Parasitengemeinschaften von zwei auf Madagaskar endemischen, gefährdeten Lemuren (Avahi occidentalis
und Lepilemur edwardsi): der Einfluss von Schlafplatz Geschlecht und Jahreszeit
INAUGURAL-DISSERTATION
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von May Hokan
Starnberg
Hannover 2018
Tierärztliche Hochschule Hannover
2. Univ.-Prof. Dr. med. vet. Christina Strube, PhD, Institut für Parasitologie
1. Gutachterinnen: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Elke Zimmermann und Univ.-Prof. Dr. med. vet.
Christina Strube, PhD
2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. med. vet. Franz-Joseph Kaup
Tag der mündlichen Prüfung: 09.11.2018
Teile dieser Arbeit wurden durch den Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD) und der Gesellschaft für Primatologie (GfP) gefördert.
Meinen Eltern gewidmet
Teile dieser Arbeit wurden bereits auf folgenden Tagungen vorgestellt:
Hokan M., Strube C., Schicht S., Rasoloharijaona S., Andriatsitohaina B., Ambinini Anjara F., Zimmermann E. (2015)
Blood parasites in malagasy lemurs (Avahi occidentalis and Lepilemur edwardsi): the effect of sleeping sires and season
International Conference on Diseases of Zoo and Wild Animals Barcelona, Spanien, 13.05. -16.05.2015
Hokan M., Zimmermann E, Radespiel U., Strube C. (2016)
Endoparasiten bei madagassischen Lemuren (Avahi occidentalis und Lepilemur edwardsi):
der Einfluss von Schlafplätzen, Geschlecht und Jahreszeit (2016)
Tagung der DVG-Fachgruppe „Parasitologie und parasitäre Krankheiten“
Berlin, 02.05.-04.05.2016
Hokan M., Zimmermann E, Radespiel U., Strube C. (2017) Sleeping in tree holes may promote parasitism in wild lemurs Zoo and Wildlife Health Conference
Berlin, 24.05.-27.05.2017
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ... 1
1.1 Rolle der Schlafplatz-Ökologie bei Parasiteninfektionen ... 2
1.2 Rolle der Wirtsphysiologie bei Parasiteninfektionen ... 3
1.3 Saisonalität von Parasiteninfektionen ... 4
1.4 Nachtaktive Lemuren als Studienmodell ... 5
1.5 Parasiten bei Lemuren ... 8
1.6 Ziele und Hypothesen...9
2 Publikationen ... 11
2.1 Einfluss von Schlafplatzökologie und Geschlecht auf das Infektionsrisiko mit Ekto- und Haemoparasiten bei sympatrischen, baumlebenden Primaten (Lepilemur edwardsi und Avahi occidentalis) ... 11
2.1 Einfluss von Schlafplatzökologie und Jahreszeit auf intestinale Helminthen bei zwei sympatrischen, nachtaktiven, baumlebenden Primaten (Lepilemur edwardsi und Avahi occidentalis) ... 13
3 Diskussion ... 15
3.1 Schlafplatzverhalten von Wollmakis und Wieselmakis ... 15
3.2 Geringe Diversität gastrointestinaler Parasiten ... 18
3.3 Schlafplatzökologie und Parasiteninfektionen ... 20
3.4 Jahreszeit und Parasiteninfektionen ... 24
3.5 Geschlecht und Parasiteninfektionen ... 27
3.6 Fazit...28
4 Zusammenfassung ... 29
5 Summary ... 31
6 Literaturverzeichnis ... 33
7 Abkürzungsverzeichnis ... 43
Einleitung 1
1 Einleitung
Madagaskar ist ein Hotspot der Biodiversität. Die nur 587.000 km2 große Insel gilt als einer der weltweit wichtigsten Orte zur Erhaltung der Artenvielfalt (MYERS et al. 2000). Die Anzahl der endemischen Pflanzen- und Tierarten ist beeindruckend hoch, wobei die Lemuren die bekannteste Artengruppe darstellen. Diese Primaten gehören zu den Feuchtnasenaffen (Strepsirrhini) und werden taxonomisch in fünf Familien unterteilt: Indriidae, Lepilemuridae, Cheirogaleidae, Daubentoneidae und Lemuridae. Zusammen beinhalten sie 99 endemische Arten. Der starke Lebensraumverlust und die Fragmentierung der Wälder stellen die größte Bedrohung dieser Arten dar. Laut Schätzungen aus dem Jahr 2010 führten Brandrodung, Viehzucht, Mineralien- und Bergbauindustrie sowie Holzkohleproduktion dazu, dass 90 % der ursprünglichen madagassischen Wälder verschwanden (MITTERMEIER et al. 2010).
Durch die zunehmende Bedrohung durch den Lebensraumverlust, stehen heute 90 Lemurenarten auf der roten Liste gefährdeter Tierarten, von denen 22 Arten als vom Aussterben bedroht, 48 als stark gefährdet und 20 als gefährdet eingestuft werden (IUCN 2018).
Parasiten können das Überleben von Wildtierpopulationen via Wirt-Parasit-Interaktionen beeinflussen (ALTIZER et al. 2007). So kann in einigen Fällen Verhalten, Reproduktion, Anfälligkeit für Prädation und körperliche Fitness eines Tieres durch Parasiten spezifisch verändert werden, wobei der Grad des Einflusses mit dem Infektionsgrad einhergeht (HUDSON et al. 1992; COOP u. HOLMES 1996; HILLEGASS et al. 2010). Der Terminus
„Parasit“ wird als Organismus definiert, der an oder in einem anderem Organismus lebt (dem Wirt), von dem er Nährstoffe bezieht, was in der Regel eine Belastung für den Wirt darstellt (NUNN u. ALTIZER 2006). Parasiten beeinträchtigen Gesundheit und Fitness ihres Wirtes durch das Entziehen von Blut oder Nährstoffen oder durch den aufgrund immunologischer Antworten des Körpers entstehenden Energieverlust. Zudem führen Ektoparasiten durch ihren Saugvorgang (z.B. Zecken, Flöhe) oder durch das Graben in der Epidermis (z.B. Sarcoptes- Milben) zu Hautirritation und Juckreiz. Meist besteht ein ökologisches Gleichgewicht zwischen Wirtstier und Parasit. Dieses kann allerdings durch Stress, z.B. aufgrund anthropogener Einflüsse, verändert werden und zu einer verstärkten Virulenz der Parasiten
führen (DASZAK et al. 2000). Zudem können Parasiten durch Reduzierung der Immunkompetenz ihres Wirtstieres Koinfektionen mit anderen Erregern begünstigen (MARCOGLIESE u. PIETROCK 2011). Daher ist die Erfassung von Endo- und Ektoparasiten bei gefährdeten Wildtieren auch im Hinblick auf Folgeerkrankungen von Bedeutung.
