Conservation Endocrinology: a Noninvasive Tool to Understand Relationships between Carnivore Colonization and Ecological Carrying Capacity

: Reproductive technology, especially the diagnosis of pregnancy by radioimmunoassay of fecal steroid metabolites, is an important component of captive propagation, but its role in our understanding of ecological interactions and in situ biological restoration has been more limited. Where large herbivores have been “released” from predation by the extirpation of carnivores, controversy often exists about possible detrimental effects at the ecosystem level. A related concern is that the reestablishment of large carnivores may decrease the availability of prey populations for human subsistence. We suggest that pregnancy assays can be a valuable tool to help distinguish between the roles of predation versus food-imposed limitations on population size and their effects on juvenile recruitment in wild species. We explored this issue through analyses of fecal progestagen concentration ( FPC) levels to document pregnancy in moose (Alces alces) in the southern Greater Yellowstone Ecosystem, a site where wolves (Canis lupus) and grizzly bears ( Ursus arctos) are recolonizing former habitats after an absence of more than 60 years. Pregnancy was clearly discernible (mean FPC for pregnant and nonpregnant females, respectively: 10.60 vs. 2.57 μg/g; p < 0.0001). Among the potential confounding variables that need to be considered if FPC is applied to ecological and demographic questions are whether baseline values are affected by handling, whether neonate survival has been assessed, and whether sampling efforts are directed at both pregnant and nonpregnant animals. With these issues accounted for, the local moose population experienced juvenile survival rates among the highest in North America. Pregnancy rates, however, dropped from 90% in 1966 to about 75% today, rendering them in the lowest fifteenth percentile among moose populations in North America. Our findings suggest that a relatively low frequency of juvenile moose is not the likely result of predation, and they illustrate how endocrinology can be applied to issues involving reproductive events within an ecological context. They also affirm that noninvasive and generally inexpensive endocrinological procedures will be applicable to understanding interactions between recolonizing predators and prey, an issue that will continue to arise because of global restoration efforts, and to the study of rare ungulates in remote systems where data on reproductive events are difficult to obtain. Resumen: La tecnologia reproductiva, especialmente el diagnostico de embarazo por radioinmunoensayo de metabolitos fecales es un componente importante de la progacion en cautiverio, pero su papel en el entendimiento de interacciones ecologicas y en restauraciones biologicas in situ ha estado mas limitado. En sitios donde se he “liberado” a herbivoros grandes mediante la extirpacion de carnivoros, se presentan frecuentemente controversias sobre los posibles efectos negativos a nivel de econsistema. Una preocupacion relacionada es que el re-establecimineto de carnivoros grandes podria disminuir la viabilidad de poblaciones de presas para subsistencia humana. Nosotros sugerimos que los analisis de prenez pueden ser una herramienta valiosa para ayudar a distinguir entre los papeles de depredacion contra limitaciones de alimento impuestas en el tamano poblacional y sus efectos en el reclutamiento de juveniles en poblaciones silvestres. Exploramos este tema mediante el analisis de niveles de concentracion de progestagenos fecales ( FPC) para documentar embarazos en alces (Alces alces) en el ecosistema sureno del gran Yellowstone, un sitio donde los lobos (Canis lupus) y osos grizzly ( Ursus arctos) estan recolonizando habitats anteriormente usados, despues de una ausencia de mas de 60 anos. El embarazo fue claramente discernible (FCP promedio pra hembras prenadas y no prenadas respectivamente: 10.6 vs 2.57 mg /g; p < 0.001). Entre las variables potencialmente confundentes que necesitan ser consideradas si el FCP es aplicado en situaciones ecologicas y demograficas estan el saber si los valores base son afectados por el manejo, evaluar la supervivencia de neonatos y dirijir los esfuerzos de muestreo tanto a animales prenados como no prenados. Con estos aspectos tomados en consideracion, la poblacion local de alces ha experimentado tasas de supervivencia de juveniles entre las mas altas de Norteamerica. Sin embargo, las tasas de embarazo disminuyeron de un 90% en 1966 a cerca de 75% actualmente, colocandolas en el quinceavo percentil mas bajo entre las poblaciones de alces de Norteamerica. Nuestros resultados sugieren que la relativamente baja frecuencia de alces juveniles no es una posible causa de la depredacion, e ilustran como la endocrinologia puede ser aplicada en asuntos relacionados con eventos reproductivos dentro de un contexto ecologico. Esto tambien afirma que los procedimientos endocrinologicos no invasivos y generalmente baratos pueden ser aplicados para: Entender las interacciones entre depredadores recolonizando y sus presas, un asunto que continuara sugiendo debido a los esfuerzos globales de restauracion, y el estudio de ungulados raros en sistemas remotos donde los datos de eventos reproductivos son dificiles de obtener.