Bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) strandings in South Carolina, 1992-1996

From 1992 to 1996, 153 bottlenose dolphin stranded in South Carolina, accounting for 73% of all marine mammal strandings during this period. The objectives of our study were to evaluate data from these strandings to deter-mine 1) annual trends in strandings, 2) seasonal and spatial distribution trends, 3) life history parameters such as sex ratio and age classes, 3) seasonal trends in reproduction, and 4) the extent to which humans have played a role in causing these strandings (human inter-actions). The results showed that 49% of the bottlenose dolphin strandings occurred between April and July; the greatest number of strandings occurred in July (n=22). There was a significant seasonal increase in the distribution of bottlenose dolphin strandings in the northern portion of the state from November to March. Bottlenose dolphin neonates stranded in every month of the year, except March and October, and represented 19.6% of the total number of strandings with known length (n=138). Fifty-five percent (n=15) of bottlenose dolphin neonatal strandings occurred between May and July. Bottlenose dolphins determined to have died as the result of human interaction accounted for 23.1% of the total number of bottlenose dolphin strandings (excluding those for which a determination could not be made).Incidents of bottlenose dolphin entanglements in nets accounted for 16 of these cases.

Echolocation range of captive and free-ranging baiji (Lipotes vexillifer), finless porpoise (Neophocaena phocaenoides), and bottlenose dolphin (Tursiops truncatus)

The interclick intervals of captive dolphins are known to be longer than the two-way transit time between the dolphin and a target. In the present study, the interclick intervals of free-ranging baiji, finless porpoises, and bottlenose dolphins in the wild and in captivity were compared. The click intervals in open waters ranged up to 100-200 ms, whereas the click intervals in captivity were in the order of 4-28 ms. Echolocation of free-ranging dolphins appears to adapt to various distance in navigation or ranging, sometimes up to 140 m. Additionally, the difference of waveform characteristics of clicks between species was recognized in the frequency of maximum energy and the click duration. (C) 1998 Acoustical Society of America. [S0001-4966(98)06609-0].

Acoustic behaviour, ecology and social structure of bottlenose dolphins (Tursiops truncatus, Montagu 1821) in the North Atlantic

Communication is important for social and other behavioural interactions in most marine mammal species. The bottlenose dolphin (Tursiops truncatus, Montagu, 1821) is a highly social species that use whistles as communication calls to express identity and to initiate and maintain contact between socially interactive individuals. In this thesis, the degree of variability in whistle behaviour and whistle characteristics was examined between different habitats on a range of spatial scales. The whistle characteristics that best discriminated between different communities were investigated, along with exploration of whistle variation in relation to habitat type, levels of social interaction and relatedness. Finally, the use and variability of individually distinctive calls (signature whistles) within and between Irish and US waters were also examined. Relatively high levels of whistle variation were found within a genetically and socially isolated population of dolphins in the Shannon Estuary, reflecting the need for individual identification and distinctive whistles in a population with long term site fidelity and high levels of social cohesion. Variation between reproductively separate communities in Irish waters was relatively small except between animals in inshore compared with continental shelf waters. The greatest differences in whistle structure overall were evident between dolphins using inshore and offshore US waters, likely reflecting social isolation of the two distinct ecotypes that occur in these waters but also variation in behaviour or habitat conditions. Variation found among inshore communities in US waters reflected similarities in habitat use and levels of social interaction. These findings suggest that vocal variation is socially mediated, behaviourally maintained and dependent on levels of social contact between individuals. The findings contribute to our understanding of the interaction of factors influencing vocalisation behaviour in this behaviourally complex and ecologically plastic species.

