מבחינה חזותית שרייק (לניאדו) שימוש בצבע plumage ותבנית

Summary

אנו מציגים פרוטוקול כדי לאפיין את המין של החנקן הפנים באופן חזותי מבוסס על הצבע ואת התבנית של נוצת הכנף השישית הראשית.

Abstract

שימוש בבתי-גידול מינית ברחבי צפון אמריקה הוא ציפור מונאומורפית קטנה. בהתבסס על נתוני סקר הציפורים, המינים עברו ירידה דרסטית מאז אמצע שנות ה-60. סיבת הירידה אינה ידועה, והמחקר מתנהל באופן פעיל כדי לטפל בפער הידע הזה. מאמצים אלה מעכבת את חוסר היכולת למין את המינים בהישג יד, אשר עד היום היה אפשרי רק באמצעות סמנים מולקולריים. כאן, אנו מציגים פרוטוקול למין החסילונים בראש על ידי ניתוח חזותי של הצבע ואת התבנית בנוצה הראשונה השישית. יישום השיטה יקל על יכולתנו לזהות איומים בקנה מידה עדין יותר מאשר האפשרות לצאת ולטפל בהשערות אקולוגיות ואבולוציוניות שונות. המתודולוגיה פשוטה והתוצאות אמינות – אנו מעודדים כולל שיטה זו לחקר הן של אוכלוסיות באתרו והן מקומיים לשעבר.

Introduction

השכמו (לניאדו) הוא שיר-על של צפון אמריקה עם מגוון גיאוגרפי רחב המקיף את רוב צפון אמריקה ומגוון של בתי גידול שניתן לתאר בדרך כלל כגראסלאנד¹. זהו אחד משני זני החסילונים המתרחשים בצפון אמריקה. שרייק ידועים באופן הטוב ביותר עבור הצעת החוק הייחודית של הראפטור, המאפשרת להם לקחת טרף בעלי חוליות, והתנהגותם הייחודית של העברת פריטי מזון על קוצים או חפצים חדים אחרים. החנקן ההוא המין היחיד של "החנקן האמיתי" (משפחה לניאדו) אנדמיים ליבשת. מהגרים שמזמרים מעל 40 ° N מגיעים בדרך כלל למהגרים הינם מחייבים^1,2,3, עם שטחי חורף כמעט כולם בתוך זה של הפרטים הבלתי-נודדים^1,4.

צפון אמריקה רבייה ציפור סקר נתונים⁵ עבור שרייק צב מציין משמעותי (3.18% yr^-1) ירידה באוכלוסייה בטווח רחב. החנקן העליון הוא אחד השותפים של 24 הטיסה "ציפורים נפוצות בירידה תלולה"-כלומר, אלה שאיבדו יותר מ 50% מאוכלוסיית האוכלוסייה שלהם במשך 40 השנים האחרונות, אבל מה שחסר גורמי פגיעות גבוהות יותר שהיו צו גבוה יותר "הצפייה ברשימת הסטטוס⁶". אובדן בית הגידול עקב ירושה והתפתחות האדם כנראה תרם ירידות ראשוניות^4,7, אבל המשך ירידות האוכלוסייה הם המשך אובדן הגידול בעונת הרבייה, מציע גורמים מגבילים אחרים, בפרט באזורים שבהם המין הוא מחייב מהגר^4,8. תוצאות של ניתוח הכדאיות של האוכלוסייה שנערך עבור האוכלוסייה בסכנת הכחדה אנוש של שרייק-ראש באונטריו מציע כי הצלחה של הציפורים בשנה הראשונה של החיים שלהם היא הנהג של מגמות האוכלוסייה^9,10. התוצאות מצביעות על כך שמאמץ הרבייה של השימור, שהוא הגדלת האוכלוסייה הפראית, שומר על המינים באזור זה^9,10.

הבנת ההבדלים במין היא מרכיב חשוב בהשערות האקולוגיות וההתפתחותית. הנוצות של החסילונים הפנים (לניאדו) הוא מונוכרומטי מינית ולכן אנשים לא יכולים להיות מחולקים באופן אמין ביד. עם זאת, בהתבסס על שיטה הישימה שרייק הצפוני (לניאדו התירוץ)^11,12, זה הוכח להיות אפשרי למין לפחות כמה אוכלוסיות של שריפות למבוגרים בלבד בתוך שימוש בדפוס צבע של הכנף הראשית השישית נוצות¹³. שינו את המתודולוגיה הזאת¹³ כדי לכלול משתנה שני, במיוחד את היקף הפיגמנטציה ברחלי של העיקרי השישי, אשר מאפשר זיהוי אמין של יחסי מין ברוב האנשים באוכלוסיות מזרחיות, ונבדק היישום שלה (בעבר רק הוחל על ציפורים בוגרות) כדי להיות צעירים בשנה. השיטה אינה מצריכה ציוד מיוחד או מעבדת מעבדה יקרה, ואין צורך במדידות שיהיו כרוכות בהטיה של המתבונן. בהתבסס על התוצאות שלנו, השיטה היא לומדים בקלות, פעם אחת שולט, מדויק מאוד. כאן, אנו מציגים הנחיות מפורטות לגבי אופן הטיפול בשיטת המין, תוך שימוש בשיטה שלנו ולדון בהשלכות הנרחבות של הכללת המין במחקר ובמאמצי השימור העתידיים למין הייחודי והחידתי הזה של דאגה שימורית.

