視覚的にセックスのロガーヘッド・シュライク (ラニウス・ルドヴィキアヌス) 羽毛の着色とパターンを使用

Summary

第6次翼羽の着色とパターンに基づいて、ロガーヘッド・シュライクの性別を視覚的に特徴付けるプロトコルを提示する。

Abstract

アカウミヘッド・シュライクは、北米全土の草原の生息地を使用した小さな性的一型の通行人の鳥です。繁殖鳥類調査のデータに基づいて、種は1960年代半ば以来大幅に減少しています。衰退の原因は不明であり、この知識のギャップに対処するための研究が積極的に進められている。これらの取り組みは、現在までに分子マーカーを使用してのみ可能であった種をセックスできないことによって妨げられています。ここでは、第6原羽の着色とパターンを視覚的に分析することによって、性ロガーヘッドshrikesにプロトコルを提示する。この方法の適用は、これまで可能であったよりも細かい規模で脅威を特定し、様々な生態学的および進化的仮説に対処する能力を促進する。方法論は単純で、その結果は信頼できるものであり、この手法を含めて、その中で、またその中での研究を奨励する。

Introduction

アカウミヘッド・シュライク(ラニウス・ルドヴィキアヌス)は、北米の大部分を包含する広い地理的範囲を有する北米の通行人であり、一般的に草原¹と言える様々な生息地である。これは、北米で発生するシュライク(オーダーパストリフォルム)の唯一の2種の一つです。シュライクスは、脊椎動物の獲物を取ることができるユニークな猛禽のような法案と、いばらや他の鋭利な物体に食品を突き刺すユニークな行動で最もよく知られています。アカウミヘッド・シュライクは、大陸に固有の「真のシュライク」(ファミリー・ラニイダエ)の唯一の種です。40°Nを超えるシュライクス繁殖は、一般的に移民^1、2、3を義務付け、越冬地はほぼ完全に非回遊特異性^1、4の範囲内に包含されている。

ロガーヘッド・シュライクの北米繁殖鳥類調査データ⁵は、範囲全体の人口減少(3.18%yr^-1)が有意であることを示している。ロガーヘッド・シュライクは、フライトの24の「急な減少の一般的な鳥」、すなわち過去40年間に人口の50%以上を失ったが、より高い「ウォッチリスト」ステータス⁶を保証する他の高い脆弱性要因を欠いているパートナーの1つです。継承と人間の発達による生息地の喪失は、最初の減少に寄与した可能性が高い^4,7が、繁殖期の人口減少の継続は生息地の喪失を上回っており、特に種が移民^4,8の義務である地域では、他の制限要因を示唆している。オンタリオ州のアカウミヘッド・シュライクの絶滅危惧種の人口に対して行われた人口生存率分析の結果は、生後1年の鳥の越冬成功が人口動向^9,10の原動力であることを示唆している。結果はさらに、野生の集団を増強している保全繁殖努力が、この地域^での駆除から種を守っていることを示す^9,10。

性差を理解することは、生態学的および進化的仮説の両方の重要な要素である。アカウミアド・シュライクス(ラニウスルドヴィキアヌス)の羽毛は性的に単色であるため、個人は確実に手でセックスすることはできません。しかしながら、北シュライク(ラニウスエクスキュビター^)11,12に適用可能な方法に基づいて^、第6次翼羽羽¹³における着色パターンを用いて少なくとも数個の成人ロガーヘッドシュライクの集団をセックスすることが可能であることが示されている。我々は、この方法論¹³を改訂し、第2の変数、特に東部集団の大多数の個人におけるセックスの確実な同定を可能にする第6次次次のラチにおける色素沈着の程度を考慮し、その適用(以前は成鳥にのみ適用される)を今年の若者に本格的にテストした。この方法は、特殊な機器や高価なラボアッセイを必要としませんし、観察者のバイアスの対象となる測定は必要ありません。私たちの結果に基づいて、方法は容易に学び、一度習得され、非常に正確である。ここでは、私たちの方法を使用して手でセックスシュイケをセックスする方法についての詳細な指示を提示し、このユニークで謎めいた種の保全上の懸念のための将来の研究と保全活動に性評価を含めるというより広い意味について議論します。