Stima di abbondanza di Tursiops truncatus (Montagu, 1821) nel levante ligure ed evoluzione dei marcaggi naturali utili alla fotoidentificazione

Il bacino ligure, pur facendo parte della più grande area marina protetta del Mar Mediterraneo, il Santuario Pelagos, risulta essere una regione in cui le attività umane stanno condizionando la presenza di numerose specie di Cetacei. Fra tutte Tursiops truncatus, in virtù della sua distribuzione limitata per lo più alle acque basse (<200 metri) è la specie maggiormente soggetta alle conseguenze dirette e indirette dell’impatto antropico. Questo elaborato è stato condotto all’interno del più ampio progetto “Delfini Metropolitani” coordinato dall’Acquario di Genova. L’area di studio presa in esame è l’intero levante ligure con tre stazioni di ormeggio: Genova, Rapallo e Lerici. Tramite la tecnica della cattura-ricattura fotografica è stato possibile analizzare la distribuzione ed effettuare delle stime di abbondanza per il periodo di studio 2005 – 2012. Dai risultati e dal confronto con altri studi è emerso che il tursiope vive entro la piattaforma continentale e sembrerebbe che all’aumentare di quest’ultima aumenti la dimensione della popolazione. Per il periodo di studio considerato la popolazione non fa registrare trend demografici significativi, rimanendo costante fra 150 - 250 individui. In questo elaborato si sono anche studiate le differenze fra maschi e femmine nell’evoluzione dei marcaggi naturali. I risultati preliminari hanno mostrato una differenza significativa fra i due sessi. Il maschio ha un valore maggiore come cambiamento rispetto alle femmine, questo è dovuto al fatto che gli individui maschi hanno interazioni spesso aggressive per poter accedere alle femmine. Infine grazie all’analisi dell’evoluzione dei marcaggi naturali e delle differenze trovate, si è proposto un nuovo metodo per poter sessare gli animali. Questo qui proposto, comunque, è un metodo derivante da uno studio preliminare e si ha bisogno di successivi studi per testarne l’efficienza e l’affidabilità.

Caratteristiche anatomiche del corpo genicolato mediale nel tursiope (Tursiops truncatus).

La conoscenza del sistema nervoso centrale dei Cetacei si limita alla morfologia esterna, mentre la storia evolutiva, invece, è ben documentata. Il sistema nervoso centrale, che funziona da interfaccia tra il corpo dell’animale e l’ambiente circostante, integra le informazioni afferenti in una reazione adatta alla sopravvivenza dell’individuo. L’aumento o la diminuzione delle aree cerebrali dipende dall’implicazione funzionale che esse hanno per l’organismo e, nel tursiope, quelle particolarmente sviluppate sono connesse alla trasmissione ed elaborazione delle informazioni acustiche comprendendo le cortecce acustiche, il pulvinar, il nucleo genicolato mediale, il collicolo caudale ed alcuni nuclei pontini. Esse sono basilari per la sopravvivenza nell’ ambiente acquatico. Questo studio si è occupato di delineare le caratteristiche citoarchitettoniche (con riferimento alla morfologia ed alle dimensioni dei neuroni) e l'espressione della calbindina-D28k del corpo genicolato mediale, importante centro di integrazione delle informazioni acustiche. Le sue caratteristiche morfofunzionali sono state studiate soprattutto nei Roditori, nei Carnivori e nei Primati, ed è emersa la presenza di tre aree citoarchitettoniche: nucleo dorsale (MGd), nucleo ventrale (MGv) e nucleo mediale (MGm). Nel tursiope, in base alla densità di distribuzione dei neuroni, si possono evidenziare, invece, due nuclei principali: il ventro-laterale ed il dorso-mediale. Nel primo nucleo i neuroni presenti appaiono più densamente stipati che nel secondo. Nel corpo genicolato mediale di tursiope, come nei Chirotteri, le cellule calbindina-D28k-immunoreattive sono distribuite in maniera diffusa ed uniforme. Tali cellule ricevono informazioni modulatorie afferenti soprattutto dalla corteccia cerebrale; di conseguenza è possibile ipotizzare come le infomazioni modulatorie che dalla neocorteccia si portano al corpo genicolato mediale non terminino in aree specifiche, come accade in molti Mammiferi terrestri, ma si distribuiscano in maniera diffusa a tutto il corpo. Tale caratteristica anatomica potrebbe indicare la presenza di un maggior controllo modulatorio, eventualmente correlato al fenomeno dell’ecolocazione, operato dalla corteccia cerebrale sul corpo genicolato mediale.