Protocol

פרוטוקול המחקר שהוצג בזאת תואם עם הנחיות הוועדה לטיפול בבעלי חיים של האריה האפריקאי ספארי.

1. סקס שרייק שריקי על ידי צבע פטרן של נוצות האגף השישי הראשון

הערה: ניתן לחולקים שרייק ביד בהתאם לצבע ולתבנית בנוצת הכנף השישית (P6). בקצרה, הטכניקה מחייבת את המתבונן לחוץ חזותית קו לאורך הקצה התחתון של שמיכות הכנף הראשי, ולאחר מכן כדי להעריך עד כמה החום משתרע על הצלע (פיר) דרך החלק הלבן של הנוצה נראה מתחת הכיסויים הראשיים.

1. החזיקו את הציפור בחוזקה באחיזתו של הבנדרים והאריכו בזהירות כנף אחת כדי לאפשר לנוצת הכנף השישית להיות מוצג (איור 1). אין להאריך את הרחבת כמו זה יכול לגרום נזק לשרירים של הציפור.
2. אתר את הנוצה P6: משפילים מתחת לראש יש 10 נוצות ראשיות, עם האחרון (10^th) להיות נוצה המרוחק ביותר (החיצוני ביותר) ומופחת בגודל המשווה השני 9 נוצות ראשיות. שלא כמו הנוצות המשניות, ולמעט הנוצה הראשית הקטנה 10^th , לכל הבחירות יש מידה של צבע לבן. זה עשוי להיות קל יותר לספור לאחור מן הראשי 10 מאשר לאתר את^הראשי הראשון ולספור קדימה כדי לאתר את P6.
3. העריכו את החום ברחזה (להלן הפיר): האם הוא מאריך לפחות את הדרך הלבנה, ומגע, או כמעט נוגע בקצה המרוחק (הרחוק ביותר מהגוף ומנקודת הופעתה) של הנוצות הסודיות הראשיות כפי שהן שכבו באופן טבעי על הנוצות הראשיות? אם "כן", הציפור היא נקבה (איור 2). אם "לא", אז הציפור היא זכר (איור 2).
4. התבנית והיקף הצבע בנוצות הראשיות משתנה בין אנשים. אם החום בפיר משתרע לפחות חצי דרך מהטלאי הלבן לקצות הכיסויים העיקריים, או אם החום אינו מעורפל במקצת, השתמש בטכניקה משנית. באופן ספציפי, העריכו את הסימטריה של המעבר החום ללבן בתוך מבנה הנוצות בכל צד של הפיר (איור 2). אם החום בנקודה שבה הצבע משתנה ללבן בתוך היין פוגש באותו מקום משני צדי הפיר, הציפור היא זכר. אם יש קו מתאים לדום לב בפיר, יוצר צעד או חריץ, התבנית מצביעה על כך שהציפור היא נקבה (איור 2).
5. אם יש עדיין חוסר ודאות לגבי המין של הפרט, בחנו את זווית המעבר בין החום לבין הצבע הלבן. אם לחום בתוך הנוצה יש זווית תלולה שבה היא פוגשת את הלבן בתוך הפיר, ויוצרים "V" הפוך, התבנית מצביעה על כך שהציפור היא נקבה (איור 2). אם התבנית היא יותר של "M", היא מצביעה על ציפור גברית (איור 2).