Protocol

本書に記載されている研究プロトコルは、アフリカンライオンサファリの動物ケア委員会のガイドラインに準拠しています。

1. 第六次翼の羽の色とパターンによるセックスのアカウミヘッドシュライクス

注:Shrikesは、6番目のプライマリウィング羽(P6)の着色とパターンに基づいて手でセックスすることができます。簡単に言えば、この技術では、観察者は一次翼の隠れ家の下端に沿って線を視覚的に外挿し、その後、一次隠れ家の下に見える羽の白い部分を通してラチス(シャフト)で茶色がどこまで伸びるかを評価する必要があります。

1. バンダーグリップで鳥をしっかりと保持し、慎重に1つの翼を伸ばし、6番目のプライマリウィングの羽を見ることができるようにします(図1)。これは鳥の筋肉に害を引き起こす可能性がありますので、過度に拡張しないでください。
2. P6羽を見つける:ロガーヘッド・シュライクスは10の一次羽を持ち、最後の(10^番目)は最も遠位(最も外側の)羽であり、他の9つの一次羽と同じサイズで減少する。二次羽とは異なり、そして減少した10^番目の原発を除いて、すべての原色は白い着色の程度を有する。P6 を見つけるために最初のプライマリを見つけて前方にカウントするよりも、10^番目のプライマリから逆方向にカウントする方が簡単な場合があります。
3. ラチス(以下シャフト)の茶色を評価する:それは白を通って少なくとも半分は伸び、触れるか、または主な羽の上に自然に横たわっていた一次秘密の羽の遠位端(身体と出現のポイントから最も遠い)にほぼ触れますか?「はい」の場合、鳥はメスです(図2)。「いいえ」の場合、鳥は雄である(図2)。
4. 原羽の色のパターンと程度は、個人によって異なります。シャフトの茶色が白いパッチを通って一次の隠れ目の遠位の先端まで少なくとも半分は伸びるか、または茶色がやや不明瞭でない場合は、二次的なテクニックを使用してください。具体的には、シャフトの両側の羽根の褐色から白色への転移の対称性を評価する(図2)。ベーンの色が白に変わる点で茶色がシャフトの両側の同じ場所で出会う場合、鳥は雄である。線がシャフトでアメトリックに合致し、ステップまたはノッチを作成する場合、パターンは鳥がメスであることを示します(図2)。
5. 個人の性別に関してまだ不確実性がある場合は、茶色と白色の間の移行の角度を調べます。羽根の茶色が急な角度を持ち、シャフトのベーンの白と合致し、逆さまの「V」を形成している場合、パターンは鳥がメスであることを示す(図2)。パターンが"M"のパターンの場合、それは雄の鳥を示します(図2)。

Representative Results

男性と女性の羽毛は、全体的に、ロガーヘッドシュリケの単形である。しかし、カリフォルニア¹³本土と北部シュリーク¹²で発生する人口の6^番目の原色のパターンに基づいて性別を識別できることが確立されています。我々は、それがロガーヘッドシュリケの北東部の集団と若い年齢のコホートに適用できるかどうかを判断するためにSustaitaら(2014)プロトコル¹³をテストした。私たちは、現場での使用に適した正確で使いやすい方法を開発することを目的として、プロトコルの修正版を開発しました。私たちは、シチズンサイエンティスト調査プロジェクトを開発することによって、私たちの変更されたプロトコルをテストしました。この調査は、カナダ、米国、および世界中の加入者で構成されるアフリカンライオンサファリ(ALS)の電子ニュースレターデータベースに送信されました。また、ALSのFacebookページにも調査を掲載し、5,604人に達しました。合計で399人が調査をレビューし、120人が参加しました。参加者は、フェザーパターン(ここで提示されているのと同様)を使用してセックスする方法についての簡単な指示を読み、6^番目のプライマリのパターンを示す写真に基づいて、一連の26シュライク(n = 13女性とn = 13人の男性)をセックスするように求められました。写真は各視聴者に同じ順序で提示され、男性と女性の写真がランダムに注文されました。シュライクの性別は、以前に遺伝的な性交方法¹⁴を使用して確認されていた。すべての写真は、カナダのオンタリオ州の保全繁殖施設であるアフリカンライオンサファリで生産された2017年の本格的なハッチイヤーの鳥で、カナダ東部の1つの亜種と1つの人口のみを表す同じ創設者ラインに由来しています。飛行羽が完全に出現した鳥からの写真のみが研究に含まれていた。鳥が日常的なケアと管理(例えばワクチン接種のために)のために扱われていたので、すべての写真は日和見的に撮影されました。写真は、解像度、フォーカス、6^番目のプライマリのプレゼンテーションが妨げられていない場合など、各セックスにとって理想的な画像品質に基づいて選択されました。

