Analyses of Black Grouse (Tetrao tetrix) faeces with infrared spectroscopic methods

Abstract

In recent years, the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was used to assess the diet, digestibility or nutritional values of food items of ruminants. However, it has never been used to analyse the diet of grouse species. Commonly used methods have so far been direct observations of birds and microscopical analyses of droppings. The sample preparation and comparison of microscopical analyses is a highly time-consuming procedure. The comparison is based on morphological structures of epidermal cells, like the shape of cells, stomata or trichomes. In contrast, the sample preparation for the FT-IR and the subsequent measuring is simple and quickly done. We investigated the diet of Black Grouse (Tetrao tetrix L.) in two study areas with infrared spectroscopic methods comparing summer and winter droppings’ content with plant reference material. The study areas are located in the provinces of Salzburg and Upper Austria, Austria. In our study, samples were measured in the mid- and near-infrared range. We tried to determine the dominating content of faecal samples at species, genera or family level or at least to assign samples to one of four main plants groups (i.e. woody plants, heathers, herbs and grasses). Our results showed a dominance of Larix decidua within the group of woody plants in both areas and, within the group of heathers, a dominance of Calluna vulgaris and Rhododendron hirsutum in one study area. Partially, our results are in marked contrast to other studies conducted in the Alps, as Vaccinium myrtillus was not detected in the samples. For further methodological studies, faecal sampling over larger areas, larger samples of plant reference material (including seeds and other parts of plants at different seasons), taking more samples per dropping and synchronous comparisons of microscopic analyses as well as FT-IR spectroscopy, are recommended.

Zusammenfassung

Analyse von Birkhuhnkot ( Tetrao tetrix ) mittels Infrarotspektroskopie

In den letzten Jahren wurde die Fourier-Transform Infrarotspektroskopie (FT-IR) angewendet, um die Nahrungszusammensetzung, Verdaulichkeit sowie den Nährwert von Nahrungsbestandteilen bei Wiederkäuern zu untersuchen. Bislang wurde dieses Verfahren jedoch noch nicht zur Analyse der Nahrungszusammensetzung von Raufußhuhnarten herangezogen. Hier waren gewöhnlich angewendete Methoden direkte Verhaltensbeobachtungen von Vögeln oder mikroskopische Kotanalysen. Sowohl die Probenaufbereitung als auch die visuelle Beurteilung von Pflanzenbestandteilen in Kotproben anhand morphologischer Strukturen der Epidermiszellen (Form der Zellen, Stomata und Trichome) ist sehr zeitintensiv. Demgegenüber sind die Probenaufbereitung und der Messprozess bei der FT-IR vergleichsweise einfach und schnell zu bewerkstelligen. Wir untersuchten die Nahrungszusammensetzung vom Birkhuhn (Tetrao tetrix L.) in zwei Untersuchungsgebieten, wobei wir den Inhalt von Sommer- und Winterlosungen mittels Infrarotspektroskopie mit Pflanzenreferenzmaterial verglichen. Unsere Untersuchungsgebiete lagen in den Bundesländern Salzburg und Oberösterreich in Österreich. Wir analysierten die Losungsproben im mittleren und nahen Infrarotbereich und versuchten dabei, die dominierenden Pflanzenanteile der Losungswalzen auf Art-, Gattungs- oder Familienniveau zu bestimmen oder zumindest eine Zuordnung zu einer von vier Pflanzengruppen (Gehölzpflanzen, Heidekrautgewächse, Kräuter oder Gräser) vorzunehmen. Unsere Analysen zeigten in den Birkhuhnlosungen eine Dominanz von Larix decidua innerhalb der Gehölzpflanzen in beiden Untersuchungsgebieten sowie jeweils in einem Untersuchungsgebiet ein Dominieren von Calluna vulgaris oder Rhododendron hirsutum innerhalb der Heidekrautgewächse. Da Vaccinium myrtillus in den untersuchten Proben nicht nachgewiesen werden konnte, stehen unsere Ergebnisse teilweise in deutlichem Gegensatz zu anderen, in den Alpen bereits durchgeführten Studien. Für weitere methodische Untersuchungen empfehlen wir Losungsprobenahmen auf größeren Flächen, umfangreichere Proben von Pflanzenreferenzmaterial (die auch Samen enthalten sowie Pflanzenteile zu verschiedenen Jahreszeiten), die Analyse einer größeren Anzahl von Proben je Losungswalze sowie begleitende Vergleiche von mikroskopischen Analysen und FT-IR Spektroskopischen Analysen.