Eine besondere Bedeutung bei der Zusammensetzung parasitärer Gemeinschaften wird der Ökologie des Wirts beigemessen (NUNN u. ALTIZER 2006). Dazu gehören Verhalten, Fellpflege, Reviergröße, Nahrungssuche, Gruppengröße und soziale Interaktionen. Nähe und körperlicher Kontakt zwischen Wirten in einer sozialen Gemeinschaft erhöhen das Übertragungsrisiko von Parasiten. So sind Säugetiere mit einem stark ausgeprägten sozialen Verhalten parasitären Infektionen stärker ausgesetzt (GILBERT 1994). Außerdem besteht eine positive Korrelation zwischen Populationsdichte und Häufigkeit sowie der Kontaktdauer zwischen den Individuen. Somit ist in einer Population hoher Dichte die Wahrscheinlichkeit mit Parasiten infiziert zu werden höher als bei einem einzeln lebenden Tier (ALTIZER et al.
2003). Im Gegensatz dazu werden bei monogam lebenden Arten weniger Parasiten erwartet, da der Kontakt mit Artgenossen vergleichsweise gering ist.
1.1 Rolle der Schlafplatz-Ökologie bei Parasiteninfektionen
Die Wahl des Schlafplatzes bei Primaten wird von verschieden Faktoren beeinflusst. Eine zentrale Rolle spielt der Schutz vor Prädatoren, den ein Schlafplatz bietet. Dieser ist insbesondere bei geschlossenen Schlafplätzen, wie z.B. Baumhöhlen, gegeben, aber auch hohe Äste bieten Schutz vor Feinden am Boden und dichte Bauwipfel vor Feinden aus der Luft (DI BITETTI et al. 2000). Schutz vor Regen und Kälte ist ein weiterer Aspekt. So bietet ein witterungssicherer Schlafplatz Komfort und erspart den für die Thermoregulation benötigten energetischen Aufwand (ANDERSON 1998). Zudem wurde dokumentiert, dass Schlafplätze gerne so gewählt werden, dass der Kontakt mit Parasiten möglichst vermieden wird. Steppenpaviane (Papio cynocephalus) z.B. scheinen potentielle Infektionen durch ihre eigenen Ausscheidungen zu vermeiden, indem sie regelmäßig ihren Schlafplatz wechseln (HAUSFATER u. MEADE 1982). Ein zweites Beispiel bieten Schlafhöhlen, die ihre Insassen
Einleitung 3
vor fliegenden Insekten wie Mücken abschirmen und dadurch das Risiko, mit Krankheitserregern wie Plasmodien infiziert zu werden, reduzieren (HEYMANN 1995).
Andererseits stellt die nächtliche Ruhestätte für viele Primaten eine primäre parasitäre Infektionsquelle dar (FREELAND 1976). So bieten Höhlen oder Baue aufgrund ihres dunklen, feuchten und warmen Mikroklimas ein förderliches Habitat für Ektoparasiten wie Flöhe, Milben oder Zecken. In einer Studie wurde beobachtet, dass Flöhe und Milben häufiger bei Feldmäusen (Microtus spp.) auftreten, die tiefe und komplexe Baue bewohnen als bei Artgenossen, die überirdisch schlafen oder nur oberflächliche Baue nutzen (KRASNOV et al. 2010). Diese Studien weisen auf einen Zusammenhang zwischen der Schlafplatzwahl und der Infektion mit Parasiten hin. In Anbetracht der Tatsache, dass viele Primaten über die Hälfte ihrer Lebenszeit an ihrem Schlafplatz verbringen (HEYMANN 1995), ist zu erwarten, dass sich auch bei Lemuren Unterschiede in der Schlafplatz-Ökologie in Prävalenz, Intensität und Vielfalt der Parasiteninfektionen widerspiegeln.
1.2 Rolle der Wirtsphysiologie bei Parasiteninfektionen
Bei ekto- sowie endoparasitären Infektionen spielen neben Wirts-Ökologie und Verhalten auch physiologische Eigenschaften des Individuums eine Rolle. Somit ist z.B. das Geschlecht ein Faktor, der in Studien über Parasiten stets einbezogen wird, da bei manchen Arten die männlichen Individuen eine höhere Prävalenz und Infektionsintensität aufweisen als die weiblichen Individuen (EVANS 2001; BERTOLINO et al. 2003; PEREZ-ORELLA u.
SCHULTE-HOSTEDDE 2005). Dies kann dem immunsupprimierenden Effekt des Hormons Testosteron zugeschrieben werden (ZUK u. MCKEAN 1996). Studien über Malaria bei Nagetieren zeigten, dass die Kastration der mit Plasmodium spp. infizierten Tiere die Mortalität senkt, die Administration von Testosteron wiederum die Mortalität steigert (KAMIS u. IBRAHIM 1989; ZHANG et al. 2000). Der Geschlechtsunterschied bei Parasiteninfektionen ist zum Teil auch verhaltensbedingt. Männliche Individuen sind häufig aggressiver als weibliche und haben ein größeres Revier, was für sie die Wahrscheinlichkeit mit Parasiten in Kontakt zu kommen erhöht (KLEIN 2004).
1.3 Saisonalität von Parasiteninfektionen
Die Parasitenentwicklung wird von der Umwelt und insbesondere vom Klima beeinflusst. Im Nordwesten Madagaskars weist das Klima starke saisonale Unterschiede auf. Es gibt eine kühle, trockene Saison von Mai bis Oktober, in der ein Großteil der Bäume seine Blätter verliert, und eine warme, feuchte Saison von November bis April, die durch starke Regenfälle im Januar und Februar gekennzeichnet ist (Abbildung 1). Wärme und hohe Luftfeuchtigkeit begünstigen die Entwicklung von freilebenden larvalen Stadien parasitischer Nematoden sowie den Schlupf von parasitischen Arthropoden aus abgelegten Eiern, was in einem erhöhten Vorkommen von Helminthen und Ektoparasiten bzw. Vektoren in der Regenzeit resultiert (HEATH 1978; TARASCHEWSKI 2006). Beispielsweise ist bei Brüllaffen (Alouatta pigra) die Nematodenprävalenz in der Regenzeit vergleichsweise höher als in der Trockenzeit (ECKERT et al. 2006). Dahingegen konnte in einer Studie über tropische Fledermäuse kein saisonaler Unterschied des Befalls mit Ektoparasiten festgestellt werden (GANNON u. WILLIG 1995). Der saisonale Einflussfaktor wirkt sich demnach bei verschiedenen Parasitenfamilien unterschiedlich aus und bedarf weiterer Untersuchungen.
