Zdravotní a kondiční znaky volně žijících ptáků jako indikátory stresu a kvality prostředí

Ing. Petra Bauerová

Disertační práce

Health and condition-related traits of free-living birds as indicators of stress and environmental quality

Anotace:

Antropogenní znečištění prostředí vede ke kontaminaci tkání volně žijících živočichů různými toxickými prvky, jako jsou například těžké kovy, které mají potenciální dopad na jejich zdraví a celkovou kondici. V posledních letech jsou pro studium těchto efektů využívány různé druhy volně žijících ptáků, a to zejména v industriálních intenzivně znečištěných oblastech. Doposud ovšem neexistovaly studie, které by popisovaly širší geografickou či časovou variabilitu míry kontaminace těžkými kovy u volně žijících synantropních živočichů v různých městech. Stejně tak nebyly doposud dostatečně studovány potenciální přímé či nepřímé vlivy chronické subletální expozice ve městech na zdravotní, kondiční či reprodukční parametry těchto zvířat. Tato práce obsahuje výsledky dlouholetého monitoringu volně žijících městských populací sýkor koňader (Parus major) v České republice. Přestože analýza těžkých kovů ze vzorků krve i peří sýkor ukázala, že míra kontaminace zvířat se v různých městech liší, souvislost s úrovní prachového znečištění ovzduší ve městech nebyla prokázána. Dále bylo zjištěno, že i přesto, že žádné ze zvířat nevykazovalo známky akutní chronické otravy těžkými kovy, detekované subletální koncentrace kovů v krvi i peří souvisely s dílčími zdravotně závislými hematologickými znaky. U jedinců s nejvyššími koncentracemi kovů v krvi (v tomto případě pocházejících z industriálně zatíženého města Bohumín) byly zjištěny příznaky anemického onemocnění krve (nižší celkový počet erytrocytů a slabě zvýšené počty imaturních erytrocytů v krvi). Naměřené koncentrace kovů v peří pak signifikantně pozitivně korelovaly s tzv. indexem dlouhodobého stresu u ptáků (vyšší poměr heterofilů:lymfocytům (H/L) v krvi). Dále byl v případě dlouholetého monitoringu pražské populace sýkor koňader, založeného na opakovaně odchycených jedincích mezi roky 2006 - 2018, zjištěn slabý nelineární vztah mezi věkem zvířat a kontaminací krve olovem (Pb). Nejvyšší koncentrace Pb v krvi sýkor byly naměřeny zejména u zvířat v mláděcím věku (1. rok života) a poté u několika málo zvířat v nejpokročilejším věku (7-letí). Významný projev celoživotní akumulace Pb v organismu na aktuální kontaminaci krve dospělých zvířat tedy nebyl potvrzen. U těchto opakovaně odchycených jedinců byl dále zjištěn pozitivní vztah mezi aktuálními koncentracemi Pb, kadmia (Cd) i zinku (Zn) v krvi a celkovým i diferenciálním počtem leukocytů zvířat. Zvýšená proliferace leukocytů může být v tomto případě jak projevem negativního vlivu neesenciálních prvků (Pb a Cd; tj. zvýšená úmrtnost buněk v důsledku toxicity), tak případným projevem pozitivního efektu zvýšených koncentrací esenciálního Zn (tj. zvýšená míra imunitní obranyschopnosti). U žádné ze studovaných městských populací sýkor nebyla v našem případě zaznamenána souvislost mezi kontaminací krve či peří těžkými kovy a parametry fyzické kondice (standardizovaná hmotnost a šířka růstových proužků rýdovacích per) či kvalitou ornamentů peří (sytost žlutého zbarvení břišního ornamentu, plocha černého břišního pruhu). Samotná kondiční či zdravotní závislost primárních a sekundárních pohlavních znaků sýkor se nám nepodařila prokázat ani ve vybraném vzorku samců v pražské populaci sýkor. Jediný signifikantní vztah se v tomto případě projevil mezi celkovou variabilitou délky spermií a H/L indexem v krvi, kdy samci s vyšší kvalitou spermií vykazovali zároveň vyšší hladinu dlouhodobého stresu. Tento výsledek naznačuje možnost fungování tzv. teorie kompromisu u těchto zvířat, tedy že existuje volba mezi investicí do reprodukc

Anotace:

e a do vlastního sebeudržování. Jsem přesvědčena, že výsledky této práce mohou přispět k rozvoji nových poznatků nejen v oboru ekologie a ochrany synantropních druhů, ale také v oboru ekotoxikologie či ochrany lidského zdraví.