Distribuzione dei neuroni che esprimono il peptide correlato al gene della calcitonina (CGRP) nel midollo spinale di Tursiope (Tursiops truncatus, Montagu, 1821)

Il peptide correlato al gene della calcitonina (CGRP) è una molecola presente nei neuroni del midollo spinale di diverse specie di Mammiferi, inclusi topi, ratti, conigli, cani, gatti, pecore, scimmie e uomo. Nonostante la distribuzione dei neuroni contenenti questo neuropeptide sia stata studiata in maniera dettagliata nel midollo spinale delle suddette specie, non sono disponibili, in letteratura, informazioni relative alla presenza di queste cellule nel midollo spinale dei Cetacei. Di conseguenza, è stata condotta la presente ricerca che ha avuto lo scopo di determinare, mediante metodiche di immunoistochimica, la distribuzione e la morfologia dei neuroni esprimenti il CGRP nel midollo spinale di tursiope (Tursiops truncatus). In questa specie, la distribuzione laminare (secondo Rexed) dei neuroni CGRP-immunoreattivi è assai simile a quella che si osserva nei Roditori, nei Carnivori e nei Primati; infatti, i corpi cellulari immunopositivi sono localizzati soprattutto in corrispondenza dell’apice del corno dorsale (lamine I e II) e nel corno ventrale (lamine VIII e IX). La distribuzione e la morfologia dei neuroni esprimenti CGRP nel midollo spinale di tursiope suggeriscono come tale neuropeptide possa essere coinvolto nella trasmissione delle informazioni sia sensitive (somatiche e viscerali) che motorie. I neuroni CGRP-immunoreattivi localizzati nelle lamine I e II del midollo spinale di tursiope, come dimostrato in altre specie, potrebbero agire da interneuroni modulando le informazioni nocicettive che dai gangli spinali vengono trasmesse al midollo spinale. Nelle lamine I e II sono presenti anche numerosi processi immunopositivi che, oltre ad appartenere a neuroni locali, derivano, molto probabilmente, dai ai neuroni pseudounipolari dei gangli spinali. In accordo con quanto appena affermato, è opportuno sottolineare come le fibre afferenti primarie provenienti dai gangli spinali utilizzino il CGRP per la trasmissione delle informazioni dolorifiche. La presenza di CGRP nei neuroni della lamina VIII, invece, indica come questo neuropeptide possa essere implicato nella trasmissione di segnali di natura motoria, utilizzando meccanismi presinaptici. Infine, la presenza di numerosi motoneuroni immunoreattivi per il CGRP nella lamina IX indicherebbe un’azione diretta svolta da questo neuropeptide nell’interazione tra motoneurone inferiore e muscolo scheletrico.

Distribuzione spazio-temporale di Stenella coeruleoalba (Meyen, 1833) e Tursiops truncatus (Montagu, 1821) nel Golfo di Taranto

Il Golfo di Taranto è una baia storica all’interno del Mar Ionio Settentrionale, Mar Mediterraneo Orientale. Sebbene il Mar Mediterraneo rappresenti meno dell’1% della superficie oceanica, presenta un alto livello di diversità biologica e si inserisce tra i primi 25 Biodiversity Hot Spot a livello globale. Esso purtroppo è anche uno dei bacini più antropizzati del mondo; tali pressioni mettono a serio rischio la conservazione di numerose specie, tra cui i Cetacei. Attualmente non sono presenti lavori riportanti dati di abbondanza dei Cetacei nel Golfo di Taranto: la mia ricerca vuole contribuire a colmare questo vuoto conoscitivo ed aggiungere nuove conoscenze sull’abbondanza dei Cetacei nel Mar Mediterraneo. Le aree di studio prese in esame si trovano nel Golfo di Taranto, sono contigue ed hanno la stessa superficie. Utilizzando il metodo del transetto lineare ed il software Distance 6.0 è stato possibile, raccogliere i dati di abbondanza dei delfinidi Stenella coeruleoalba e Truncatus truncatus ed analizzarli, ottenendo delle stime di abbondanza da confrontare con la serie storica disponibile (2009-2014). L’utilizzo del metodo del Distance Sampling, applicato per la prima volta nel Golfo di Taranto, è stato fondamentale perché ha permesso di colmare una lacuna conoscitiva sulla consistenza numerica associata alla nota presenza dei Cetacei nel Mar Ionio Settentrionale. I risultati ottenuti hanno reso possibile il confronto delle stime di abbondanza ottenute nel Golfo di Taranto con quelle del bacino ligure-corso-provenzale del Mediterraneo (Santuario Pelagos). Infatti è stato possibile rilevare che S. coeruleoalba presenta abbondanze generalmente inferiori ed un trend in diminuzione nel Santuario Pelagos, in netto contrasto con le maggiori abbondanze ed il trend in incremento evidenziato nel Golfo di Taranto e sintetizzato in questa tesi. Si evince, quindi la massima urgenza nell’implementare lo studio nel Golfo di Taranto, laddove la presenza di differenti specie di Cetacei e le stime di abbondanza di S. coeruleoalba e T. truncatus evidenziano la necessità di interventi di gestione finalizzati alla conservazione del patrimonio di diversità biologica del Mediterraneo.

