Investigating infant feeding development in wild chimpanzees using stable isotopes of hair keratin

Autor: Curteanu, Cassandra
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Druh dokumentu: Diplomová práce
Popis: Les variations entre les nourrissons quant à la vitesse à laquelle ils atteignent l'indépendance nutritionnelle affectent les trajectoires de développement des nourrissons et entraînent des différences entre les femelles au niveau de la performance reproductive. Le moment des transitions alimentaires, notamment l'âge auquel les nourrissons commencent à consommer des aliments solides et l'âge du sevrage (c'est-à-dire le dernier allaitement avec transfert de lait), est difficile à déterminer par l'observation chez les primates sauvages. Il est difficile de distinguer le moment où les nourrissons se livrent à une mise en bouche exploratoire de celui où ils ingèrent réellement des aliments solides, et de déterminer si les contacts observés avec les mamelons reflètent une lactation continue, car les petits sevrés peuvent s'allaiter de confort (sans transfert de lait). Les isotopes stables de carbone et d'azote (δ13C, δ15N, %N) dans les fèces ou les poils peuvent être utilisés pour déterminer les transitions alimentaires. Alors que les isotopes stables fécaux sont sensibles à l'échantillonnage occasionnel d'aliments solides et montrent une forte variation quotidienne, les isotopes stables des poils montrent un amalgame de l'apport alimentaire sur quelques mois. Pour atténuer les limites des isotopes stables fécaux et de l'observation, j'ai appliqué des analyses δ13C, δ15N, %N à la kératine des fils de poils (0-7 ans, N = 169 échantillons de poils) collectés auprès de mères et de nourrissons chimpanzés sauvages (Pan troglodytes) à Ngogo, en Ouganda. En 2013-2014 et 2018, les poils ont été collectés de manière non invasive lorsqu'ils se collaient aux excréments, ou sur le sol après que les mères et les nourrissons se soient toilettés ou reposés. Premièrement, mon objectif était d'utiliser une combinaison de techniques visuelles (longueur et diamètre des fils de poils), associées à des isotopes stables des poils pour distinguer les fils de poils maternels des fils de poils infantiles. Deuxièmement, mon objectif était de déterminer l'âge précis auquel la contribution relative de la nourriture solide l'emporte sur la contribution relative du lait dans le régime alimentaire des bébés chimpanzés sauvages afin de suivre les processus d'alimentation transitoire et de sevrage. Les mèches de cheveux du nourrisson n'ont pas pu être distinguées des mèches de cheveux de la mère en utilisant uniquement des techniques visuelles. Les longueurs (cm) et les diamètres (μm) des poils de la mère et du nourrisson ne présentaient pas de différences suffisamment importantes et cohérentes pour pouvoir être utilisées seules pour distinguer les poils. Cependant, les poils des mères et des nourrissons se sont avérés plus fins et plus courts que ceux des mâles adultes (~20 μm de moins pour les nourrissons). Pour évaluer les limites des isotopes stables fécaux et de l'observation, des analyses δ13C, δ15N, %N ont été appliquées à la kératine de mèches de cheveux (0-7 ans, N = 169 échantillons de cheveux) collectées auprès de mères et de nourrissons chimpanzés sauvages (Pan troglodytes) à Ngogo, en Ouganda. Les nourrissons ≤ 2 ans présentaient le plus grand rapport d'isotopes stables de carbone et d'azote (δ13C et δ15N). Les nourrissons âgés de 1.5 à 2 ans présentaient des ratios moyens de δ13C (-22,2 permil, ‰) et de δ15N (9,2‰) supérieurs à ceux des nourrissons ≤ 1.5 ans (valeur moyenne de δ13C de -23,2‰, valeur moyenne de δ15N de 8,6‰). Cela indique que les nourrissons ≤ 2 ans avaient un régime alimentaire global dominé par le lait maternel et consommaient moins d'aliments végétaux solides par rapport aux nourrissons plus âgés (δ13C de -23.8 ‰, δ15N de 7.4 ‰). Le changement dans les rapports δ13C une fois que les nourrissons ont dépassé 2 ans a suggéré que les nourrissons ont incorporé une plus grande quantité d'aliments solides dans leur régime alimentaire vers cet âge, ce qui pourrait être le moment où le processus de sevrage a commencé. Nous n'avons pas pu évaluer l'âge de la fin du sevrage, et nous aurons besoin à l'avenir de plus d'échantillons de poils de nourrissons plus âgés pour établir quand le sevrage se termine chez les chimpanzés. Cette étude peut être utilisée dans les évaluations futures des régimes alimentaires des primates, et pour déterminer les âges précis des transitions alimentaires chez les chimpanzés, ce qui fournira des données de base pour reconstruire le chemin évolutif qui a conduit à l'histoire de vie unique (sevrage précoce, fécondité élevée) des humains.