Zudem bringt das vermehrte Vorkommen von Vektoren wie Mücken oder Zecken eine höhere Stechrate mit sich. Folglich kann in dieser Saison eine höhere Infektionsprävalenz von durch Vektoren übertragenen Parasiten, wie z.B. Plasmodien oder Mikrofilarien, erwartet werden.
Einleitung 5
Abbildung 1: Klimatabelle mit Temperatur und Regenfall im Akaranfantsika Nationalpark von Mai 2013 bis April 2014.
1.4 Nachtaktive Lemuren als Studienmodell
Der westliche Wollmaki (Avahi occidentalis) und der Milne-Edwards-Wieselmaki (Lepilemur edwardsi) leben in den Trockenwäldern nördlich des Flusses Betsiboka im Nordwesten Madagaskars (THALMANN u. GEISSMANN 2000; PASTORINI et al. 2003). Sie sind nachtaktive Baumbewohner, die sich ausschließlich senkrecht kletternd und springend fortbewegen. Beide Arten sind etwa katzengroß und ernähren sich hauptsächlich folivor.
Der westliche Wollmaki (Abbildung 2) erreicht bei einer Kopf-Rumpf-Länge von 25 bis 29 cm ein Gewicht von 700 bis 900 g. Sein dichtes, kleingewelltes Fell erscheint hellgrau und weist manchmal braune Flecken auf. Er könnte leicht mit anderen Wollmaki-Arten oder mit
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50
May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr
Rainfall in mm
Temperature in° C
Rainfall in mm
Average temperature in °C
Climate Chart Ankarafantsika National Park May 2013 - April 2014
Rainy season
Wieselmakis verwechselt werden, ist jedoch durch seine kontrastfarbige weiße Gesichtsmaske und den dunklen Augenringen gut von anderen Lemurenarten zu unterscheiden (THALMANN u. GEISSMANN 2000). Westliche Wollmakis leben in Gruppen von bis zu fünf Individuen, bestehend aus einem adulten Paar und ihrem Nachwuchs. Sie beanspruchen ein Revier von ein bis zwei Hektar, wobei sich die Gebiete verschiedener Gruppen überschneiden können (WARREN u. CROMPTON 1997; CRAUL et al. 2009). Junge Blätter und Knospen stellen als beliebtestes Futter etwa Dreiviertel ihrer Nahrung dar (THALMANN 2001). Die Tiere zeigen eine saisonale Fortpflanzung, wobei pro Saison je Weibchen nur ein Junges geboren wird (GANZHORN et al. 1985). Die Paarungszeit findet von April bis Mai statt. Nach einer Trächtigkeitsdauer von 4-5 Monaten wird das Junge zwischen August und September geboren (HARCOURT u. THORNBACK 1990; PETTER et al. 1977). Das Jungtier wird zunächst von der Mutter an der Brust getragen, später klammert es sich an ihren Rücken (RAMANANKIRAHINA et al. 2011). Aktivität und Nahrungssuche finden vor allem am Anfang und am Ende der Nacht statt. Tagsüber schläft A. occidentalis auf Ästen und Astgabeln oder in dichten Baumkronen (RAMANANKIRAHINA et al. 2012).
Abbildung 2: Westlicher Wollmaki (Avahi occidentalis) im Ankarafantsika Nationalpark
Der Milne-Edwards-Wieselmaki (Abbildung 3) kann bei einer Kopf-Rumpf-Länge von 27 bis
Einleitung 7
29 cm ein Gewicht von bis zu 1 kg erreichen. Das Rückenfell ist graubraun, Schultern, Oberarme und Oberschenkel braun und der Schwanz an der Spitze oft weiß gefärbt. Das Gesicht erscheint dunkelgrau und die Ohren stehen hervor, was zusammen mit seiner braunen Farbe bei der Unterscheidung dieser Art von Wollmakis hilft (MITTERMEIER et al. 2010).
Ihr Revier ist ca. ein Hektar groß und wird oft durch sogenannte „Loud calls“ verteidigt (ALBIGNAC 1981; RASOLOHARIJAONA et al. 2006; MÉNDEZ-CÁRDENAS u.
ZIMMERMANN 2009). Blätter bilden die Grundnahrung, aber auch Früchte, Blüten und Samen werden gefressen. Wieselmakis zeigen ebenfalls eine saisonale Fortpflanzung, auch sie gebären pro Saison nur ein Jungtier. Die Paarungszeit erstreck sich von Mai bis Juli. Wie beim Wollmaki sind die Weibchen für 4 bis 5 Monate tragend, die Laktationsperiode fällt entsprechend in die Monate Oktober und November, also den Beginn der Regenzeit (RANDRIANAMBININA et al. 2007). Wieselmakis bevorzugen als Schlafplätze Baumhöhlen (RASOLOHARIJAONA et al. 2003). Nicht selten kommt es vor, dass sich mehrere Tiere (ein Paar mit seinem Nachwuchs) eine Baumhöhle zum Schlafen teilen, auf nächtliche Nahrungssuche gehen sie allerdings im Alleingang.
Abbildung 3: Milne-Edwards-Wieselmaki (Lepilemur edwardsi) in einer Baumhöhle im Ankarafantsika Nationalpark
1.5 Parasiten bei Lemuren
Bisher wurden bei Lemuren 12 Protozoen- und 27 Helminthenarten beschrieben. Letztere umfassen Nematoden (Fadenwürmer), Plathelminthen (Plattwürmer) und Acanthocephalen (Kratzwürmer) (IRWIN u. RAHARISON 2009). Hinzu kommen mehrere ektoparasitäre Arthropoden (Zecken, Milben, Läuse) (JUNGE 2007). Die meisten Studien über Parasiten bei Lemuren sind deskriptiver Art und fokussieren auf morphologische Beschreibungen (CHABAUD u. CHOQUET 1955; CHABAUD et al. 1961; CHABAUD et al. 1965; HUGOT et al. 1995; HUGOT u. DEL ROSARIO ROBLES 2011). IRWIN u. RAHARISON (2009) fassen den aktuellen Kenntnisstand über Endoparasiten bei Lemuren zusammen. Aktuellere Studien befassen sich mit dem Einfluss veränderter Umweltbedingungen auf Parasiteninfektionen (JUNGE u. LOUIS 2002; DUTTON et al. 2003; SCHAD et al. 2005).