Caratteristiche citoarchitettoniche e neurochimiche del nucleo centrale dell'amigdala di Tursiope (Tursiops truncatus)

Lo studio della sfera emozionale è stato da sempre oggetto d’interesse da parte di molti ambiti della Scienza, nonostante la sua perfetta mappatura costituisca ancora oggi un’ambizione non del tutto raggiunta. Comprendere quale sia il meccanismo specifico di genesi ed elaborazione delle emozioni e quali aree encefaliche ne siano responsabili, costituisce per gli scienziati una sfida di grande interesse. L’importanza dell’Amigdala nello studio e nella comprensione delle emozioni è conseguente alla scoperta di come questa struttura sia responsabile della genesi di un'emozione: la paura. Antica e ben radicata nel percorso evolutivo di ogni specie, la reazione di paura davanti ad un pericolo ha una funzione positiva: protegge da stimoli potenzialmente dannosi e, di base, non si apprende: tutti sono in grado di provare paura. L’Amigdala, denominata anche complesso nucleare amigdaloideo, è una struttura eterogenea, costituita da circa 13 nuclei e localizzata nella parte mediale del lobo temporale. I nuclei amigdaloidei vengono divisi in 3 gruppi: nuclei profondi, nuclei superficiali ed altre aree amigdaloidee. Le caratteristiche citoarchitettoniche e neurochimiche del complesso nucleare amigdaloideo sono state largamente studiate nei Mammiferi terrestri quali: ratto, scimmia, gatto ed Uomo. In letteratura non sono presenti particolari riferimenti ai Mammiferi marini. Per questo motivo la presente ricerca si propone di mostrare le caratteristiche citoarchitettoniche e neurochimiche del nucleo centrale dell’amigdala di tursiope (Tursiops truncatus), con particolare riferimento alle caratteristiche morfometriche dei neuroni esprimenti parvalbumina, calbindina-D28k e calretinina.

Valutazione dell'ormone TSH in Tursiops truncatus

Questa tesi si focalizza sullo studio del funzionamento dell'asse HPT in esemplari di Tursiops truncatus, mantenuti in ambiente controllato. Sono state analizzate le concentrazioni sieriche di TSH, T3 e T4 su 8 individui, 4 maschi e 4 femmine, lungo un periodo di tempo tra febbraio 2015 e febbraio 2016, tramite prelievo di sangue in concomitanza con i controlli veterinari. Essendo il TSH un ormone specie-specifico e vista l'attuale insesistenza di sistemi per la sua rilevazione in cetacei, si è voluto valutare anche se l'utilizzo di un sistema canino con anticorpi policlonali, fosse efficace per la sua analisi in cetacei. L'analisi è stata condotta tramite il kit "Thyroid Stimulating Hormone (TSH) Canine ELISA" (DRG), da cui è stata ottenuta ottima riproducibilità ed affidabilità. L'analisi degli ormoni tiroidei T3 e T4 è stata condotta tramite i kit CLIA. A seguito dell’analisi con sistema ELISA per TSH canino, tutti i campioni di tursiope hanno presentato concentrazioni superiori al limite di rilevabilità della metodica, pari a 0.01 ng/ml, e tutti rispecchiano e sottolineano la loro attività biologica. Il meccanismo di feeback positivo/negativo è evidenziato dall'analisi statistica: infatti, esiste una correlazione positiva tra T3 e TSH e tra T3 e T4. Per quanto riguarda i valori di T3 e T4 riscontrati, le medie ottenute indicano per il T3 valori di 1,117 ± 0,337 ng/ml e per il T4 10,806 ± 16,933 μg/dl, i quali rientrano nel range indicato dagli studi di Fair et al. (2011) e St. Aubin et al (1996). Le analisi statistiche hanno poi mostrato differenze nelle concentrazioni sieriche di tali ormoni tra maschi adulti, femmine adulte, maschio giovane e femmina giovane. Esse sono però significative solo nel caso del T3 (p= 0,006203), mentre per quanto riguarda TSH e T4, esse non risultano significative (rispettivamente p= 0,951254 e p= 0,131574).

