Browsing by Person "Fietz, Joanna"

Now showing 1 - 4 of 4

Causes and consequences of alterations in stress physiology, immunity and oxygen delivery in a small mammalian hibernator
(2017) Havenstein, Nadine; Fietz, Joanna
The different functions and activities of an organism require substantial amounts of energy and thus compete for the limited available resources. During demanding situations, allocation decisions potentially result in trade-offs between physiological processes that can have consequences on the performance and fitness of an individual. Endocrine mediators, especially glucocorticoid hormones (GCs) build the bridge between environmental stimuli and the responses of an individual via regulating energy allocation and numerous other physiological processes as well as behavior and are therefore of special interest in ecophysiological studies. The immune and the oxygen delivery system represent two vital body functions that are essential for survival and respond sensitively to altered environmental conditions, nutrient deficiencies and stress hormone levels, representing therefore further suitable targets of investigation in ecophysiological studies. Our study species, the edible dormouse (Glis glis) is a small arboreal rodent characterized by an extraordinarily long hibernation period. The aim of this study was to elucidate physiological mechanisms underlying the evolution of life history strategies and variations in fitness parameters associated with stressful and demanding situations like hibernation, reproduction, limited food availability and high population density. To achieve these goals urinary GC levels as well as white and red blood cell (WBC and RBC) parameters were investigated and urine samples were examined for haemoglobinuria of free ranging edible dormice in South Western Germany. Results of this study reveal that the post-hibernation period represents an extremely challenging period for edible dormice as their phagocytic cells, the immunological first line of defense, obviously become depleted during the extended hibernation period and recover only slowly at the beginning of the active season. The need to invest into the restoration of regressed organs and body functions directly after hibernation when high quality food is still limited, may explain the delayed recovery of these innate immune cells. Slightly elevated cortisol levels presumably reflect the mobilization of energy from body stores for these restoration processes. As the phenomenon of low phagocyte counts was even more pronounced at the beginning of a low food year and the few neutrophils present in the blood of dormice were primarily immature, preparatory mechanisms occurring during late arousals of the hibernation period seem to determine the regeneration of phagocytes before hibernation is terminated. This, in turn, indicates that dormice are able to predict upcoming food availability and, consequently, future reproductive effort and accordingly invest into physical-physiological recovery. Apparently edible dormice trade off restoration of regressed organs for immunity. Survival probabilities of edible dormice are lowest at that time of the annual cycle, suggesting that this post-hibernation impairment of the innate immune system may entail detrimental effects for their fitness. Elevated cortisol levels during mating and gestation-lactation, respectively, show that reproduction represents a stressful life history event in both sexes. This event furthermore coincides with drastic increases in the ratio of phagocyte to lymphocyte counts (P/L ratio), a stress response of the immune system, as well as distinct impairments in the oxygen delivery system. The latter seems to be in a large part due to energetic and nutrient deficits and large amounts of senescent RBCs. High frequency of haemoglobinuria in females support the notion of a nutrient-deficient anaemia. When all reproductive effort has ended, cortisol levels decrease whereas the strong increases in the P/L ratio persist until the end of the active season which gives notice of the prolonged immunological effects of chronic stress. As mortality is increased during reproductive years, the high cortisol levels measured during reproduction suggest an allostatic overload that has exceeded adaptive levels and the high P/L ratios might represent a pivotal indicator for the beginning of a stress-induced deprivation of immunity that contribute to reduced survival. Prolonged food limitation does not elevate cortisol levels and P/L ratios, supporting the hypothesis that food availability is predictable for edible dormice and that a restriction therefore does not cause considerable stress. During late summer of a low food year the oxygen delivery capacity is decreased. However, erythrocyte parameters furthermore indicate a senescent RBC pool, suggesting that a reduced erythrocyte production is part of the energy saving strategy. As survival is increased during years of low food availability, these findings indicate that dormice are able to perfectly adapt to prolonged periods of limited food availability.
