за храна за животни и в двете страни показва, че близо 700 пъти повече тона царевица се използва в САЩ и че царевицата съставлява много по-голям дял от съставките в храната за животни и в САЩ (Schnepf, 2011 ). Пшеницата и ечемикът са основните зърнени съставки във фуражите за животни в Обединеното кралство (Howsam, 2018), като и двете използват C 3photosynthetic пътека, което отново допринася за по-ниските δ 13 C стойности в тази храна. Тази разлика поставя под въпрос степента, в която високите C изотопни стойности могат да се използват като глобална индикация за домашни храни в диетата на дивите животни (Penick, Savage & Dunn, 2015), но не искаме да кажем, че използването на изотопен анализ не е едновременно полезно и много подходящо в други ситуации, тъй като е доказано, че използването на стабилни изотопи може да помогне в отговор на сложни диетични и хранителни проблеми в мрежата (Post, 2002).

Останалите 11 котки, които са категоризирани като с високо въглеродна диета, имат стойности на въглеродни изотопи, които са по-положителни от всички потенциални източници на храна, както дивата природа, така и котешката храна. Средните δ 13 С стойности на тези котки са много сходни с тези на ловците, но храната, която им е дадена, е по-скъпа от котките, класифицирани като ловци, и значително повече от тези, които не са ловци (фиг. 2Б). Тази по-скъпа храна също има тенденция да има малко по-ниски δ 13 C стойности, което прави котките визуално да изглеждат така, сякаш имат по-високи δ 13 C стойности. Възможно е тези котки да бъдат допълвани с по-евтини храни за котки или потенциално остатъци от масата, в допълнение към съобщеното, допринасяйки за δ 13 С стойности, по-високи от тези на храната, която обикновено ядат.

Заключения