回答者は、鳥の事前知識を評価し、写真を見直すにつれて得点が容易になったと感じたかどうかを評価するよう求められました。回答者のわずか4%が鳥に関する専門家として自分自身を評価しました。残りの回答者はかなり均等に分かれて、経験がないかのどちらかであると評価した(43%)またはアマチュアとして(46%)。

私たちの市民科学者は平均77%(範囲= 70%から85%)を記録しました。女性の正しい評価、男性の77%(範囲= 67%から86%)(表 1)スコアリングは、パターンが各セックス内でかなり一貫している可能性が高いことを示唆する写真の間で一貫していました。ボランティアの71%は、得点が楽になったと感じていると答えました。しかし、正しく採点された写真の平均枚数は、最初の10枚(78%が正しく得点された)と2番目の10枚(77%が正しく採点された)の写真とほぼ同じで、得点自体が練習で容易になったり正確になったりしなかったが、参加者は方法論に不安を与えていたことを示唆した。

トレーニングと経験によって精度が向上するという仮説をテストしました。10人の個人は、指示を読んでもらうのではなく、私たちの方法で直接訓練されました。各個人は、調査に含まれていないシュライクの5枚の写真を示しました。セックス方法は、各写真のトレーナーによって口頭で繰り返されました。その後、研修生は市民科学者と同じ評価を行うように求められました。すべての個人は、女性の13枚の写真のうち12枚と男性の13枚の写真のうち11枚を正しく評価しました。ある研修生は、誤って雌の鳥の翼を男性の翼と見なしました。2人の訓練を受けた個人が、男性の翼の2枚の写真を女性と誤って特定しました。我々の結果は、我々の場合、写真を使用して達成された1対1の口頭訓練は、書面による指示と比較して、指定の非常に効果的かつ増加した精度を示唆している。鳥を手にして畑で訓練を行うこともできます。方法に関係なく、データ収集の前に書面による指示を使用する場合は、可能な限り1対1の個別トレーニングをお勧めします。

我々の結果は、手に鳥を持つことに頼る必要がない適度な量の練習で、6^番目のプライマリの着色とパターンを使用して性差ロガーヘッドシュライクが、シュライクの性別を識別できる非常に正確な方法を提供することを示している。しかし、この方法論がロガーヘッド・シュライク集団および他の亜種の間で普遍的に機能するかどうかを判断するために、将来の研究が必要である。また、今後の研究では、P6パターンの違いと左右の翼の色彩の差を評価し、その後の繰り返しモルトの違いを評価することも示唆する。また、今後の研究では、同じ観察者による方法の再現性を評価することをお勧めします。いずれにせよ、私たち自身の研究と以前の研究の結果を考えると、この技術は種内の広範な有用性の可能性を秘めているように見えるでしょう。

図1:6^番目の一次羽根を評価する準備として伸ばしたロガーヘッドシュリークの翼。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図2:雌(AおよびB)対男性(CおよびD)のロガーヘッドシュリークにおける第6原発羽色化およびパターンの例。ラチスの暗い色素沈着は、一次蓋の遠位先端に触れているか、またはほとんど触れている、茶色の羽ベーン着色は、それが白に移行するシャフトの両側に非対称であり、女性の遷移時に急な「V」角度がある。ラチスの暗い色素沈着は、白への移行時にシャフトの両側の羽根羽根の一次蓋の遠位先端と茶色の先端に半分以下であり、男性の遷移点で浅い「M」角度を形成する。原色の遠位の先端を示すために、写真に黒い線が重ね合わされています。写真BとCでは、写真に青い線が重ね合わされ、「V」と「M」の角度を示しています。第 4 1 次 (P4) と第 6 のプライマリ (P6) は、両方とも、1 次フェザーの番号付け順序を示すラベル付けされています。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

正しい応答の比率	女性	男性
60%~69%	0	1
70%~79%	7	7
80%から89%	6	5
90%~100%	0	0
合計画像	13	13

表1:6^番目の原発羽の色とパターンに基づいて性別を決定するために、女性(n = 13)と男性(n = 13)のロガーヘッド・シュリーク翼の写真をレビューする市民科学者による正しい応答の比率。