Einfluss von klimatischen Faktoren auf das Quartiernutzungsverhalten des Großen Mausohrs (Myotis myotis) in Deutschland
(2024) Matthäus, Laura; Fietz, Joanna
Um dem dramatischen Artenrückgang der letzten Jahrzehnte entgegenzuwirken und die Folgen des Klimawandels einschätzen und seine Auswirkungen bewerten zu können, ist es unerlässlich, die Auswirkungen der klimatischen Veränderungen auf die Fauna zu beobachten. Nur auf dieser Grundlage können wirksame Maßnahmen zum Schutz der Arten ergriffen werden. Auch bei den Fledermäusen kam es ab Mitte der 1950er Jahre zu einem massiven Rückgang der Populationen mehrerer europäischer Fledermausar- ten. Bei einer dieser Arten handelt es sich um das Große Mausohr (Myotis myotis), für welches Deutschland aufgrund der weltweiten Verbreitung der Art sowie der Verteilung der Weltpopulation eine besondere Verantwortung trägt. Um auf Basis der FFH- Richtlinie, in deren Anhang II und Anhang IV das Große Mausohr geführt wird, dauerhaft einen wirksamen Schutz der Art in Deutschland gewährleisten zu können, war das Ziel der vorliegenden Dissertation, den Einfluss klimatischer Faktoren auf das Quartiernut- zungsverhalten des Großen Mausohrs zu untersuchen und ein Konzept für ein kontinu- ierliches bundesweites Monitoringsystem zu entwickeln. Es wird angenommen, dass die Änderungen klimatischer Faktoren Einfluss auf den Energieverbrauch sowie die Nahrungsverfügbarkeit und damit auf das Nahrungssuch- verhalten, die Reproduktion und das Überleben bzw. die Bestandsentwicklung von Fle- dermäusen haben. Um die Hypothese validieren zu können, wurde zunächst untersucht, welche Erfassungsmethoden geeignete Daten hierfür liefern können. Dazu wurden visu- elle Ausflugszählungen, halbautomatisierte Infrarotvideoaufnahmen und vollautomati- sierte Lichtschrankenerfassungen an Großen Mausohr-Wochenstuben synchron durch- geführt. Anhand des Methodenvergleichs sollen zudem die ehrenamtlichen und professionellen Kartierer, Wissenschaftler sowie Fachbehörden in der Auswahl einer geeigneten Erhe- bungsmethode unterstützt werden. Da der Vergleich der Datenqualität ergeben hat, dass diesbezüglich keine signifikanten Unterschiede zwischen den drei angewandten Metho- den vorliegen und auch die Anwesenheit des Kartierers keinen Einfluss im Sinne einer Störung auf den Ausflug der Großen Mausohren hat, kann die Wahl der geeigneten Er- fassungsmethode fallspezifisch von den Rahmenbedingungen und der Zielsetzung der Studie abhängig gemacht werden. Im Fall des angestrebten bundesweiten Großen Mausohr-Monitorings zur Überwachung des Großen Mausohrbestands in Deutschland im Rahmen der FFH-Richtlinie empfiehlt sich die Durchführung von permanenten Lichtschrankenerfassungen, um anhand von Langzeitaufnahmen mögliche Bestandsveränderungen in den Wochenstuben unmittel- bar identifizieren und geeignete Maßnahmen ergreifen zu können. Bei Bedarf kann die Lichtschrankenerfassung, beispielsweise zur Validierung, stichprobenartig mit anderen Methoden kombiniert werden. Somit konnte anhand der Untersuchung zum Methoden- vergleich die Eignung der Methode der Lichtschrankenerfassung und die Validität der erzeugten Daten für die Untersuchung von Klimaeinflüssen auf die Phänologie bestätigt werden. In der Folge wurden auf Basis von Lichtschrankenerfassungen gewonnene Daten her- angezogen, um das Quartiernutzungsverhalten des Großen Mausohrs in Abhängigkeit von klimatischen Faktoren zu analysieren. Hierfür wurde ermittelt, ob die Umgebungs- temperatur (Ta) einen Einfluss auf die Phänologie des Großen Mausohrs hat. Die vorliegenden Untersuchungen haben gezeigt, dass Veränderungen der Ta einen maßgeblichen Einfluss auf die Phänologie der Großen Mausohren haben. Dabei kann sich eine Erhöhung der Ta je nach Zeitpunkt positiv oder negativ auf die Fitness der Fledermäuse auswirken. So scheinen warme Winter bis zu einer gewissen Temperatur eine frühere Rückkehr in die Wochenstuben auszulösen, was je nach den anhaltenden Witterungsbedingungen und damit der Insektenverfügbarkeit positiv oder negativ für die Fledermäuse sein kann. Ein warmes Frühjahr wiederum scheint zu einem früheren Start der Geburten zu führen, wodurch ausreichende Energiereserven für den Winterschlaf angelegt werden können. Auch hohe Temperaturen während der Laktation der Fleder- mäuse sowie ein früherer Start der Geburten führten zu einer früheren Auflösung der Wochenstube, sodass die Überwinterung der Jung- und Muttertiere günstigen Bedingun- gen unterliegt, da bereits frühzeitig Energiereserven gesammelt werden können. Nach diesen Ergebnissen ist es unerlässlich, bei der Entwicklung von Maßnahmen zum Schutz der Fledermausfauna den Einfluss der klimatischen Veränderungen auf die Fle- dermäuse miteinzubeziehen. Die Erkenntnisse aus dem Methodenvergleich sowie die Ergebnisse der Untersuchung zum Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Phänologie des Großen Mausohr wer- den in einem die Dissertation abschließenden Monitoringkonzept angewendet. Dieses Konzept ist auf den Fledermausschutz sowie insbesondere den Schutz in den Quartie- ren ausgerichtet und sieht eine permanente Aktivitätserfassung mittels Lichtschranken- Technik vor. Es konnte ein Monitoringdesign entwickelt werden, welches bei eintreten- den Verhaltensänderungen in Wochenstuben des Großen Mausohrs das unmittelbare Ergreifen von Maßnahmen ermöglicht, wodurch ein schneller und wirksamer Schutz der Art gewährleistet werden kann. Darüber hinaus werden die erforderlichen Bestandsda- ten generiert, um der auf der FFH-Richtlinie basierenden Berichtspflicht gegenüber der EU vollumfänglich nachkommen zu können.
