Dissertation/ Thesis
Effect of overabundance over the gut microbiome and feeding behavior in a large wild herbivore
| Τίτλος: | Effect of overabundance over the gut microbiome and feeding behavior in a large wild herbivore |
|---|---|
| Συγγραφείς: | Torres Blas, Irene |
| Thesis Advisors: | Serrano Ferron, Emmanuel Antonio, Sharpton , Thomas, Lavín González, Santiago |
| Πηγή: | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Στοιχεία εκδότη: | Universitat Autònoma de Barcelona, 2026. |
| Έτος έκδοσης: | 2026 |
| Φυσική περιγραφή: | 371 p. |
| Θεματικοί όροι: | Cervus elaphus, Composició i qualitat dieta, Diet quality and composition, Composición y calidad dieta, Microbioma gastrointestinal, Gastrointestinal microbiome, Ciències de la Salut |
| Περιγραφή: | Les poblacions d'herbívors de vida lliure juguen un paper fonamental com a espècies clau en el manteniment de la salut de l'ecosistema en el qual habiten. Durant el segle XX, el seu número va augmentar a escala global, fins a tal punt que moltes poblacions es van tornar localment sobreabundants. Els efectes de la sobreabundància sobre els ecosistemes s'han documentat de manera extensa, però s'ha prestat menys atenció a les conseqüències de la sobreabundància sobre l'espècie sobreabundant. Aquesta tesi aporta una visió integrativa sobre les relacions entre la densitat de població, el comportament alimentari, la composició del microbioma gastrointestinal i com aquest afecta l'estat fisiològic en una població salvatge de cérvol vermell (Cervus elaphus). En primer lloc, analitzem el paper de la composició fisicoquímica de les plantes sobre el comportament alimentari del cérvol vermell (estudi I). La palatabilitat de les plantes va influir més que les característiques físiques sobre la selecció de la dieta. De fet, els animals van mostrar preferència per les plantes riques en fibra i proteïna bruta, i van evitar les plantes riques en lignina. En l'estudi II, explorem la relació entre la composició del microbioma intestinal i els paràmetres fisiològics en un grup de cérvols amb dieta controlada. Els resultats van mostrar que la composició de la comunitat microbiana i els canvis taxonòmics, en lloc de la diversitat global de la comunitat, són els principals predictors de l'estat fisiològic de l'hoste, i suggereixen que el microbioma gastrointestinal actua com una unitat ecològica funcional vinculada a la regulació immunitària i l'equilibri metabòlic del seu hoste. A continuació, avaluem els efectes de la sobrepoblació en un ambient amb marcada estacionalitat (estudi III). Les cérvoles que es van mantenir a densitats més elevades van ampliar el seu nínxol alimentari incorporant plantes menys palatables, riques en lignina i components secundaris. Aquesta adaptació va repercutir negativament en la qualitat global de la seva dieta i es va associar amb un augment de l'estrès fisiològic. Aquests resultats indiquen que l'adaptació dietària a la limitació de recursos implica un cost fisiològic mesurable. De manera simultània, en l'estudi IV observem que el microbioma intestinal es va adaptar funcionalment a dietes més pobres. A pesar que la redundància funcional pot amortir alguns processos metabòlics, els canvis en la composició microbiana poden alterar funcions clau observades en l'estudi II, amb conseqüències potencials per a l'homeòstasi immunitària, el balanç oxidatiu i la viabilitat a llarg termini de la població en el seu hàbitat natural. En general, l'excés de població actua com un factor ecològic clau que genera efectes en cascada des de la dieta fins a la composició del microbioma i, finalment, la fisiologia de l'hoste. A pesar que els cérvols exhibeixen una plasticitat conductual i microbiana considerable, aquesta adaptabilitat sembla comprometre l'estabilitat fisiològica a llarg termini i l'aptitud biològica de la població. Aquestes troballes destaquen la importància d'integrar perspectives ecològiques, fisiològiques i microbiològiques per a entendre i gestionar millor les poblacions d'herbívors salvatges. |
| Description (Translated): | Las poblaciones de herbívoros de vida libre juegan un papel fundamental como especies clave en el mantenimiento de la salud del ecosistema en el que habitan. Durante el siglo XX, su número aumentó a escala global, hasta tal punto que muchas poblaciones se volvieron localmente sobreabundantes. Los efectos de la sobreabundancia sobre los ecosistemas se han documentado de forma extensa, sin embargo, se ha prestado menos atención a las consecuencias de la sobreabundancia sobre la especie sobreabundante. Esta tesis aporta una visión integrativa sobre las relaciones entre la densidad de población, el comportamiento alimentario, la composición del microbioma intestinal y el estado fisiológico en una población salvaje de ciervo rojo (Cervus elaphus). En primer lugar, analizamos el papel de la composición fisicoquímica de las plantas sobre el comportamiento alimentario del ciervo rojo (estudio I). La palatabilidad de las plantas influyó más que las características físicas sobre la selección de la dieta. De hecho, los animales mostraron preferencia por las plantas ricas en fibra y proteína bruta, y evitaron las plantas ricas en lignina. En el estudio II, exploramos la relación entre la composición del microbioma intestinal y los parámetros fisiológicos del ciervo