Hierbei zeigte sich, dass Habitatfragmentierung mit einem höheren Befall gastrointestinaler
Einleitung 9
Parasiten bei Mausmakis (Microcebus murinus) und Blauaugenmakis (Eulemur macaco flavifrons) einhergeht (RAHARIVOLOLONA u. GANZHORN 2009; SCHWITZER et al.
2010). Dennoch bleiben parasitologische Studien über Lemuren mit einer ökologischen Ausrichtung selten und Belege über den Einfluss von Wirtsmerkmalen auf parasitäre Infektionsmuster sind nur eingeschränkt vorhanden.
1.6 Ziele und Hypothesen
Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von Schlafplätz-Ökologie, Geschlecht und Saison auf Parasiteninfektionen in einem tropischen Umfeld erstmals an zwei etwa gleichgroßen und sympatrisch lebenden Primatenarten zu erfassen. Dazu wurden mit dem westlichen Wollmaki (Avahi occidentalis) und dem Milne-Edwards-Wieselmaki (Lepilemur edwardsi) zwei madagassische Lemurenarten ausgewählt, die beide nachtaktive Baumbewohner sind und sich ausgeprägt folivor ernähren (THALMANN 2001). Da sie sich mit dem trockenen Laubwald im Nordwesten Madagaskars ein Habitat teilen, leben sie außerdem unter denselben klimatischen Bedingungen. Keiner der beiden Primaten zeigt einen ausgeprägten Geschlechtsdimorphismus. Beide Lemuren sind monogam und leben in Paaren oder kleinen Familiengruppen (ein Paar mit seinem Nachwuchs), womit sie sich in ihrer Sozialität ähneln (MÉNDEZ-CÁRDENAS u. ZIMMERMANN 2009; RAMANANKIRAHINA et el. 2011).
Allerdings unterscheiden sich die beiden Arten wesentlich in ihrer Schlafplatzwahl:
Wollmakis schlafen in kleinen Familien auf Baumästen oder Astgabeln (Abbildung 2) und wechseln ihren Schlafplatz häufig, während Wieselmakis in geschlossenen Baumhöhlen schlafen (Abbildung 3) und wiederholt denselben Schlafplatz aufsuchen (RASOLOHARIJAONA et al. 2003; RAMANANKIRAHINA et al. 2012). Folglich stellen die beiden Arten ein geeignetes Modell zur Erfassung des Einflusses von Schlafplatzökologie auf Parasiteninfektionen dar, während Einflussfaktoren wie Klima, Körpergröße, Aktivität und Verhalten kontrollierbar sind.
Für die Arbeit wurden 22 Lemuren (neun Wollmakis und dreizehn Wieselmakis) mit Radiotelemetrie-Sendern versehen, um Schlafplatz-Dynamiken aufzuzeichnen und mehrere Kotproben während der Trocken- und der Regenzeit sammeln zu können, welche später
mittels Flotationsverfahren untersucht wurden. Blutproben und Ektoparasiten wurden unter Sedation entnommen und mikroskopisch und im Falle der Blutparasiten zusätzlich mittels PCR untersucht.
Im Zuge der Arbeit wurden folgende Hypothesen überprüft: Ekto- und Endo- parasitenprävalenz sowie Infektionsintensität und Parasitenvielfalt sind bei den in Baumhöhlen schlafenden Lemuren höher als bei den offen schlafenden Lemuren. Diese Hypothese wurde in zwei Publikationen, einer ersten über Ekto- und Haemoparasiten und einer zweiten mit Fokus auf intestinale Helminthen, überprüft. Zudem wurde erwartet, dass Prävalenz, Infektionsintensität und Vielfalt beider Parasitengruppen in der Regenzeit höher sind als in der Trockenzeit und bei männlichen Individuen höher als bei weiblichen, was in beiden Publikationen integriert wurde.
Publikationen 11
2 Publikationen
2.1 Einfluss von Schlafplatzökologie und Geschlecht auf das Infektionsrisiko mit Ekto- und Haemoparasiten bei sympatrischen, baumlebenden Primaten (Lepilemur edwardsi und Avahi occidentalis)
HOKAN, M.a,b, STRUBE, C.b, RADESPIEL, U.a u. E. ZIMMERMANNa (2017):
Sleeping site ecology, but not sex, affect ecto- and hemoparasite risk, in sympatric, arboreal primates (Avahi occidentalis and Lepilemur edwardsi).
Frontiers in Zoology 14:44 DOI 10.1186/s12983-017-0228-7
aInstitute of Zoology, University of Veterinary Medicine Hannover, Buenteweg 17, 30559 Hannover, Germany
bInstitute for Parasitology, Centre for Infection Medicine, University of Veterinary Medicine Hannover, Buenteweg 17, 30559 Hannover, Germany
Abstract:
Background: A central question in evolutionary parasitology is to what extent ecology impacts patterns of parasitism in wild host populations. In this study, we aim to disentangle factors influencing the risk of parasite exposure by exploring the impact of sleeping site ecology on infection with ectoparasites and vector-borne hemoparasites in two sympatric primates endemic to Madagascar. Both species live in the same dry deciduous forest of northwestern Madagascar and cope with the same climatic constraints, they are arboreal, nocturnal, cat-sized and pair-living but differ prominently in sleeping site ecology. The Western woolly lemur (Avahi occidentalis) sleeps on open branches and frequently changes sleeping sites, whereas the Milne-Edward’s sportive lemur (Lepilemur edwardsi) uses tree holes, displaying strong sleeping site fidelity. Sleeping in tree holes should confer protection from mosquito-borne hemoparasites, but should enhance the risk for ectoparasite infestation with mites and nest-adapted ticks. Sex may affect parasite risk in both species comparably, with males bearing a higher risk than females due to an immunosuppressive effect of higher testosterone levels in males or to sex-specific behavior. To explore these hypotheses,
ectoparasites and blood samples were collected from 22 individuals of A. occidentalis and 26 individuals of L. edwardsi during the dry and rainy season.