Variation between infants in the speed in which they reach nutritional independence affects infant developmental trajectories and leads to differences between females in reproductive output. Timings of feeding transitions, including the age infants begin consuming solid food, and age at the weaned event (i.e. last nursing bout with milk transfer), are difficult to determine both obervsationally and behaviourally in wild primates. It is difficult to distinguish when infants engage in exploratory mouthing versus actual ingestion of solid food, and to identify if observed nipple contacts reflect continued lactation, as weanlings can comfort nurse (without milk transfer). Stable carbon and nitrogen isotopes (δ13C, δ15N, %N) in feces or hair can be used to determine feeding transitions. While fecal stable isotopes are sensitive to occasional sampling of solid food and show high day-to-day variation, hair stable isotopes show an overall average of dietary intake over a few months. To assess fecal stable isotope and observational limitations, δ13C, δ15N, %N analyses were applied to keratin of hair strands (0-7 years, N = 169 hair samples) collected from wild chimpanzee (Pan troglodytes) mothers and infants at Ngogo, Uganda. In 2013-2014 and 2018, hairs were collected non-invasively when they stuck to feces, or from the ground after mothers and infants groomed or rested. First, my goal was to use a combination of visual techniques (hair strand length and diameter), combined with hair stable isotopes to distinguish maternal hair strands from infant ones. Second, my goal was to determine the precise age when the relative contribution of solid food outweighs the relative contribution of milk in the infant diet of wild chimpanzees to track the processes of transitional feeding and weaning. Infant hair strands could not be distinguished from maternal hair strands using only visual techniques. The lengths (cm) and diameters (μm) of maternal versus infant hair strands did not show great enough and consistent differences that could alone be used to distinguish the hairs. However, maternal and infant hair strands proved to be thinner and shorter to that of adult male hair (~20 μm lower for infants). I therefore relied on the stable isotope values themselves to distinguish the hairs, as infant hairs were enriched in the heavy carbon and nitrogen isotopes compared to their mothers. Infants ≤ 2.0 years old had the greatest ratio of stable carbon and nitrogen isotopes (δ13C and δ15N). Infants between 1.5 and 2.0 years old had greater average ratios of δ13C (-22.2 permil, ‰) and δ15N (9.2 ‰) than infants ≤ 1.5 years old (δ13C mean value of -23.2 ‰, δ15N mean value of 8.6 ‰). This indicated that infants ≤ 2.0 years old had an overall diet dominated by maternal milk and consumed less solid plant foods compared to older infants (δ13C mean value of -23.8 ‰, δ15N mean value of 7.4 ‰). The change in δ13C ratios once infants surpassed two years old suggested that infants incorporated a greater amount of solid food into their diet near this age. This indicated that the weaning process begins at approximately two years old. As the age of the weaned event remained unassessed, more hair samples are required from older infants to establish when weaning ends in chimpanzees. This study can be used in future assessments of primate diets, and to determine precise ages at feeding transitions in chimpanzees, which will provide basic data to reconstruct the evolutionary path that led to the unique life history (early weaning, high fecundity) of humans.
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