Assessing diet quality and foraging ecology of Bulwer’s petrel breeding in Cape Verde.

Abstract

As aves marinhas têm vindo a ser utilizadas como bioindicadores da saúde dos ecossistemas marinhos e da dinâmica e estrutura das cadeias tróficas. Estudar a dieta das aves marinhas, em conjunto com a ecologia da procura de alimento, providencia informações únicas sobre as relações tróficas e preferências de habitat, úteis para a criação de Áreas Marinhas Protegidas (AMP). A análise de ácidos gordos (AG) e de isótopos estáveis têm provado ser técnicas eficazes para estimar a dieta das aves, superando a curta janela temporal oferecida pelos métodos convencionais. Este estudo visou: a) avaliar o sucesso reprodutivo de uma população tropical de alma-negra (Bulweria bulwerii), b) descrever a sua dieta e identificar as áreas alimentação usadas na época reprodutiva e, c) relacionar a seleção de presas e a composição em AG das aves com os parâmetros reprodutivos.Durante a época reprodutiva de 2017 foi recolhido tecido adiposo (i.e., gordura) de adultos e pintos para análise de AG, e sangue de adultos durante os períodos de incubação e alimentação dos pintos. O sangue total foi usado para calcular os valores de δ15N e δ13C, e as amostras de plasma para análise de AG. A gordura e o plasma, juntamente com uma ampla biblioteca de presas, foram usados numa análise quantitativa de assinaturas de AG (QFASA) para estimar a dieta da alma-negra durante a época reprodutiva. Colocaram-se dispositivos GPS nos adultos reprodutores para avaliar a sua ecologia na procura de alimento, e cruzar a informação espacial com as condições oceanográficas das áreas de alimentação. Além disso, com estes dispositivos GPS foi ainda possível relacionar os padrões da procura de alimento com os parâmetros reprodutivos dos respetivos pintos. Por fim, foram recolhidos regurgitos dos pintos para comparar com os resultados do QFASA.Este trabalho revelou que o sucesso na incubação (44 %) e o sucesso reprodutivo global (35 %) foram inferiores comparando com estudos anteriores em outras colónias, sugerindo que a imprevisibilidade acrescida da distribuição de presas em sistemas tropicais pode influenciar o sucesso reprodutor. Os peixes epipelágicos foram o grupo que demonstrou conteúdos mais elevados de AG altamente insaturados (46 %) e AG saturados (44 %), enquanto os peixes mesopelágicos e as lulas revelaram níveis mais elevados de monoinsaturados (27-31 %). A gordura dos adultos revelou níveis mais elevados de AG saturados (60 %), ao invés de monoinsaturados que são mais caraterísticos das cadeias tróficas marinhas, enquanto a gordura dos pintos mostrou a predominância de 18:1n-9 (42 %), e a presença de C20:1 e C22:1 associados a fontes pelágicas. A dieta estimada pelo QFASA revelou uma predominância dos peixes mesopelágicos na dieta dos adultos desde o período precedente à postura até ao início do período de incubação (94 %), reforçando a intensa atividade predatória noturna desta espécie. Por outro lado, a dieta dos pintos revelou ser enriquecida em lulas (55 %), enquanto o plasma dos adultos revelou uma maior importância dos mesopelágicos, o que denota que os adultos fornecem aos pintos uma dieta diferente da sua. As análises do plasma revelaram um ligeiro aumento do consumo de peixes mesopelágicos desde a incubação (43 %) até à época de alimentação dos pintos (57 %), e um decréscimo do consumo de peixes epipelágicos. Contudo, o plasma recolhido durante a época de alimentação dos pintos revelou níveis mais elevados de ácido docosahexaenóico (DHA), sugerindo que os adultos terão aumentado a qualidade da sua dieta. Por outro lado, contrariamente ao esperado, o conteúdo em ácido araquidónico (ARA), ácido eicosapentaenóico (EPA) e DHA exibiu uma relação negativa com a taxa de crescimento dos pintos, enquanto o AG 16:0 revelou uma relação positiva. Este resultado pode ser consequência dos elevados níveis de AG monoinsaturados na dieta dos pintos, que promoveu uma maior absorção e eficiência no uso de AG saturados, o que pode causar ganhos de massa maiores. Os valores de δ15N foram similares entre os dois períodos, enquanto os valores de δ13C foram mais elevados na época de alimentação dos pintos, sugerindo que os adultos se alimentaram de presas de níveis tróficos similares, mas em zonas mais costeiras aquando da alimentação dos pintos. Durante este último período, os adultos preferiram alimentar-se em águas de Cabo Verde, mas também perto da plataforma continental africana. A escolha do habitat de alimentação influenciou a taxa de crescimento e massa assimptótica dos pintos, já que os pintos cujos progenitores se alimentaram em zonas de maior concentração de clorofila a, e de menor temperatura à superfície da água do mar e batimetria, exibiram melhores parâmetros de crescimento. Em termos gerais, este estudo aumentou o conhecimento da dieta, ecologia trófica e de procura de alimento desta população tropical. Realçamos a importância da criação de uma AMP que abranja as águas de Cabo Verde, também utilizadas por outras aves marinhas nidificantes.