Results: L. edwardsi, but not A. occidentalis, harbored ectoparasites, namely ticks (Haemaphysalis lemuris [Ixodidae], Ornithodoros sp. [Argasidae]) and mites (Aetholaelaps trilyssa, [Laelapidae]), suggesting that sleeping in tree holes promotes infestation with ectoparasites. Interestingly, ectoparasites were found solely in the hot, rainy season with a prevalence of 75% (N = 16 animals). Blood smears were screened for the presence and infection intensity of hemoparasites. Microfilariae were detected in both species.
Morphological characteristics suggested that each lemur species harbored two different filarial species. Prevalence of microfilarial infection was significantly lower in L. edwardsi than in A. occidentalis. No significant difference in infection intensity between the two host species, and no effect of season, daytime of sampling or sex on prevalence or infection intensity was found. In neither host species, parasite infection showed an influence on body weight as an indicator for body condition.
Conclusions: Our findings support that sleeping site ecology affects ectoparasite infestation in nocturnal, arboreal mammalian hosts in the tropics, whereas there is no significant effect of host sex. The influence of sleeping site ecology to vector-borne hemoparasite risk is less pronounced. The observed parasite infections did not affect body condition and thus may be of minor importance for shaping reproductive fitness. Findings provide first evidence for the specific relevance of sleeping site ecology on parasitism in arboreal and social mammals.
Further, our results increase the sparse knowledge on ecological drivers of primate host- parasite interactions and transmission pathways in natural tropical environments.
Erklärung über den eigenen Anteil an der Publikation:
Konzept, Versuchsplanung: Christina Strube, Ute Radespiel, Elke Zimmermann Experimentelle Durchführung: May Hokan
Diskussion, Beratung: May Hokan, Christina Strube, Ute Radespiel, Elke Zimmermann Manuskript, Korrespondenz: May Hokan, Christina Strube, Ute Radespiel, Elke Zimmermann
Publikationen 13
2.1 Einfluss von Schlafplatzökologie und Jahreszeit auf intestinale Helminthen bei zwei sympatrischen, nachtaktiven, baumlebenden Primaten (Lepilemur edwardsi und Avahi occidentalis)
HOKAN, M.a,b, ZIMMERMANN, E.b, RADESPIEL, U.b, ANDRIATSITOHAINA, B.c, RASOLOHARIJAONA,S.cu.C. STRUBEa (2018):
Are sleeping site ecology and season linked to intestinal helminth prevalence and diversity in two sympatric, nocturnal and arboreal primate hosts (Lepilemur edwardsi and Avahi
occidentalis)?
BMC Ecology (18, 22)
DOI 10.1186/s12898-018-0178-8
aInstitute for Parasitology, University of Veterinary Medicine Hannover, Buenteweg 17, 30559 Hannover, Germany
bInstitute of Zoology, University of Veterinary Medicine Hannover, Buenteweg 17, 30559 Hannover, Germany
cUniversité de Mahajanga, Faculté des Science, Département de Biologie Animale et Écologie, 401 Mahajanga, Madagascar
Abstract:
Background:
Various factors, such as climate, body size and sociality are often linked to parasitism. This constrains the identification of other determinants driving parasite infections. Here, we investigate for the first time intestinal parasites in two sympatric arboreal primate species, which share similar activity patterns, feeding ecology, body size and sociality, and cope with the same climate conditions, but differ in sleeping site ecology: the Milne-Edward’s sportive lemur (Lepilemur edwardsi) and the Western woolly lemur (Avahi occidentalis). Comparison of these two species aimed to test whether differences in sleeping sites are related to differences in parasite infection patterns. Additionally, gender and seasonal factors were taken into account. Animals were radio-collared to record their sleeping site dynamics and to collect fecal samples to assess intestinal parasitism during both the dry and the rainy season.
Results:
Only low parasite diversity was detected, which is attributable to the strict arboreal lifestyle of these lemurs, limiting their contact with infective parasite stages. L. edwardsi, which sleeps in tree holes and repeatedly uses the same sleeping site, excreted eggs of strongyle and oxyurid nematodes, whereby strongyles always occurred in coinfection with oxyurids. In contrast, A.
occidentalis, which sleeps on open branches and frequently changes sleeping sites, only excreted eggs of strongyle nematodes. This difference can be attributed to a potential favorable environment presented by tree holes for infective stages, facilitating parasitic transmission. Additionally, Strongylida in A. occidentalis were only observed in the rainy season, suggesting an arrested development during the dry season in the nematodes’ life cycle. Males and females of both lemur species showed the same frequency of parasitism. No differences in body mass of infected and non-infected individuals were observed, indicating that the animals’ body condition remains unaffected by the detected gastrointestinal parasites.
Conclusions:
The comparison of two primate hosts with a very similar lifestyle suggests an influence of the sleeping site ecology on intestinal parasites. In A. occidentalis there was a clear seasonal difference in strongyle egg excretion. These results improve our understanding of the parasite ecology in these endangered primate species, which may be critical in the light of species conservation.
Erklärung über den eigenen Anteil an der Publikation:
Konzept, Versuchsplanung: Elke Zimmermann, Ute Radespiel, Christina Strube Experimentelle Durchführung: May Hokan, Bertrand Andriatsitohaina
Diskussion, Beratung: May Hokan, Elke Zimmermann, Ute Radespiel, Solofo Rasoloharijaona, Christina Strube
Manuskript, Korrespondenz: May Hokan, Christina Strube, Ute Radespiel, Elke Zimmermann
Diskussion 15
3 Diskussion
Parasiten können eine erhebliche Belastung für ihren Wirt darstellen und zur Reduktion ganzer Wirtspopulationen beitragen (ALTIZER et al. 2007). Zunehmend legen Untersuchungen nahe, dass die Ausbreitung von Parasiten in Wildtierpopulationen von Wirtsmerkmalen, vom Verhalten des Wirts und von Umweltfaktoren abhängig ist. Dennoch ist der Einfluss einzelner ökologischer Aspekte noch unklar. In dieser Studie wurden Parasiten-Wirtsbeziehungen von zwei sympatrischen, wildlebenden Lemurenarten, dem Westlichen Wollmaki (Avahi occidentalis) und dem Milne Edward’s Wieselmaki (Lepilemur edwardsi), die im Nordwesten Madagaskars leben, untersucht, um den Einfluss von Wirtsmerkmalen wie Schlafplatzökologie und Geschlecht sowie von Saisonalität unter natürlichen Bedingungen zu untersuchen. Dabei wurden ektoparasitäre Arthropoden, intestinale Helminthen und vektor-übertragene Blutparasiten erfasst.