Immunocytes of the Atlantic bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) and West Indian manatee (Trichechus manatus latirostris): Morphologic characterizations and correlations between healthy and disease states under free-ranging and captive conditions

Interest in the health of marine mammals has increased due, in part, to the attention given to human impact on the marine environment. Recent mass strandings of the Atlantic bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) and rising mortalities of the endangered Florida manatee (Trichechus manatus latirostris) have raised questions on the extent to which pollution, infectious disease, "stress," and captivity influence the immune system of these animals. This study has provided the first in-depth characterization of immunocytes in the peripheral blood of dolphins (n = 190) and manatees (n = 56). Immunocyte morphology and baseline values were determined in clinically normal animals under free-ranging, stranded and captive living conditions as well as by age and sex. Additionally, immunocyte population dynamics were characterized in sick animals. This was accomplished with traditional cytochemical techniques and new lymphocyte phenotyping methodology which was validated in this study. Traditional cytochemical techniques demonstrated that blood immunocyte morphology and cell numbers are similar to terrestrial mammals with some notable exceptions. The manatee heterophilic granulocyte is a morphologically unique cell and probably functions similarly to the typical mammalian neutrophil. Eosinophils were rarely found in manatees but were uncommonly high in healthy and sick dolphins. Basophils were not identified. Manatees had higher total lymphocyte numbers compared to dolphins and most terrestrial mammals. Lymphocyte subsets identified in healthy animals included T$\rm\sb{h}$, T$\rm\sb{c/s}$, B and NK cells. Dolphin and manatee T and B cell values were higher than those reported in man and most terrestrial mammals. The manatee has extraordinarily high absolute numbers of circulating T$\rm\sb{h}$ cells which suggests an enhanced immunological response capability. With few exceptions, immunocyte types and absolute numbers were not significantly different between free-ranging, stranded and captive categories or between sex and age categories. The evaluation of immunocyte dynamics in various disease states demonstrated a wide variation in cellular responses which provided new insights into innate, humoral and cell-mediated immunity in these species. Additionally, this study demonstrated that lymphocyte phenotyping has diagnostic significance and could be developed into a potential indicator of immunocompetence in both free-ranging and captive dolphin and manatee populations.

Using stable isotopes to investigate trophic interactions of bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) in the Florida Coastal Everglades

Top predators are known for their ability to 1) affect their communities through predation and 2) induce behavioral modifications. Recent research suggests that they may also play “bottom-up” roles in ecosystems, including transporting materials within and across habitat boundaries. The Florida Coastal Everglades (FCE) is an “upside-down” oligotrophic estuary where productivity decreases from the mouth of the estuary to freshwater marshes. Therefore, movements of predators may be important in ecosystem dynamics. While other estuarine predators in the FCE have been shown to potentially move nutrients among ecosystems, the potential for bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) to play a similar role in the systems has not been investigated. Stable isotope analysis of biopsy samples were used to investigate spatial variation in trophic interactions of dolphins to see if they might transport nutrients. Values of δ15 N suggest dolphins feed at a trophic level similar to other top predators in the ecosystem while δ13 C suggest that dolphins forage largely within food webs where they were sampled rather than transporting nutrients across ecosystem boundaries. The exception may be dolphins foraging in rivers, which may transport nutrients downstream; a pattern opposite to that of bull sharks and alligators in these habitats. Further research is necessary to predict how future changes occurring due to restoration and climate will affect the ecological roles of dolphins.