Osteometric analysis of the scapula and humerus of Rangifer tarandus and Cervus elaphus : A contribution to the discrimination of Late Pleistocene cervids

Fossil remains of reindeer (Rangifer tarandus) occurring outside their present range are an important indicator of formerly cold climatic conditions, but are easily confused with those of the red deer (Cervus elaphus). The locality of Kiputz IX has yielded one of the best-preserved Late Pleistocene reindeer populations of the southern Pyrenees, occurring in association with Bison priscus and the much more abundant Cervus elaphus. Fossil remains from this site are mostly complete and not affected by human intervention, thus creating the perfect conditions for reliable osteometric analyses. Here, we quantify diagnostic morphological features of the scapula and the humerus of Cervus elaphus and Rangifer tarandus to establish the potential of these bones to aid in interspecific discrimination. In the case of the scapula, the best species discriminator is the ratio of the minimum anteroposterior diameter of the scapular neck and the development of the articular process, while the breadth of the trochlea is the best discriminator in the case of the humerus.

Écologie de la besnoitiose chez les populations de caribous (Rangifer tarandus) des régions subarctiques

Bien que les infections à Besnoitia tarandi sont documentées chez l’espèce Rangifer sp. depuis 1922, les données récoltées sur l’écologie et la distribution de cette parasitose demeurent rares. Les objectifs de cette étude ont donc été (i) d’identifier le meilleur tissu à échantillonner pour détecter les infections à Besnoitia tarandi dans les populations de caribous, (ii) de calculer la sensibilité et la spécificité de l’examen visuel comparativement à l’examen microscopique et (iii) d’identifier les facteurs de risques intrinsèques et extrinsèques associés à cette parasitose afin (iv) de comparer la prévalence et la densité des kystes parasitaires entre certains troupeaux. Nos résultats suggèrent que l'examen microscopique du derme superficiel d’une section de peau provenant du tiers moyen antérieur du métatarse devrait être privilégié pour dépister les infections par B. tarandi et en évaluer l'intensité. L’examen microscopique est également un outil très sensible comparativement à l’examen visuel des kystes parasitaires. Besnoitia tarandi, qui semble être absent du Groenland, a été observé dans environ un tiers des caribous nord-américains. Une variation saisonnière de prévalence et d'intensité de B. tarandi a été détectée; le parasite étant plus abondant chez cet hôte intermédiaire durant la période de l'automne/hiver comparativement à celle du printemps/été. Cet effet saisonnier pourrait être associé à une augmentation de l'abondance du parasite suite à la saison des insectes (i.e. été), supportant ainsi le rôle présumé des arthropodes piqueurs comme vecteurs de la maladie. Cette différence saisonnière pourrait aussi être expliquée par la diminution de la charge parasitaire par le système immunitaire et/ou par un taux de survie inférieur des animaux les plus parasités durant la saison froide. Les niveaux d'infection étaient légèrement plus élevés chez les mâles que chez les femelles, ce qui suggère soit une diminution du taux de mortalité, soit une exposition accrue ou une plus grande susceptibilité au parasite des mâles en comparaison aux femelles. La densité d’infection supérieure dans le troupeau Rivière-aux-Feuilles (Nunavik) suggère des niveaux d'exposition au parasite plus élevés et/ou une diminution des niveaux de résistance de ces caribous à ce protozoaire. Les résultats de cette étude démontrent que B. tarandi peut réduire les chances de survie des caribous infectés. Il sera donc important de continuer à surveiller les infections à B. tarandi surtout en cette période de changements climatiques.

High female mortality resulting in herd collapse in free-ranging domesticated reindeer (Rangifer tarandus tarandus) in Sweden

Reindeer herding in Sweden is a form of pastoralism practised by the indigenous Sami population. The economy is mainly based on meat production. Herd size is generally regulated by harvest in order not to overuse grazing ranges and keep a productive herd. Nonetheless, herd growth and room for harvest is currently small in many areas. Negative herd growth and low harvest rate were observed in one of two herds in a reindeer herding community in Central Sweden. The herds (A and B) used the same ranges from April until the autumn gathering in October-December, but were separated on different ranges over winter. Analyses of capture-recapture for 723 adult female reindeer over five years (2007-2012) revealed high annual losses (7.1% and 18.4%, for herd A and B respectively). A continuing decline in the total reindeer number in herd B demonstrated an inability to maintain the herd size in spite of a very small harvest. An estimated breakpoint for when herd size cannot be kept stable confirmed that the observed female mortality rate in herd B represented a state of herd collapse. Lower calving success in herd B compared to A indicated differences in winter foraging conditions. However, we found only minor differences in animal body condition between the herds in autumn. We found no evidence that a lower autumn body mass generally increased the risk for a female of dying from one autumn to the next. We conclude that the prime driver of the on-going collapse of herd B is not high animal density or poor body condition. Accidents or disease seem unlikely as major causes of mortality. Predation, primarily by lynx and wolverine, appears to be the most plausible reason for the high female mortality and state of collapse in the studied reindeer herding community.