Representative Results

נוצות זכר ונקבה היא, באופן כללי, מונאומורפית בתוך החנקן. עם זאת, זה כבר הוקם כי המין יכול להיות מבחינים מבוסס על דפוס של צבע^{ב 6} העיקרי של האוכלוסייה המתרחשת ביבשת קליפורניה¹³ וצפון החנקן¹². בדקנו את בר-קיימא ואח ' ' s (2014) פרוטוקול¹³ כדי לקבוע אם זה היה רלוונטי לאוכלוסיות בצפון מזרח של החנקן הראשי לבין כנופיית הגיל הצעיר. פיתחנו גרסה ששונתה של הפרוטוקול, במטרה לפתח שיטה מדויקת וקלה לשימוש המתאימה לשימוש בתחום. בדקנו את הפרוטוקול המתוקן שלנו על ידי פיתוח פרויקט הסקר של המדען האזרחי. הסקר נשלח אל מאגר המידע האלקטרוני של הידיעון האפריקאי (ALS), המורכב ממנויים מקנדה, ארצות הברית ומרחבי העולם. בנוסף, הצבנו גם את הסקר בדף הפייסבוק של ALS, שהגיע 5,604 אנשים. בסך הכל, 399 אנשים סקרו את הסקר ו 120 השתתפו. המשתתפים התבקשתי לקרוא הדרכה קצרה כיצד לעשות סקס באמצעות דפוס ריכוך הקצוות (בדומה לזה שהוצג כאן) ולאחר מכן למין סדרה של 26 חסילונים (n = 13 נקבה ו-n = 13 גברים) מבוסס על צילום המציג את התבנית^{בראשית ה} -6. תצלומים הוצגו באותו סדר עבור כל מציג, עם תמונות של זכרים מול הנקבות הזמינו באופן אקראי. המין של החסילונים אושר בעבר באמצעות שיטות סקס גנטיות¹⁴. כל התמונות היו של 2017 היום הקווקוו הצוהר ציפורים המיוצר בספארי אריה אפריקאי, מתקן רבייה שימור באונטריו, קנדה, ושמקורם מאותו קווי מייסד, המייצגים רק תת מין אחד ואוכלוסיה אחת במזרח קנדה. בחדר העבודה נכללו רק תמונות מציפורים שבהן הופיעו נוצות הטיסה במלואה. כל התמונות צולמו באופורטוניא בזמן שציפורים טופלו לטיפול שגרתי וניהול (למשל לחיסון). תמונות נבחרו בהתבסס על איכות התמונה שלהם-כלומר רזולוציה, מיקוד ואם המצגת של^{העיקרי 6} היה ללא הפרדה-ולא על כמה טוב הם ייצגו את האידיאל עבור כל מין.

המשיבים התבקשתי לדרג את הידע הקודם שלהם על ציפורים והאם הם הרגישו שהניקוד נעשה קל יותר כפי שהם סקרו תמונות. רק 4% של המשיבים מדורגים עצמם כמומחים לגבי ציפורים. המשיבים הנותרים היו מפוצלים למדי באופן שווה, דירוג עצמם כאשר אין ניסיון (43%) או כחובבן (46%).

מדעני האזרחים שלנו הממוצע 77% (טווח = 70% עד 85%) הערכה נכונה לנקבות, ו-77% עבור הזכרים (טווח = 67% עד 86%) (שולחן 1). הניקוד היה עקבי בין התמונות שהציעו כי הדפוסים עשויים להיות עקביים למדי בתוך כל מין. 71% מהמתנדבים שלנו הגיבו שהם הרגישו שהם הפכו לקלים יותר כשהם הלכו. עם זאת, המספר הממוצע של תמונות הבקיע כראוי היה כמעט זהה עבור העשרה הראשונים (78% הבקיע כראוי) לעומת עשר השני (77% הבקיע נכון) תמונות שנסקרו, מציע כי הבקיע עצמו לא הפכה קלה או מדויקת יותר עם התרגול, אבל המשתתפים היו בנוח יותר עם המתודולוגיה.

בדקנו את ההשערה כי הדיוק גדל עם אימון וניסיון. עשרה אנשים הוכשרו באופן אישי בשיטה שלנו, במקום שיקראו להם הוראות. כל אדם הוצג 5 תמונות של חסילונים, שלא נכללו בסקר. שיטת הסקסing היתה שוב ושוב על ידי המאמן עבור כל תצלום. החניכים התבקשים לערוך את אותה הערכה של מדעני האזרחים שלנו. כל האנשים אימן אחד-אחד-אחד העריכו 12 מתוך 13 תמונות של נשים 11 של 13 תמונות של זכרים כראוי. מתלמדת אחת השיגה באופן שגוי כנף של נקבה כישות של זכר. שני אנשים מאומנים זיהו באופן שגוי 2 תמונות של כנף זכר כנקבה. התוצאות שלנו מרמזות כי אחד על אחד הכשרה מילולית, אשר במקרה שלנו הושגה באמצעות תצלומים, היה יעיל מאוד ומוגבר דיוק של כינוים לעומת הוראות בכתב. ההכשרה יכולה להתבצע גם בשדה עם ציפור ביד. ללא קשר לשיטה, אנו ממליצים על אימון אישי אחד על אחד בכל פעם שניתן באמצעות הוראות בכתב לפני איסוף הנתונים.