3.1 Schlafplatzverhalten von Wollmakis und Wieselmakis
Wie bei vorhergehenden Studien von RASOLOHARIJAONA et al. (2003) und RAMANANKIRAHINA et al. (2012) unterschieden sich auch in der vorliegenden Arbeit die beiden untersuchten Lemurenarten deutlich in ihrer Schlafplatzwahl. Diese Arbeit ist jedoch die erste, die einen direkten Vergleich des Schlafplatzverhaltens der beiden Lemurenspezies mit Bezug auf ihre Parasiten anstellt. Die Beobachtungen zeigten, dass Wollmakis auf Baumästen oder Astgabeln schliefen und jedes Individuum während der gesamten Studienzeit durchschnittlich 17 verschiedene Schlafplätze aufsuchte. Sie nutzen denselben Schlafplatz im Durchschnitt nur vier Tage lang. Wieselmakis hingegen schliefen ausschließlich in Baumhöhlen und jedes Tier machte im Schnitt von vier verschiedenen Baumhöhlen Gebrauch. Somit nutzten sie denselben Schlafplatz im Durchschnitt an 25 Tagen. Folglich ergibt sich eine signifikant unterschiedliche Nutzungsfrequenz der Schlafplätze, d.h.
Wollmakis wechselten den Schlafplatz häufiger als Wieselmakis. Die Individuen nutzen die einzelnen Schlafplätze mit einer sehr unterschiedlichen Frequenz (Tabelle 1 und 2). Die Verteilung der Schlafplätze im Studiengebiet ist in den Abbildung 4 und 5 dargestellt.
Tabelle 1: Anzahl der Tage, die jeder Wollmaki an einem Schlafplatz verbrachte
Tiernummer A0113 A0213 A0313 A0413 A0513 A0813 A0114 A0214 A0314
Platz 1 19 2 20 4 26 11 11 2 2
Platz 2 2 1 3 16 19 1 1 1 2
Platz 3 1 1 1 1 1 1 1 2 7
Platz 4 19 5 1 1 2 3 1 4 1
Platz 5 1 11 1 1 1 3 1 1 11
Platz 6 7 1 1 1 2 5 1 11 1
Platz 7 2 4 1 9 3 3 3 2
Platz 8 9 1 4 10 6 14 1 2
Platz 9 1 1 28 4 2 3 3 1
Platz 10 24 1 2 1 1 3 1
Platz 11 3 18 1 2 4 1 2
Platz 12 1 1 1 1 4 10 1
Platz 13 1 6 9 1
Platz 14 3 7 8 1
Platz 15 3 1 4 1
Platz 16 10 3 1
Platz 17 4 2 1
Platz 18 1 2 1
Platz 19 1 1 2
Platz 20 12 1
Platz 21 1 4
Platz 22 7 5
Platz 23 1 1
Platz 24 2 2
Platz 25 23 1
Platz 26 2 3
Platz 27 2
Platz 28 2
Platz 29 10
Diskussion 17
Tabelle 2: Anzahl der Tage, die jeder Wieselmaki an einem Schlafplatz verbrachte
Abbildung 4: Verteilung von Schlafplätzen im Studiengebiet „Jardin Botanique A“ (JBA) für Wollmakis: Unterschiedliche Symbole repräsentieren die Schlafplätze verschiedener Gruppen
Tiernummer L0113 L0213 L0313 L0413 L0513 L0713 L0813
Platz 1 107 107 83 6 3 4 23
Platz 2 1 15 1 26 22 5 57
Platz 3 4 1 1 8 66 1 7
Platz 4 12 4 35 44 104 9
Platz 5 1 1 3 45 12
Platz 6 3 1
Tiernummer L0913 L1013 L1213 L1113 L2013 L0114
Platz 1 54 30 3 1 15 3
Platz 2 92 106 1 21 32
Platz 3 4 6 85 1
Platz 4 5 2
Platz 5 2
Platz 6
Abbildung 5: Verteilung von Schlafplätzen von Wieselmakis im Studiengebiet JBA.
Unterschiedliche Symbole repräsentieren die Schlafplätze unterschiedlicher Individuen bzw.
Gruppen.
3.2 Geringe Diversität gastrointestinaler Parasiten
Bei beiden Lemurenarten wurde nur eine geringe Diversität gastrointestinaler Parasiten festgestellt. Im Laufe dieser Studie schieden Wollmakis ausschließlich Eier von Magen- Darm-Strongyliden (MDS) aus, die mittels Flotationsverfahren detektiert wurden. Vorherige Studien dokumentierten ebenfalls MDS bei Wollmakis (KREIS 1945, CHABAUD et al.
1965). Diese wenigen Studien stammen aus den 1940er bzw. 60er Jahren, seitdem wurde bei dieser Tierart keine weitere parasitologische Studie durchgeführt. Wieselmakis schieden ebenfalls MDS- und zusätzlich Oxyuren-Eier aus, was ebenso mit Ergebnissen vorheriger Studien übereinstimmt (CHABAUD u. CHOQUET 1955; CHABAUD et al. 1961; JUNGE u.
LOUIS 2002; JUNGE 2007). Obwohl die Strongyliden-Eier beider Lemuren sich morphologisch stark ähneln, ist es nicht unwahrscheinlich, dass es sich um verschiedene
Diskussion 19
Parasitenarten handelt. Auch innerhalb einer Lemurenart könnte es sich um verschiedene Spezies handeln. Strongyliden-Eier sind morphologisch kaum zu unterscheiden, darum wären molekulare Untersuchungen nötig, um in diesem Fall Klarheit zu schaffen. Diese konnten aufgrund des begrenzten zeitlichen Rahmens in dieser Arbeit nicht durchgeführt werden.
Neben MDS wurde bei Wollmakis bisher nur eine weitere intestinale Helminthenspezies beschrieben, der Bandwurm Bertiella lemuriformis (DEBLOCK u. CAPRON 1959). Der fehlende Nachweis von Protozoen in der vorliegenden Arbeit könnte durch die vergleichsweise kurze Patenz der meisten Kokzidien begründet sein sowie einer sich mit dem Alter ausbildenden Immunität des Wirtes, was insbesondere bei älteren Tieren die Wahrscheinlichkeit eines Nachweises vermindert.