Antibody Responses in Reindeer (Rangifer tarandus) Infected with Mycobacterium bovis

Despite having a very low incidence of disease, reindeer (Rangifer tarandus) are subject to tuberculosis (TB) testing requirements for interstate shipment and herd accreditation in the United States. Improved TB tests are desperately needed, as many reindeer are falsely classified as reactors by current testing procedures. Sera collected sequentially from 11 (experimentally) Mycobacterium bovis-infected reindeer and 4 noninfected reindeer were evaluated by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), immunoblotting, and multiantigen print immunoassay (MAPIA) for antibody specific to M. bovis antigens. Specific antibody was detected as early as 4 weeks after challenge with M. bovis. By MAPIA, sera were tested with 12 native and recombinant antigens, which were used to coat nitrocellulose. All M. bovis-infected reindeer developed responses to MPB83 and a fusion protein, Acr1/MPB83, and 9/11 had responses to MPB70. Other antigens less commonly recognized included MPB59, ESAT-6, and CFP10. Administration of purified protein derivatives for skin testing boosted serum antibody responses, as detected by each of the assays. Of the noninfected reindeer, 2/4 had responses that were detectable immediately following skin testing, which correlated with pathological findings (i.e., presence of granulomatous lesions yet the absence of acid-fast bacteria). The levels of specific antibody produced by infected reindeer appeared to be associated with disease progression but not with cell-mediated immunity. These findings indicate that M. bovis infection of reindeer elicits an antibody response to multiple antigens that can be boosted by skin testing. Serological tests using carefully selected specific antigens have potential for early detection of infections in reindeer.

Influence du climat, de la disponibilité des ressources et de la taille des populations sur la phénologie et les patrons de migration du caribou migrateur, "Rangifer tarandus"

De nombreuses populations migratrices sont actuellement en déclin. Les changements climatiques entrainent des modifications dans les habitats des espèces migratrices et la phénologie des processus naturels, lesquels se répercutent sur la migration, une période critique pour ces espèces. Comprendre comment les variables environnementales et climatiques affectent la phénologie et les patrons de migration est donc crucial. Ma thèse s’intéresse à l’impact du climat, des ressources alimentaires et de la compétition sur les migrations printanières et automnales des caribous migrateurs, Rangifer tarandus, des troupeaux Rivière-George (TRG) et Rivière-aux-Feuilles (TRF) du Nord-du-Québec et du Labrador. Le premier volet de ma thèse propose une approche objective, basée sur la détection des changements dans la structure des déplacements saisonniers, pour identifier les dates de départ et arrivée en migration. Validée à l’aide de trajets simulés, elle a été appliquée aux migrations printanières et automnales de femelles caribous. Le second volet porte sur l’impact des conditions environnementales sur la phénologie des migrations de printemps et d’automne. Il montre que la phénologie de la migration est principalement affectée par les conditions climatiques rencontrées lors de la migration, les conditions d’enneigement affectant notamment les coûts des déplacements. Au printemps, les caribous subissent des conditions défavorables lorsque la fonte des neiges est précoce. À l’automne, ils semblent ajuster leurs déplacements et migrent plus vite quand la neige débute tôt pour limiter les coûts de déplacement dans une neige profonde. Le troisième volet porte sur les patrons de migration à l’automne et montre que ceux-ci sont affectés essentiellement par une compétition intra- et inter-troupeaux pour les aires d’hivernages. Les caribous du TRG répondent à une augmentation de la compétition sur les aires les plus proches de l’aire de mise bas, liée à une taille de population élevée, en migrant préférentiellement vers les aires les plus éloignées. L’utilisation des aires hivernales par les caribous du TRF est, quant à elle, contrainte par la présence et l’abondance du TRG, cette contrainte diminuant à mesure que le TRG décline et abandonne les migrations vers les aires d’hivernages communes aux deux troupeaux. Cette thèse améliore notre compréhension de l’influence des facteurs environnementaux sur la phénologie et les patrons de migration du caribou migrateur. Ces connaissances sont très utiles pour comprendre l’impact des changements climatiques et établir les plans de conservation pour les espèces migratrices.

