A tale of stress, reproduction, survival and climate change - Case study of the Norwegian Arctic fox (Vulpes lagopus) and measurement of glucocorticoids

Abstract

Klimaendringer setter arktik tundra under press; klimasensitive arter som gnagere kan få syklusen sin forstyrret som et resultat. Gnagere er for de fleste arktiske kjøttetere og omnivore en viktig del av deres diet. Når gnager populasjon krasjer vil populasjoner av deres predatorer følge etter. Sult og andre stressorer, f.eks. vær, aktiverer HPA-aksen som frigir f.eks. kortisol. Fysiologiske målinger kan dermed avdekke statusen av en populasjon før det reflekteres i deres populasjon dynamikk.Å måle stresshormoner fra hår er en ikke-invasiv prøvetakingsmetode, og det eliminerer risikoen for å påvirke stressnivået under prosedyren. Glukokortikoider (GC) er mye brukt for å estimere stress, de påvirker flere biologiske funksjoner som metabolisme, utvikling, immunsystem, reproduksjon. Forhøyede eller lave GC-nivåer har dermed potensial til å påvirke fitness. Dette prosjektet har som mål å bidra til å utvide feltet bevaringsfysiologi og gi resultater som kan berike diskusjonen om GCs mulige kobling til fitness. Fjellreven (Vulpes lagopus) er kritisk truet i Fennoskandia, og flere av truslene bak nedgangen antas å være forankret i klimaendringer. Å avdekke deres stressnivå, hvordan dette korrelerer med fitness, og hvilke stressfaktorer kan resultere i et høyere stressnivå er viktig for fremtidig bevaringsarbeid. Jeg brukte pels av fjellrev, hovedsakelig valper, fra naturen og en avlsstasjon som ble samlet sommerne 2014-2018. Hårene ble vasket og kortisolekstraksjon ble utført ifølge Meyer (2014), hårene ble klippet for hånd, og jeg brukte ENZOs Cortisol ELISA-sett (2016) for å utføre analysen. I følge resultatene mine er det ingen korrelasjon mellom kortisolnivå og overlevelse eller reproduksjons suksess hos norsk fjellrev. Valper som lever i naturen viser en større sammenheng mellom kortisol og miljø prediktorer; temperaturavvik og tilgang til gnagere, enn yngler i en avlsstasjon. Villkull er positivt korrelert med overflod av gnagere og temperaturavvik, noe som antyder 5 ℃ over normal sommertemperaturer har for øyeblikket en positiv virkning på fjellreven. År med få kull øker kortisolnivået hos ville unger. Dette kan være et resultat av lav gnageroverflod som medfører sult og /eller konkurranse mellom søsken. Enten er koblingen mellom GC og fitness generelt svak (støttet av mange motstridende funn) eller så er fjellrev GC-resistent og ikke nok stresset til at fitness påvirkes.

The Arctic tundra is under pressure from climate change; climate sensitive species like rodents might have their cycle fluctuation disrupted as a result. Rodents are for most arctic carnivore and omnivores an essential part of their food source. When rodent populations crash the population of their predators follow. Starvation and other stressors, e.g. weather, activate the HPA-axis releasing e.g. cortisol. Physiological measurements can thus uncover the state of the population before it is reflected in their population dynamics. Measuring stress hormones from hair is a non-invasive method of sampling and it eliminates the risk of effecting stress levels during the procedure. Glucocorticoids (GC) are widely used for stress estimations, they influence several biological functions like metabolism, development, immune system, reproduction. Elevated or low GC levels thus have the potential to affect fitness. This project aims to contribute to expanding the field of conservation physiology and provide results which can enrich discussion of GC's possible link to fitness. The Arctic fox (Vulpes lagopus) is critically threatened in Fennoscandia and several of the threats to its decline are believed to be rooted to climate change. Uncovering their level of stress, how this correlates to fitness, and what stressors might result in a higher level of stress is important for future conservation work. I used fur of Arctic foxes, mainly pups, from the wild and a breeding station collected throughout summers 2014-2018. The hairs were washed and cortisol extraction happened according to Meyer (2014), the hairs were cut by hand, and I used ENZO's Cortisol ELISA kit (2016) to perform the assay. According to my results cortisol level does not correlate with survival or reproductive success in Norwegian Arctic fox. Juveniles living in the wild show a greater link between their cortisol and environmental predictors; temperature deviation and rodent abundance, than juveniles in a breeding station. Wild litters are positively correlated with rodent abundance and temperature deviations, implying 5℃ above normal summer temperatures works in Arctic foxes favor at the moment. In years with few litters in the population cortisol level of wild pups increases. This might be a result of low rodent abundance which ensues starvation and/or competition within litter. Either the link between GC and fitness are weak in general (supported by many contradicting findings) or the Arctic fox are GC-resistant and not stressed enough to have fitness affected.