Abstract:

Anthropogenic pollution in the environment leads to the contamination of wildlife tissues with various toxic elements, such as heavy metals, which have a potential impact on the health and overall condition of the animals. In recent years, various species of free-living birds have been used to study these effects, especially in heavily polluted industrial areas. However, so far there have been no studies describing the wider geographical or temporal variability of heavy metal contamination levels in free-living synanthropic animals in different cities. Similarly, the potential direct or indirect effects of chronic sublethal exposure in cities on the health, condition or reproductive parameters of these animals have not yet been sufficiently studied. This thesis contains the results of the long-term monitoring of free-living urban great tit (Parus major) populations in the Czech Republic. Although the analysis of heavy metals in blood and feather samples showed that the level of body contamination varies between birds from different cities, the association with the dust air pollution concentrations in cities has not been demonstrated here. Furthermore, it was found that although none of the animals showed signs of acute chronic heavy metal poisoning, the detected sublethal concentrations of metals in the blood and feathers were related to partial health-dependent haematological parameters. Symptoms of anaemic blood disease (lower total erythrocyte count and slightly increased numbers of immature erythrocytes in the blood) were found in individuals with the highest blood metal concentrations (in this case, individuals captured in the industrially burdened city of Bohumín). The level of the feather metal concentration was significantly positively correlated with the long-term stress index in birds (i.e. higher heterophile:lymphocyte (H/L) ratio in the blood). In the case of long-term monitoring of the Prague great tit population, based on repeatedly captured individuals during the years 2006 - 2018, a weak non-linear relationship was found between the age of the animals and their blood lead (Pb) contamination. The highest Pb concentrations were measured mainly in the cohort of nestlings (1st year of age) and a small group of highly senescent birds (minimum known age of 7 years). Thus, the significant manifestation of lifetime accumulation of Pb in the organism on the current blood contamination levels in adult animals has not been confirmed. In these repeatedly captured individuals, a positive relationship was found between the blood Pb, cadmium (Cd) and zinc (Zn) concentrations and the total and differential leukocyte counts of the animals. Increased leukocyte proliferation in this case can be explained by both the negative effect of non-essential elements (Pb and Cd; i.e. increased cell mortality due to toxicity) and the positive effect of increased concentrations of essential Zn (i.e. increased immunocompetence).The association between heavy metal blood or feather contamination and physical condition parameters (standardised weight and width of the growth bars of the tail feathers) or the quality of feather ornaments (saturation of the yellow carotenoid-based breast feather ornament, area of the black melanin-pigmented breast stripe) was not detected in any of the studied urban tit populations. Furthermore, no health/condition dependence of the primary and secondary sexual traits of the great tits was proved in selected males in the Prague population. In this case, the only significant relationship was between the total variability of the sperm length and the H/L index in the blood, where males with a higher sperm quality also showed a higher level of long-term stress. This result suggests a possible trade-off between individual investment in reproduction and self-maintenance.I am convinced that the results of this work can contribute to the development of current knowledge not only in the field of ecology and synanthropic sp

Abstract:

ecies conservation, but also in the field of ecotoxicology or human health protection.

Klíčová slova

hematologie ptáků, rizikové prvky, anémie, znečištění prostředí, ornamenty peří

Keywords

avian haematology, risk elements, anaemic disease, environmental pollution, feather ornaments

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 8. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Jana Svobodová, Ph.D.
• Oponent: Pavel Hyršl, DiS., externi, Oldřich Tomášek, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta životního prostředí

Doktorský studijní program / obor:
Ekologie / Ekologie