bajo condiciones controladas. Los resultados mostraron que la composición de la comunidad microbiana y los cambios taxonómicos, en lugar de la diversidad global de la comunidad, son los principales predictores del estado fisiológico del huésped, y sugieren que el microbioma gastrointestinal actúa como una unidad ecológica funcional vinculada a la regulación inmunitaria y el equilibrio metabólico de su huésped. A continuación, evaluamos los efectos de la sobrepoblación en un ambiente con marcada estacionalidad (estudio III). Las ciervas que se mantuvieron a densidades más elevadas ampliaron su nicho alimentario incorporando plantas menos palatables, ricas en lignina y componentes secundarios. Esta adaptación repercutió negativamente en la calidad global de su dieta y se asoció con un aumento del estrés fisiológico. Estos resultados indican que la adaptación alimenticia a la limitación de recursos implica un coste fisiológico medible. De manera simultánea, en el estudio IV observamos que el microbioma intestinal se adaptó funcionalmente a dietas más pobres. A pesar de que la redundancia funcional puede amortecer algunos procesos metabólicos, los cambios en la composición microbiana pueden alterar funciones clave observadas en el estudio II, con consecuencias potenciales para la homeostasis inmunitaria, el balance oxidativo y la viabilidad a largo plazo de la población en su hábitat natural. En general, el exceso de población actúa como un factor ecológico clave que genera efectos en cascada desde la dieta hasta la composición del microbioma y, finalmente, la fisiología del huésped. A pesar de que los ciervos exhiben una plasticidad conductual y microbiana considerable, esta adaptabilidad parece comprometer la estabilidad fisiológica a largo plazo y la aptitud biológica de la población. Estos hallazgos destacan la importancia de integrar perspectivas ecológicas, fisiológicas y microbiológicas para entender y gestionar mejor las poblaciones de herbívoros salvajes. Free-ranging wild herbivores play a fundamental role as keystone species, contributing to maintaining the ecosystem health of the environment they inhabit. However, during the XX century, their numbers started to increase worldwide, to the point that many populations became locally overabundant. The ecosystem effects of herbivore population overabundance have been widely studied, but less attention has been paid to the impacts it has over the overabundant species. This thesis provides an integrative assessment of how population density influences feeding behavior, gut microbiome composition, and physiological status in a free-ranging population of red deer (Cervus elaphus). We first analyzed the role that physiochemical plant composition plays in determining red deer’s feeding behavior (i.e. dietary selection) outside of a context of overabundance (study I). Nutritional profile was a stronger selection driver compared to physical components, where animals positively selected plants rich in fibers and crude protein, but avoided plants rich in lignin. In study II, we explored the relationship between gut microbiome composition and host physiological parameters under controlled dietary conditions. Results showed that microbial community composition and taxa turnover, rather than overall diversity, are the main predictors of host physiological status, highlighting the microbiome as a functional ecological unit linked to immune regulation and metabolic balance. We then evaluated the effects of population overabundance in a highly seasonal environment (study III). Increased population density disrupted the previously observed patterns of feeding behavior, forcing individuals to incorporate plant species that are rich in lignin and anti-herbivory secondary components, decreasing their overall diet quality. This dietary shift was associated with increased physiological stress, indicating that behavioral adaptation to resource limitation entails measurable metabolic costs. Concurrently, in study IV we observed gut microbiome communities underwent compositional restructuring, likely reflecting functional adaptation to poorer diets. While functional redundancy may buffer some metabolic processes, shifts in microbial composition may alter key functions observed in study II, with potential consequences for immune homeostasis and oxidative balance. Overall, population overabundance acts as a key ecological driver, generating cascading effects from diet to microbiome composition and ultimately to host physiology. Although red deer exhibit considerable behavioral and microbial plasticity, this adaptability appears to involve trade-offs that may compromise long-term physiological stability and population fitness. These findings highlight the importance of integrating ecological, physiological, and microbiological perspectives to better understand and manage wild herbivore populations. Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Medicina i Sanitat Animals |
| Τύπος εγγράφου: | Dissertation/Thesis |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | English |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | https://hdl.handle.net/10803/698371 |
| Rights: | L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edstdx.10803.698371 |
| Βάση Δεδομένων: | TDX |
| Η περιγραφή δεν είναι διαθέσιμη |