התוצאות שלנו מצביעות על כך עם כמות צנועה של תרגול, אשר לא צריך להסתמך על הציפורים בהישג יד, שימוש מיני בראש באמצעות הצבע והתבנית של^{הראשוניים 6} מספק שיטה מדויקת ביותר שבאמצעותה ניתן להבחין בין מין החסילונים. עם זאת, מחקר עתידי נדרש כדי לקבוע אם מתודולוגיה זו פועלת באופן אוניברסלי בין אוכלוסיות החנקן הפנים ובתת-מין אחרים. אנו מציעים גם כי המחקר העתידי להעריך את מידת ההבדל בתבנית P6 וצבע בין כנפיים שמאל וימין, וכן מולטים חוזרים ונשנים. היינו גם ממליצים כי מחקר עתידי להעריך את החזרה של השיטה על ידי המתבונן אותו. ללא קשר, בהתחשב בתוצאות של המחקר שלנו והקודם, נראה כי טכניקה זו יש את הפוטנציאל של השירות בקנה מידה רחב בתוך המינים.

איור 1: כנף החנקן הוארך לקראת הערכת הנוצה הראשית^ה -6. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: דוגמה של הצבע נוצה השישי הראשי ואת התבנית בנקבה (A ו-B) נגד זכר (C ו-D) הראש המכווץ. הפיגמנטציה הכהה ברחבה נוגעת ללב, או כמעט נוגעת בקצה המרוחק של הסרבל הראשי, הצבע החום של מבנה הנוצות הוא א-סימטרי משני צדי הפיר שבו הוא משתנה ללבן, ויש זווית "V" תלולה במעבר אצל נקבות. הפיגמנטציה האפלה ברחבה היא לא יותר ממחצית הדרך אל הקצה המרוחק של הכיסויים הראשיים והחום שבשולי הנוצה משני צדי הפיר במעבר ללבן הוא סימטרי, ויוצר זווית "M" רדודה בנקודת המעבר אצל זכרים. קו שחור אחיד מונח על התמונות כדי להדגים את הקצה המרוחק של המקדימות. בתמונות B ו-C, קו כחול מונח על התמונות כדי להדגים את הזוויות "V" לעומת "M". הראשית הרביעית (P4) והשישית (P6) שתיהן מסומנות בתווית כדי לציין את הסדר שבו ממוספרים הנוצות הראשיות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

יחס התגובות הנכונות	נקבות	זכרים
60% עד 69%	0	1
70% עד 79%	7	7
80% עד 89%	6	מיכל 5
90% עד 100%	0	0
סה ' ' כ תמונות	13	13

טבלה 1: היחס של התשובות הנכונות על ידי מדענים האזרח סקירה תמונות של נקבה (n = 13) וזכר (n = 13) כנפי החנקן הראשי כדי לקבוע מין בהתבסס על הצבע והתבנית בנוצה^{הראשית 6} .

Discussion

להלן, אנו מתארים שיטה פשוטה ויעילה לפיה ניתן לחולקים בעזרת החנקן הראשי בהתאם לסימנים חזותיים בלבד, ולספק הערכה לדיוק של השיטה. השיטה הפשוטה שלנו היא בקלות ובמהירות להתבצע, עם תוצאות המציינות שיעור דיוק גבוה המגביר עם כמות קטנה של אימונים. התוצאות שלנו תומכות באלו של העבודה הקודמת¹³ שציינו את השיטה שפותחה במקור לשימוש ב שירות הצפון¹² היה כלי עזר עבור החנקן מבוגרים בקליפורניה. הרחבנו את המחקר הזה כדי להדגים כי הטכניקה פועלת גם במקום אחר בטווח המינים, במינים שונים¹⁵, ועבור צעירים של השנה עם נוצות הטיסה התפתחה לחלוטין. יש לנו פשוט את הגישה¹³ כדי להתמקד רק על התבנית של נוצה הכנף העיקרית, כפי שהמטרה שלנו היתה לקבוע אם השיטה יכולה לשמש בתור ידידותית למשתמש ולמדו בקלות הטכניקה המין ביד בשדה, אשר בעבר היה אפשרי לפרק זמן קצר במהלך עונת הרבייה¹¹.