L'interaction entre les savoirs écologiques traditionnels et les changements climatiques : les Cris de la Baie-James, la bernache du Canada et le caribou des bois

Cette étude vise à identifier les effets des changements climatiques sur les activités de subsistance traditionnelles des chasseurs cris de la Baie-James. De nombreuses études se penchent sur les changements climatiques, mais relativement peu d’entre elles traitent de leurs effets socio-économiques et socioculturels sur les populations dans le Subarctique du Québec. Cette thèse explore les mécanismes d’intégration des connaissances scientifiques au savoir écologique traditionnel (SET) ; une intégration prônée par de nombreux chercheurs comme l’évolution souhaitable dans la recherche sur le SET et sur ses applications. L’étude de cette intégration se fait ici à l’aide d’une analyse des perceptions des chasseurs de l’Association des Trappeurs Cris concernant les effets des changements climatiques, avec l’accent sur les activités de subsistance traditionnelles en lien avec la bernache du Canada et le caribou des bois, deux espèces importantes culturellement. Une approche combinant l’aspect théorique de l’ethnoécologie et l’aspect pratique de l’étude de cas a été utilisée. Diverses sources de données ont été employées : l’analyse documentaire et cartographique, les questionnaires et les entrevues ouvertes et semi-dirigées. Cette recherche met en évidence des variations dans l’observation des changements climatiques et dans la perception de leurs effets par les chasseurs cris selon la localisation de leur communauté. Certains effets sont ressentis de la même façon par tous. Ainsi, les participants de toutes les communautés s’inquiètent des dangers liés à une fragilité accrue de la glace sur les lacs et les rivières. Cependant, ce sont surtout les membres des communautés côtières qui s’alarment du déplacement des bernaches vers l’intérieur du territoire. Ils sont aussi les seuls à ne pas percevoir de baisse du nombre de caribous des bois sur leurs lignes de trappe. Les effets des changements climatiques paraissent avoir un impact sur le mode de vie traditionnel cri en lien avec la bernache du Canada et le caribou des bois et affecter la transmission du savoir traditionnel vers les nouvelles générations quant au caribou des bois. Les résultats montrent aussi que la combinaison du SET et des données scientifiques permet de compléter le portrait de l’évolution du climat et des espèces (par ex. : variation du climat entre la côte et l’intérieur du territoire, apparition du cerf de Virginie et du coyote sur le territoire) et d’élaborer de nouvelles pistes de recherches et des hypothèses qui n’auraient pas été autrement identifiées (par ex. : causes d’un changement dans la structure de la gla ce, évolution des aires de répartition des sous-espèces de bernaches, impact des insectes suceurs-piqueurs sur la santé des caribous). Elle facilite également l’identification et la compréhension des enjeux et des processus d’adaptation qui ont lieu dans les communautés cries de la Baie-James (par ex. : diminution de la consommation du caribou, maintien de la consommation de la bernache, dangers accrus dans les déplacements liés à la fragilité de la glace ou à la difficulté à prévoir les schèmes climatiques). L’utilisation combinée du SET et du savoir scientifique permet de mieux appréhender les effets des changements climatiques et les dynamiques socioculturelles et environnementales complexes du territoire de la Baie-James.

Développement d’un modèle centré sur l’individu des déplacements du caribou, du loup et de l’orignal, et de leurs interactions, en forêt boréale aménagée