Influence of ambient temperature on the phenology of the greater mouse‐eared bat (Myotis myotis)
(2023) Matthäus, Laura; Kugelschafter, Karl; Fietz, Joanna
In order to assess the consequences of climate change and evaluate its impacts on wildlife, it is essential to do so on a species-specific level. It is assumed that changes in the ambient temperature influence energy consumption as well as food availability and thus foraging behavior, reproduction, survival, and therefore population dynamics in bats. Based on this assumption, the present study aims to gain insights into the roosting and breeding behavior of the greater mouse-eared bat (Myotis myotis) in relation to changes of the ambient temperature. For this purpose, we investigated the effect of ambient temperature on the phenology of the greater mouse-eared bat by using activity data of the bats collected using light barriers at the maternity roosts. The light barrier used in this study is a system that detects the interruption of two light beams, for example, by a flying bat, and displays it as an electrical signal. The investigations have shown that 1. the higher the winter temperatures, the earlier the greater mouse-eared bats returned to the roosts to form the maternity colony; however, this was only true for ambient temperatures below 0.5°C, 2. birth season started earlier at higher spring temperatures, 3. the dissolution of maternity roosts occurred earlier with earlier birth season and at higher ambient temperatures during lactation. The results revealed that ambient temperature has an influence on the phenology of the greater mouse-eared bat. Depending on the respective life history stage, an increase in ambient temperature can have a positive or negative effect on the fitness of the animals. In recent years, mild winters have been recorded more frequently, which can have an influence on the behavior of bats. Warm winters within certain limits seem to lead to an earlier formation of the maternity colony, which can be positive or negative for the bats depending on persistent weather conditions and thus insect availability. In the course of climate change, we can also expect earlier spring events and an increase in spring temperature, as well as hot spells in summer. These warm springs and summers seem to lead to an earlier beginning of births, a faster development of the juveniles and an earlier dissolution of the maternity roost. An advance of reproductive activities can be assumed to increase the chance to survive the following winter in both mothers and their young, as they have more time to build up sufficient energy reserves for hibernation before winter starts. Due to the climatic changes, phenological changes of the bats be expected. This study highlights that in order to understand the impact of climate change on biodiversity, it is necessary to investigate in detail effects on a species-specific level and also to consider direct and indirect effects of ambient temperature on different life history stages.
Season and reproductive activity influence cortisol levels in the Malagasy primate Lepilemur edwardsi
(2022) Bethge, Janina; Fietz, Joanna; Razafimampiandra, Jean Claude; Ruthsatz, Katharina; Dausmann, Kathrin H.
Throughout the year, wild animals are exposed to a variety of challenges such as changing environmental conditions and reproductive activity. These challenges may affect their stress hormone levels for varying durations and in varying intensities and impacts. Measurements of the glucocorticoid hormone cortisol in the hair of mammals are considered a good biomarker for measuring physiological stress and are increasingly used to evaluate stress hormone levels of wild animals. Here, we examined the influence of season, reproductive activity, sex, as well as body condition on hair cortisol concentrations (HCC) in Lepilemur edwardsi, a small Malagasy primate species. L. edwardsi lives in the seasonal dry forests of western Madagascar, which are characterized by a strongly changing resource availability throughout the year. We hypothesized that these seasonal changes of resource availability and additionally the reproductive cycle of this species would influence HCC of L. edwardsi. Results revealed that hair cortisol concentration of females did not change seasonally or with the reproductive cycle. However, we found a significant increase of hair cortisol levels in males from the early wet season during the early dry season (mating season). This increase is presumably due to changed behavior during the mating season, as sportive lemurs travel more and show aggressive behavior during this time of the year. This behavior is energy‐costly and stressful, and presumably leads to elevated HCC. As elevated cortisol levels may impair immune function, L. edwardsi males might also be more susceptible to parasites and diseases, which is unfavorable in particular during a period of low resource availability (dry season).