היכולת לקבוע את המין בחנקן הפנים תקל על בחינת מערכת מורחבת מאוד של היפותזה אקולוגית ואבולוציונית למין. הבדלים בין-מוטים בתכונות דמוגרפיות ובהיסטוריה של החיים יכולים להשפיע על האפקטיביות של פעולות השימור, והנתונים על הביסים הללו נחוצים כדי להתאים את תוכניות הניהול כדי לענות על צורכי המין הטובים ביותר. מחקר על מינים אחרים העופות מציין כי ההיסטוריה הדמוגרפית תכונות החיים, כולל נשירה^16,17, מבנה חברתי ורבייה¹⁸, פיזור וזרימת גנים^19,20, תמותה^21,22,23, הגירה²⁴ ו לבצע על השפעות²⁵, מצב הגוף²⁶, בחירת הגידול ולהשתמש^{27,28,29 ,30}, מסלולים המושרה לחץ^31,32, parisitization^33,34, ואת התגובה של שונים הסביבה הסביבתית³⁵ יכול להשתנות בהתבסס על מין. ליחסי מין באוכלוסיות יכולות להיות השלכות חשובות לדמוגרפיה, רבייה ואפילו לביולוגיה חברתית³⁶. העבודה על אוכלוסיית החנקן הלאומי בידלווין לאומי טאלגראס בצפון אילינוי מרמזת על כך שתמותה משוחדת עלולה להשפיע לרעה על המגמה של האוכלוסייה³⁷. עם ההתקדמות בשימוש בסמני אקסוגני, כגון איזוטופים יציבים ומיקרו-לוויינים גנטיים גרעיניים³⁸, מבחינים בזרים מהגרים מתושבים. היכולת להקל על המין בקלות תסייע לחקר הגורם לתמותת המין ולגורמים דמוגרפיים אחרים שעלולים לנהוג במגמות האוכלוסיה במין זה.

רבייה שימור הוכיחה כלי ניהול קריטי עבור האוכלוסייה של שדונים צב באונטריו^9,10. הגדלת האוכלוסייה הפראית המשתמשת בצעירים של השנה הגדלה בטיפול האנושי שמרה על האוכלוסייה הזאת מפני מישוש, למעשה "לקנות זמן" למחקר כדי להבין טוב יותר את סיבת הירידה. עד היום, יותר מ 1000 ציפורים צעירות שוחררו לתוך הטבע באונטריו מאז התוכנית שחרור יזם בשנת 2000, עם הגירה צעירה וחוזר להתרבות בשנים הבאות^39,40. בכל שנה, כמה אנשים מוחזקים בחזרה כדי להבטיח רבייה עתידית יכול להתרחש. באופן אידיאלי, היחס בין הזכרים לנקבות באוכלוסיה המקומית לשעבר יהיה שווה. שיטה מהירה וזולה תסייע להבטיח מטרה זו של ניהול האוכלוסייה לשעבר באתרו מתקיים תוך שחרור כמה צעירים ככל האפשר. עם יותר מ 100 ציפורים צעירות שפורסמו ברוב השנים⁴¹, העלות של זיהוי מין DNA הוא עלות מאוסרני. כתוצאה מכך, לא ניתן לקבוע אם שיעורי החזרה עבור כל מין הם יחסיים לשחרור, או אם התמותה מוטה מתרחשת. שוב, מתודולוגיה זולה ומיושמת בקלות שבה הצעיר של השנה יכול להיות חולקים יאפשר לנו לאפשר בצורה טובה יותר את ההשפעה של הרבייה שימור על מינים באונטריו ולעזור להרחיב את היקף המחקר אפשרי לכלול, למשל, מינית בגודל מיני ולאחר הישרדות ההישרדות העונתית יחסי מין, וכו '.

בעוד שיטות זיהוי מין המולקולריים זמינים כי הם מתאימים באופן נרחב לשימוש עם ציפורים^14,42, והוכיחו יעיל עם המזמרות האלה^38,42, הם דורשים דגימת רקמה שממנה לחלץ DNA, ציוד מיוחד, ומומחיות והם לא כעלות יעילה כמו השיטה שלנו. שיטות אחרות לקביעת מין, תוך שימוש במאפיינים חיצוניים כגון התקסום אוורור פחות יעילים לשימוש בחנקן, אשר מציגים רק מידע קצר לפרקי זמן קצרים (שאבו, נתונים שלא פורסמו). בחינה מורמורזה מתאים לסקסנג הצפון הקשורביותר (L. התירוץ)¹² לא היו יעילים בתור שריפות^43,44,45. שיטת ההגדרה המדויקת והפשוטה שלנו לקביעת המין היא בעלת כלי שירות רחב, לא רק לצורך הסברה מחקרית דמוגרפית והיסטוריית החיים, אלא גם לפעילויות מחקר ושימור הדורשות נתונים ספציפיים למין.