Diese bemerkenswert geringe Parasitendiversität kann durch mehrere ökologische Faktoren erklärt werden. Einer dieser Faktoren könnte die arboreale Lebensweise der untersuchten Primaten sein, die von Baum zu Baum springen und dabei den Kontakt zum Boden weitgehend vermeiden (WARREN 1997). Da sich viele Parasitenstadien in der Umwelt, u.a.
dem Waldboden entwickeln, führt ein limitierter Kontakt mit dem kontaminierten Waldboden zu einer geringen Exposition gegenüber infektiösen Parasitenstadien. Ähnliches wird bei Verreaux’s Larvensifakas (Propithecus verreauxi), einer weiteren baumlebenden Lemurenart, diskutiert (LOUDON u. SAUTHER 2013; SPRINGER u. KAPPELER 2016).
Ein weiterer Faktor könnte die Tatsache sein, dass gefährdete Primatenarten allgemein weniger Parasitenarten beherbergen, was durch kleine und isolierte Populationen sowie kleine Reviere bedingt ist (ALTIZER et al. 2007). Hinzu kommt der direkte Verlust von Parasiten in schrumpfenden Populationen, was für die hier untersuchte Population zutreffend ist (IUCN 2018) und dazu führen kann, dass Parasiten gegebenenfalls lange vor ihren Wirten aussterben könnten (GOMPPER u. WILLIAMS 1998).
Die folivore Ernährungsweise beider Lemurenarten könnte ebenfalls die niedrige Parasitendiversität erklären. Einige Parasiten, wie die Nematodengattung Subulura, sind auf invertebrate Zwischenwirte angewiesen, weshalb diese Gattung nur bei omnivoren Lemuren, wie z.B. Kattas und Mausmakis, auftritt (RADESPIEL et al. 1998; LOUDON u. SAUTHER 2013).
Ebenso könnte die geringe Parasitendiversität durch die kleine Gruppengröße bedingt sein.
Wollmakis sowie Wieselmakis leben in Paaren und bilden gegebenenfalls mit ihrem
Nachwuchs Gruppen von drei bis zu maximal fünf Individuen (RASOLOHARIJAONA et al.
2003; RAMANANKIRAHINA et al. 2011). Da die Anzahl der Parasiten meist mit der Anzahl an Individuen in der Gruppe korreliert, könnte diese Lebensweise zu der geringen intestinalen Parasitendiversität geführt haben (MCGREW et al. 1989; CLOUGH et al. 2010).
Zudem beschränkt eine monogame Lebensweise den Kontakt zu Sexual- und Fellpflegepartnern, was die Wahrscheinlichkeit der Kontamination mit hauptsächlich durch direkten Kontakt übertragenen Parasiten wie Oxyuren vermindert. Beide Aspekte, sowohl kleine Gruppengrößen als auch Monogamie, treffen auf Wollmakis und auf Wieselmakis zu, welche in dieser Arbeit meist in Paaren schlafend beobachtet wurden, was einen engen Kontakt zu multiplen Individuen eingrenzt und somit die geringe Diversität gastrointestinaler Parasiten erklären könnte.
Letztlich könnte die geringe Parasitendiversität der kleinen Anzahl beprobter Individuen geschuldet sein. Die Anzahl von 29 Wollmakis und 28 Wieselmakis in der vorliegenden Arbeit repräsentiert jedoch nahezu die gesamte Wollmaki- und Wieselmaki-Population des 30,6 ha großen Untersuchungsgebietes (GANZHORN 1988; WARREN u. CROMPTON 1997), da beide Populationen in den letzten Jahren starke Verluste durch Wilderei erlitten haben (eigene Beobachtung).
3.3 Schlafplatzökologie und Parasiteninfektionen
Eines der Hauptziele dieser Arbeit war es, den Einfluss der Schlafplatzökologie auf Parasiteninfektionen zu untersuchen. Dafür wurden Wollmakis und Wieselmakis, zwei Lemurenspezies, die sich in ihrer Physiologie und Verhaltensökologie stark ähneln, sich aber in ihrer Schlafplatzwahl unterscheiden, miteinander verglichen.
Es konnte keine Infestation mit Ektoparasiten bei Wollmakis festgestellt werden. Bei Wieselmakis wurden drei ektoparasitäre Arten erfasst (Abbildung 6): eine Milbenart und zwei Zeckenarten, welche allesamt aber nur in der Regenzeit auftraten. Aetholaelaps trilyssa, eine Milbe der Familie Laelaptidae, wurde mit einer Prävalenz von 75 % beobachtet. Schildzecken traten bei drei Wieselmakis (18,8 %) auf und wurden morphologisch als Haemaphysalis lemuris identifiziert, welche schon in vorangegangen Studien bei Wieselmaki-Arten beschrieben wurden (HOOGSTRAAL u. THEILER 1959; UILENBERG et al. 1979;
Diskussion 21
KLOMPEN et al. 2015). Auf einem der befallenen Individuen wurde außerdem eine Lederzecke (Ornithodoros sp.) notiert. Nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft wurden zuvor noch keine Lederzecken bei Lemuren dokumentiert.
Abbildung 6: Ektoparasiten von Wieselmakis: a) Aetholaps trilyssa, b) Haemaphysalis lemuris (adultes Männchen), c) H. lemuris (Larve), d) Ornithodoros sp. (Nymphe)
Die Abwesenheit von Ektoparasiten bei den offen schlafenden Wollmakis und ihr Auftreten bei den Baumhöhlen-schlafenden Wieselmakis unterstützen die Hypothese, dass Schlafhöhlen ein geeignetes Habitat für temporäre Ektoparasiten darstellen könnten. So leben einige Milben der Familie Laelaptidae im Nest ihres Wirtes und befallen ihn nur vorrübergehend zur Nahrungsaufnahme (O'CONNOR 2003). Es ist denkbar, dass auch Aetholaelaps trilyssa eine solche Lebensweise zeigt. Dies würde die hohe Prävalenz dieser Milbe bei den Wieselmakis, welche in regelmäßig besuchten Baumhöhlen schlafen sowie ihre Abwesenheit bei den Wollmakis, die offene Schlafplätze nutzen und den Schlafplatz häufig wechseln, erklären.
Ebenso gibt es Nest-adaptierte Zeckenarten wie die Igelzecke Ixodes hexagonus, die ihre Entwicklung in den Nestern ihrer Wirtstiere wie dem Igel vollzieht (ARTHUR 1953).