Le caribou forestier est une espèce menacée au Canada, la principale hypothèse au déclin des populations étant l’intensification de la prédation provoquée par les perturbations anthropiques du paysage. Afin de faire face à cette situation, il est nécessaire d’étudier et comprendre l’impact de l’environnement sur les interactions prédateur-proies entre le caribou et le loup, ainsi qu’avec l’orignal, qui est sa principale proie alternative. Pour cela, cette thèse présente la conception d’un modèle centré sur l’individu des déplacements de ces trois espèces en fonction de leur environnement, dont résulteront les interactions prédateur-proies. Afin de permettre l’application de ce modèle sur de longues périodes, et donc pour un environnement changeant, une méthodologie a été développée, qui s’articule atour de deux aspects principaux. Tout d’abord, la notion de niveaux d’émergence est introduite, permettant d’ordonner les comportements observables du système selon leurs interdépendances, afin de choisir comme trait du modèle un com- portement correspondant au domaine d’applicabilité visé. Ordonner les comportements selon leurs niveaux d’émergence permet également d’identifier la redondance entre les patrons, qui peut être à l’origine d’un phénomène de sur-apprentissage lorsqu’ils sont utilisés lors de la calibration. Dans un second temps, un nouveau protocole pour la calibration et la validation du ou des traits choisis à l’aide des niveaux d’émergence, nommé réplication de système basé sur l’individu (Individual Based System Replication - IBSRtion) est également présenté. Ce protocole met l’emphase sur la modélisation directe, contrairement au principal protocole existant, la modélisation orientée patrons (Pattern Oriented Modelling - POM), et permet une approche empirique en générant artificiellement des données non disponibles ou ne pouvant être récoltées par des études de terrains. IBSRtion a également l’avantage de pouvoir être intégrée dans POM, afin de contribuer à la création d’une méthodologie universelle pour la conception de modèles centrés sur l’individu. Le processus de conception de ce modèle aura entre autre permis de faire une synthèse des connaissances et d’identifier certaines lacunes. Une étude visant à palier le manque de connaissances satisfaisantes sur les réponses comportementales à court-terme des proies face au risque de prédation a notamment permis d’observer que celles-ci sont une combinaison de comportements chroniques et éphémères, et que les mécanismes qui en sont à l’origine sont complexes et non-linéaires. Le résultat de ce travail est un modèle complexe utilisant de nombreux sous-modèles, et calibré de façon empirique, applicable à une grande variété d’environnements. Ce modèle a permis de tester l’impact de l’enfeuillement sur les relations prédateur-proies. Des simulations ont été effectuées pour différentes quantités d’enfeuillement, suivant deux configurations spatiales différentes. Les résultats de simulation suggèrent que des plans d’aménagement considérant également l’habitat de l’orignal pourraient être bénéfiques pour le caribou forestier, car ils permettraient d’améliorer la ségrégation spatiale entre les deux espèces, et donc entre le caribou et le loup. En le couplant avec un module de naissances et de morts naturelles ainsi qu’un modèle d’évolution du paysage, ce modèle permettra par la suite d’évaluer l’impact de plans d’aménagement forestier sur la viabilité des populations de caribou forestier.

Modélisation de l'influence de la fragmentation des habitats sur le risque de prédation chez le caribou forestier

Les populations du caribou forestier (Rangifer tarandus caribou) sont en déclin sur l’ensemble de leur aire de répartition en Amérique du Nord. Il s’avère que la prédation, amplifiée par l’exploitation forestière, en est la principale cause. Ce projet consiste à mettre en place un outil d'aide à la décision, permettant de modéliser les changements du risque de prédation chez le caribou forestier durant la succession forestière, et ce, selon différents scénarios d'aménagement forestier simulés sur la Côte-Nord du Québec, Canada. Ces scénarios, simulés de 2000 à 2150, sont caractérisés par (i) des coupes limitées aux blocs de protection et de remplacement, (ii) des coupes étendues sur le paysage, et finalement (iii) par l'absence de coupe dès 2000. Un modèle basé sur l'individu (MBI) permet de modéliser les déplacements simultanés du caribou forestier, de l'orignal (Alces alces) et du loup gris (Canis lupus) afin d'évaluer le risque de prédation selon les scénarios. En général, le risque de prédation est plus important lorsque les coupes sont limitées aux blocs de protection et de remplacement. En effet, il semble que ces blocs augmentent les probabilités de rencontre entre les proies et leurs prédateurs. Toutefois, certains résultats ne reflètent pas la littérature, ce qui montre la nécessité d'améliorer le MBI. Certaines recommandations visent finalement à bonifier ce MBI pour permettre l'analyse de la viabilité à long terme du caribou forestier en fonction de différents scénarios d'aménagement forestier.