Seabirds have been widely used as bioindicators of marine ecosystem’s health, food web dynamics, and structure. Studying seabirds diet, coupled with species foraging ecology, provides unique information about trophic relationships and habitat preferences, that are useful to create marine protected areas (MPA). Fatty acids (FA) and stable isotopes analyses have proven to be effective techniques to estimate avian diet, surpassing the short dietary time-window provided by conventional methods. In this study we aimed: a) to assess the reproductive success of a tropical Bulwer’s petrel (Bulweria bulwerii) population, b) to describe its diet and to identify the core foraging areas during the breeding season and, c) to relate the prey selection and birds’ FA composition with reproductive parameters. During the 2017 breeding season we used adipose tissue (i.e. fat), collected from adults and chicks for FA analysis, and blood samples from adults during incubation and chick-rearing periods. Whole blood samples were used to calculate δ15N and δ13C values, and plasma samples were used in FA analysis. Fat tissue and plasma, together with a large prey library, were used for quantitative FA signatures analysis (QFASA) to estimate Bulwer’s petrel diet during the breeding season. Tracking devices were attached to breeding adults to examine their foraging ecology and to cross the spatial data with oceanographic conditions of core foraging areas. Furthermore, with GPS-loggers, we related chicks’ reproductive parameters with foraging ecology patterns. Finally, we also collected regurgitates from chicks to compare with QFASA outputs.This work revealed that the hatching (44 %) and overall breeding success (35 %) were lower compared to previous studies in other colonies, suggesting that the higher patchiness and unpredictability of prey in tropical systems may influence the reproductive success. Epipelagic fish was the prey group that showed the highest content on highly unsaturated FA (46 %) and saturated FA (44 %), whereas mesopelagic fish and squid revealed higher amounts of monounsaturated FA (27-31 %). Adults’ fat exhibited higher amounts of saturated FA (60 %), instead of monounsaturated FA that are more characteristic of marine food webs, whereas chicks’ fat revealed a predominance of 18:1n-9 (42 %), and the presence of C20:1 and C22:1 associated to pelagic food sources. QFASA-diet estimates revealed a predominance of mesopelagic fish on adults’ diet (94 %) from the pre-laying to early incubation, enhancing the intense nocturnal feeding activity of this seabird species. On the other hand, chicks’ diet was enriched on squid (55 %), whereas adults’ plasma showed a larger importance of mesopelagic fish, which means that adults feed their chicks with different prey items. Plasma analyses revealed a slight increment of mesopelagic fish intake from incubation (43 %) to the chick-rearing period (57 %) and a decrease of epipelagic fish. However, the plasma collected during chick-rearing showed higher amounts of docosahexaenoic acid (DHA), suggesting that adults have increased the quality of their own diet. On the other hand, contrarily to what we expected, arachidonic acid (ARA), eicosapentaenoic acid (EPA) and DHA content revealed a negative relation with chicks’ growth rate, whereas 16:0 exhibited a positive relation. This can be due to the higher levels of monounsaturated FA on chicks’ diet, that promoted higher absorption of saturated FA and greater feeding efficiency, that can cause large mass gains. The δ15N levels were similar between the two breeding periods, whereas δ13C showed higher levels during the chick-rearing period, meaning that adults fed mainly on similar trophic level prey, but changed to more coastal waters when rearing their chicks. During the chick-rearing period, adults preferred to forage over Cape Verde surrounding waters, but also near the African shelf slope. The choice of foraging habitat influenced chicks’ growth rate and asymptotic mass because adults foraging in areas with higher chlorophyll a concentration, and with lower sea surface temperature and bathymetry, improved both chick growth parameters. Overall, this study improved the knowledge on diet, trophic and foraging ecology of this tropical population. We stress the importance of the creation of an MPA that covers Cape Verde waters, extremely used by other breeding seabirds as well.