Discussion

ここでは、ロガーヘッドシュリークを視覚的な手掛かりのみに基づいてセックスできるシンプルで効率的な方法を説明し、その方法の精度を評価する。当社の簡単な方法は、少量のトレーニングで増加する高精度率を示す結果で、簡単かつ迅速に行われます。我々の結果は、もともと北シュリケ¹²で使用するために開発された方法がカリフォルニア本土で大人のロガーヘッドshrikesをセックスするための有用性を持っていたことを示す以前の研究¹³のものを支持する。我々は、この技術が種の範囲の他の場所、異なる亜種^15、および完全に出現した飛行羽を持つ今年の若者のためにも機能することを実証するために、この研究を拡張しました。我々の目標は、この方法が、これまで繁殖期¹¹の間に短期間しか可能ではなかった現場で手をつないでセックスシュリケをセックスするユーザーフレンドリーで簡単に学んだ技術として使用できるかどうかを判断することであったので、我々の目標は、一次翼の羽のパターンだけに焦点を当てるためにアプローチ¹³を簡素化しました。

ロガーヘッドシュライクで性を決定する能力は、種の生態学的および進化的仮説の大幅に拡大されたセットの検査を容易にする。人口統計学的および生命史的特徴の性バイアスの違いは、保全行動の有効性に影響を与える可能性があり、これらのバイアスに関するデータは、種のニーズを最もよく満たすために管理プログラムを適応させるために必要とされる。他の鳥類の種に関する研究は、モルト^16、17、社会構造と生殖^18、分散および遺伝子流動^19、20、死亡率^{21、22、23、}移動²⁴および持ち越し効果^25、身体状態^26、生息地選択および使用27、28、29^{を含む人口統計学的および生命史の形質を示す、30、}ストレス誘導経路^31、32、パリシタイゼーション^33、34、および様々な環境ストストレスに対する応答^は性別に基づいて変化し得る。集団における性バイアスは、集団人口統計、繁殖、さらには社会生物学³⁶に重要な意味を持つ可能性がある。イリノイ州北部のミデウィン国立トールグラスプレーリーのロガーヘッド・シュライクの人口に関する研究は、男性偏った死亡率が人口の傾向³⁷に悪影響を及ぼす可能性があることを示唆している。安定同位体や核遺伝微小衛星³⁸などの外因性マーカーの使用の進歩に伴い、移民のシュライクは住民から識別することができる。簡単にセックスシュイケをセックスする能力は、この種の人口動向を駆動する可能性のある性偏った死亡率および他の人口統計学的要因の原因に関する研究を容易にする。

保全の繁殖はオンタリオ^州9、10のアカウミヘッド・シュライクの人口のための重要な管理ツールを証明している。人間のケアで飼育された年の若者を使用して野生の人口の増強は、この人口を押し出しから遠ざけており、本質的に研究が減少の原因をよりよく理解するための「時間を買う」。2000年にリリースプログラムが開始されて以来、オンタリオ州では現在までに1000羽以上の若い鳥が野生に放出され、その後^39,40年で若い鳥が繁殖に戻ってきました。毎年、将来の繁殖が起こり得るように、数人の個人が抑えられている。理想的には、元の場所の人口における女性に対する男性の比率は等しいであろう。迅速かつ安価な方法は、できるだけ多くの若者を解放しながら、元situ人口の管理のこの目標が満たされることを保証するのに役立ちます。ほとんどの年⁴¹で100羽以上の若い鳥が放出されると、DNAセックスのコストは非常に高価です。その結果、各性別のリターン率が放出されたものに比例しているか、または性偏った死亡率が起こっているのかを判断することはできません。繰り返しますが、今年の若者をセックスできる安価で簡単に実装された方法論は、オンタリオ州の種に対する保全繁殖の影響をより良く定量化し、例えば性的サイズの二型性およびネスト生存期の季節性比などを含む可能な研究の範囲を広げるのに役立ちます。

分子性の方法は、鳥^14、42での使用に広く適用可能であり^、ロガーヘッドshrikes^38、42で有効であることが証明されているが、彼らはDNA、特殊な機器、および専門知識を抽出するために組織サンプルを必要とし、我々の方法ほど費用対効果が高くない。ベントセックスなどの外部特性を用いた他の性決定方法は、ロガーヘッド・シュリケにはあまり効果がなく、短期間しかクローカルな突起部を示す(Chabot、未発表のデータ)。密接に関連する北シュライク(L.エクスキュビター⁾¹²のセックスに適したモルフォメトリックスは、ロガーヘッドシュライクス^43、44、45ほど有効ではなかった。私たちの正確で簡単に実装された性決定方法は、比較人口統計学や生活史研究を知らせるだけでなく、性固有のデータを必要とする研究および保全活動にも広く有用です。