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Untersuchung zur Brutbiologie und Populationsgenetik der Wiesenweihe (Circus pygargus Linnaeus, 1758) mittels Mikrosatelliten-Analyse

Janowski, Susann

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PDF, German
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Abstract

Montagu’s harrier (Circus pygargus) breeds on the ground and is endangered due to intensifi-cation of agricultural activities. Therefore, in most European countries the species is in high demand of intensive conservation efforts. The aim of this work was to identify novel microsa-tellite loci for Montagu’s harrier that can be used for breeding biological and population genetic analyses by means of paternity tests. These data could be used for conservation manage-ment. The work concentrated on the largest population in Germany: Mainfranken, Bavaria. Between 2000 2012 from chicks and between 2009 2012 from adult females blood samples were collected from this population. By means of 454-pyrosequencing 14 STR loci could be identified for use in parentage analyses. Another two loci from related species were found and three multiplex-PCR sets were developed for the microsatellite analysis. Genotyping of Mon-tagu’s harrier samples was performed by capillary-array electrophoresis using fluorescently labelled primers. Altogether 204 families containing 1276 samples from chicks and 123 samp-les from adult females were analysed via paternity tests. Investigation on age of first breeding revealed an age of three years for males and of two years for females. Nests of first-breeding males were located 15 km away from the hat-ching site, whereas those of females were 22 km. 41.2% of males and 29.4% of females can be considered to be philopatric, since distances between nests of first breeding and hatching site were ≤10 km. Recruitment rates of males were 4.9% and for females 2.9%. Sex ratio of chicks was biased towards males (53.1%). Altogether, only 4% of the studied chicks returned to the breeding colony. Adult males seem to be the more philopatric sex because nesting dis-tances between two consecutive years were found to be 1.7 2.9 km (6.4 km for females). Concerning results on partner fidelity, the breeding system of the species can be considered to be seasonally monogamous. Rates of bigamy (1.5%, three of 204 families) and extrapair youngs (0.5 1% of broods and 0.3% of all chicks) seem to be very low. Only 25.5% of fema-les bred with the same partner in more than one year. A significant higher breeding success could be detected when females remained with the same partner compared to females that changed their partner every year. Moreover, nests of faithful females were located closer to the nest of the previous year, than those of non-faithful females. Mean age of males obser-ved during the study period time was 3.8 years and 3.6 years for females. Individual birds reached much higher ages of 7-10 years. Furthermore, yearly survival rates of 60 82% could be determined for females. With regard to conservation efforts and management strategies, eight European populations were investigated for genetic exchange. Result indicate pro-nounced mixing of these populations, since they were found to be genetically homogenous. More detailed analyses on population genetics is needed to derive consequences for conser-vation. All findings are discussed regarding to biological and methodological aspects.

Translation of abstract (German)

Die Wiesenweihe (Circus pygargus), ein bodenbrütender Greifvogel, ist durch die Intensivie-rung der Landwirtschaft in vielen Regionen Europas bedroht und auf umfangreiche Schutz-maßnahmen angewiesen. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Identifizierung artspezifischer Mikrosatelliten-Primer, um damit brutbiologische sowie populationsgenetische Analysen mit-tels Elternschaftstests durchzuführen. Diese Daten könnten in Schutzprogramme einfließen. Die größte deutsche Population im bayerischen Mainfranken war das Ziel, wo 2000 2012 Blutproben von Jungvögeln und 2009-2012 von adulten Weibchen gesammelt wurden. Mittels der 454 Pyrosequenzierung konnten 14 artspezifische STR Loci identifiziert und für Eltern-schaftsanalysen verwendet werden. Zusammen mit zwei STR Loci nahe verwandter Arten wurden drei Multiplex-Sets für die Mikrosatellitenanalyse zusammengestellt. Die Genotypisie-rung der Wiesenweihen erfolgte mittels Kapillar-Gelelektrophorese und Fluoreszenz-markierten Primern. 204 Familien mit 1276 Proben von Jungvögeln und 123 adulten Weib-chen wurden über Elternschaftsanalysen ausgewertet. Eine Untersuchung zum Alter bei Erstbrut ergab für Männchen ein Alter von drei Jah-ren und Weibchen von zwei Jahren. Die Erstbrut der Männchen lag durchschnittlich 15 km vom Schlupfort entfernt (Weibchen 22 km). Dabei konnten 41,2% der Männchen und 29,4% der Weibchen als philopatrisch bezeichnet werden, da sie sich in einer Entfernung von ≤10 km ansiedelten. Rückkehrraten für Jungvögel ergaben für Männchen 4,9% und Weib-chen 2,9% (zusammen 4%). Die Männchen stellten außerdem mit durchschnittlich 53,1% das häufigere Geschlecht unter den Jungvögeln dar. Auch bei den Adulten waren die Männchen das philopatrischere Geschlecht, da ihre Nest-Distanzen zwischen zwei Jahren 1,7 2,9 km betrugen (Weibchen 6,4 km). Das Paarungssystem der Wiesenweihe kann anhand der Er-gebnisse als vorwiegend saisonal monogam bezeichnet werden. Die Polygynie-Rate war mit 1,5% (drei von 204 Familien) sehr gering, so auch die Fremdvaterschaftsrate (0,5 1% der Bruten bzw. 0,3% aller Jungtiere). Nur 25,5% der adulten Weibchen brüteten in mehrjährigen Paarbindungen. Bei ihnen wurden ein signifikant höherer Bruterfolg und eine signifikant gerin-gere Entfernung zum Vorjahresnest, im Vergleich zu Weibchen mit einjährigen Paarbindun-gen, festgestellt. Untersuchungen zur Lebenserwartung ergab für Männchen ein Alter von 3,8 Jahren und für Weibchen 3,6 Jahre. Einzelne Tiere wurden mit 7-10 Jahren deutlich älter. Für adulte Weibchen wurden zudem jährliche Überlebensraten von 60 82% ermittelt. Im Hinblick auf die Entwicklung von Management und Schutzkonzepten wurden zusätzlich acht Brutvor-kommen mitteleuropäischer Wiesenweihen auf genetischen Austausch untersucht. Das Er-gebnis weist auf eine starke Durchmischung der Populationen hin, da diese aus genetischer Sicht sehr homogen waren. Genauere Analysen sind jedoch nötig, um Konsequenzen für Schutzprogramme abzuleiten. Alle Ergebnisse wurden auf mögliche biologische und methodi-sche Hintergründe diskutiert.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Wink, Prof. Dr. Michael
Date of thesis defense: 15 October 2015
Date Deposited: 10 Nov 2015 09:28
Date: 2015
Faculties / Institutes: The Faculty of Bio Sciences > Institute of Pharmacy and Molecular Biotechnology
Subjects: 570 Life sciences
Uncontrolled Keywords: Wiesenweihe, Circus pygargus, Raubwanzen, Mikrosatelliten, STR-Analyse, Elternschaftsanalyse, Populationsgenetik, Brutbiologie
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