Forest Policy Scenario Analysis: Sensitivity of Songbird Community to Changes in Forest Cover Amount and Configuration

Changes in mature forest cover amount, composition, and configuration can be of significant consequence to wildlife populations. The response of wildlife to forest patterns is of concern to forest managers because it lies at the heart of such competing approaches to forest planning as aggregated vs. dispersed harvest block layouts. In this study, we developed a species assessment framework to evaluate the outcomes of forest management scenarios on biodiversity conservation objectives. Scenarios were assessed in the context of a broad range of forest structures and patterns that would be expected to occur under natural disturbance and succession processes. Spatial habitat models were used to predict the effects of varying degrees of mature forest cover amount, composition, and configuration on habitat occupancy for a set of 13 focal songbird species. We used a spatially explicit harvest scheduling program to model forest management options and simulate future forest conditions resulting from alternative forest management scenarios, and used a process-based fire-simulation model to simulate future forest conditions resulting from natural wildfire disturbance. Spatial pattern signatures were derived for both habitat occupancy and forest conditions, and these were placed in the context of the simulated range of natural variation. Strategic policy analyses were set in the context of current Ontario forest management policies. This included use of sequential time-restricted harvest blocks (created for Woodland caribou (Rangifer tarandus) conservation) and delayed harvest areas (created for American marten (Martes americana atrata) conservation). This approach increased the realism of the analysis, but reduced the generality of interpretations. We found that forest management options that create linear strips of old forest deviate the most from simulated natural patterns, and had the greatest negative effects on habitat occupancy, whereas policy options that specify deferment and timing of harvest for large blocks helped ensure the stable presence of an intact mature forest matrix over time. The management scenario that focused on maintaining compositional targets best supported biodiversity objectives by providing the composition patterns required by the 13 focal species, but this scenario may be improved by adding some broad-scale spatial objectives to better maintain large blocks of interior forest habitat through time.

Transferability of microsatellite loci from exotic Cervidae to Brazilian brocket deer (Mazama spp, Mammalia: Cervidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Transferability of microsatellite loci from Cervidae species to the endangered Brazilian marsh deer, Blastocerus dichotomus

Blastocerus dichotomus, the marsh deer, is the largest Brazilian Cervidae species. The species is endangered because of hunting and loss of its natural habitat, i.e., flood plain areas, because of hydroelectric power station construction and agricultural land expansion. In the present study, we tested 38 microsatellite loci from four Cervidae species: Odocoileus virginianus (7), Rangifer tarandus (17), Capreolus capreolus (7), and Mazama bororo (7). Eleven loci showed clear amplification, opening a new perspective for the generation of fundamental population genetic data for devising conservation strategies for B. dichotomus. © FUNPEC-RP.

Cystic Echinococcosis in the Arctic and Sub-Arctic

The northern biotype of Echinococcus granulosus occurs throughout the holarctic zones of tundra and taiga, from eastern Fennoscandia to the Bering Strait in Eurasia and in North America from arctic Alaska approximately to the northern border of the United States. The cycle of the cestode is complex in taiga at lower latitudes, because of the greater diversity of potential hosts. In the Arctic and Subarctic, however, four patterns of predator/prey relationships may be discerned. Two natural cycles involve the wolf and wild reindeer and the wolf and elk (moose), respectively. Where deer of the two species coexist, both are prey of the wolf; the interactions of the wolf and elk are here described on the basis of long-term observations made on Isle Royale (in Lake Superior near the southern limit of taiga), where only the wolf and elk serve as hosts for E. granulosus. A synanthropic cycle involving herding-dogs and domesticated reindeer caused hyperendemicity of cystic echinococcosis in arctic Eurasia, mainly in northeastern Siberia. The 4th pattern, a semi-synanthropic cycle, formerly existed in Alaska, wherein sled-dogs of the indigenous hunters became infected by consuming the lungs of wild reindeer. The sequence of changes in life-style inherent in the process of acculturation affected the occurrence of cystic echinococcosis among nomadic Iñupiat in arctic Alaska. When those people became sedentary, the environs of their early villages soon became severely contaminated by feces of dogs, and cases of cystic echinococcosis occurred. Compared to cystic echinococcosis caused by E. granulosus adapted to synanthropic hosts (dog and domestic ungulates), the infection produced by the northern biotype is relatively benign. 0fearly all diagnosed cases of cystic echinococcosis (> 300 in Alaska have occurred in indigenous people; only one fatality has been recorded (in a non-indigenous person). After sled-dogs were replaced by machines, cases have become rare in Alaska. A similar effect has been observed in Fennoscandia, in the Saami and domesticated reindeer. Recent records indicate tbat the prcvalence of cystic echinococcosis is increasing in Russia, suggesting that dogs are used there in herding.