Insbesondere im Falle einer solchen Lebensweise könnte eine geschützte, feuchte, regelmäßig besuchte Baumhöhle einen Zecken-Befall begünstigen. Zudem werden die Baumhöhlen
häufig von zwei oder drei Individuen zeitgleich genutzt, was in einem engen Körperkontakt der Bewohner resultiert. Oxyuren, die mit einer Prävalenz von 64,3 % bei Wieselmakis vorkamen, aber nicht bei Wollmakis, legen ihre Eier im perianalen Bereich des Wirtes ab.
Enger Körperkontakt führt folglich zu einem erhöhten Übertragungsrisiko dieser Nematoden auf Schlafpartner.
Wie erwartet, zeigten die in Baumhöhlen schlafenden Wieselmakis eine höhere Prävalenz und Diversität von Endo- und Ektoparasiten als die offen auf Baumästen schlafenden Wollmakis.
Die soziale Struktur der hier untersuchten Primaten ähnelt sich stark: beide Arten leben in Paaren oder in kleinen Gruppen und sind monogam, sie teilen sich dasselbe Habitat mit identischen klimatischen Bedingungen, sie haben das gleiche Aktivitätsmuster und ähnliche Ernährungsweisen, sodass all diese Faktoren die erhobenen Unterschiede in den Parasiten- Infektionsmustern nicht erklären. Die Gegenüberstellung dieser Wirtstierarten weist demzufolge darauf hin, dass die Schlafplatzwahl einen Einfluss auf Prävalenz und Diversität der Ektoparasiten und der intestinalen Parasiten hat. Dies bestätigt die aufgestellte Hypothese, dass das Schlafen in Baumhöhlen und eine hohe Schlafplatztreue einen Befall mit Ektoparasiten sowie gastrointestinalen Helminthen begünstigen.
Dennoch sollte bedacht werden, dass trotz der vielen ökologischen Ähnlichkeiten Wollmakis und Wieselmakis zu unterschiedlichen Familien gehören, nämlich den Indriidae und den Lepilemuridae, und somit keine engen genetischen Verwandten sind. Da die Koevolution von Parasiten mit ihren Wirten eine wichtige Rolle bei Parasitenzusammensetzungen spielt (POULIN 2004), könnte das alleinige Vorkommen von Oxyuren bei den Wieselmakis daher auch der phylogenetischen Distanz zwischen den beiden Wirten zugeschrieben werden.
Mikroskopische Untersuchungen der in dieser Arbeit erstellen Blutausstriche ergaben, dass beide Lemurenspezies Mikrofilarien trugen. Bislang wurden bei Lemuren vier Arten von Mikrofilarien beschrieben, die allesamt zur Familie der Onchocercidae gehören (IRWIN u.
RAHARISON 2009). Die Mikrofilarien, die während der Trockenzeit erfasst wurden, stimmen morphologisch mit der bei Lemuren beschriebenen Art Paulianfilaria pauliani überein. Verschiedene Methoden der Fixierung von Blutausstrichen führen jedoch zu unterschiedlichen Mikrofilarienlängen, sodass die Messwerte unterschiedlicher Studien nicht miteinander vergleichbar sind und eine Identifizierung der Spezies mittels Längenmesswerten
Diskussion 23
unzuverlässig ist (SCHACHER 1962). Mittels PCR konnte Mikrofilarien-DNA einer von einem Wieselmaki in der Regenzeit gewonnen Probe in dieser Arbeit erfolgreich sequenziert werden. Die generierte Sequenz zeigte die höchste Identität mit zwei von Verreaux’s Larvensifaka (Propithecus verreauxi) stammenden Sequenzen von Mikrofilarien der Familie der Onchocercidae, denen jedoch bislang keine Gattungs- oder Artnamen zugewiesen sind (SPRINGER et al. 2015). Da diese die bislang einzigen in der NCBI GenBank publizierten Sequenzen von madagassischen Filarien darstellen, war entsprechend keine Zuordnung der in dieser Arbeit detektierten Mikrofilarien zu einer bestimmten Parasitengattung möglich. In der vorliegenden Arbeit wurden in der Trockenzeit keine Blutproben in RNAlater konserviert, daher konnten die in dieser Saison erfassten Mikrofilarien ausschließlich morphologisch charakterisiert werden. Es ist zu vermuten, dass die hier untersuchten Mikrofilarien durch Mücken oder andere fliegende Vektoren und nicht durch Zecken oder Läuse übertragen wurden, da auch Wollmakis, die keine Ektoparasiten aufwiesen, mit Mikrofilarien infiziert waren (ANDERSON 2000; KLEI u. RAJAN 2002). Insgesamt zeigten sich bei 66,7 % der Wollmaki-Population Mikrofilarien, wohingegen nur 41,7 % der Wieselmaki-Population infiziert waren. Die Prävalenz war bei den ungeschützt schlafenden Wollmakis signifikant höher als bei Wieselmakis, was mit der Hypothese konform geht, dass Baumhöhlen einen Schutz vor fliegenden Insekten, wie z.B. Mücken, die als Vektoren fungieren könnten, bieten (HEYMANN 1995; ANDERSON 1998). Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass diese Filarienart sich besser an Wollmakis adaptiert hat oder dass Wollmakis anfälliger für Filarieninfektionen sind als Wieselmakis. Außerdem könnten die beiden Lemuren mit unterschiedlichen Filarienarten infiziert sein, von der die eine häufiger vorkommt als die andere, was den Unterschied in der Prävalenz ebenso erklären würde. Aus den Ergebnissen lässt sich zudem ableiten, dass die als Vektoren fungierenden Insekten vermutlich tagaktiv sind, da sich beide Lemurenarten tagsüber in ihren Schlafplätzen befinden und dabei den fliegenden Insekten unterschiedlich stark ausgesetzt sind, während sich nachts beide gleichermaßen auf Futtersuche begeben. Anders als bei der Prävalenz wurde bezüglich der Mikrofilarienkonzentration im Blut kein Unterschied zwischen den beiden Primatenarten festgestellt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die parasitären Infektionsmuster der beiden Lemurenarten darauf hinweisen, dass das Schlafplatzverhalten das Vorkommen von allen drei untersuchten Parasitengruppen beeinflusst. Prävalenz und Diversität von Ektoparasiten sowie intestinalen Parasiten scheinen bei Tierarten, die in regelmäßig besuchten Baumhöhlen schlafen, höher zu sein. Es ist anzunehmen, dass die Vorteile des Schlafens in Höhlen, nämlich der Schutz vor Prädatoren und ungünstiger Witterung (RECKARDT u. KERTH 2007), dennoch gegenüber dem Nachteil einer vermehrten Parasiteninfektion überwiegen.
Genauso erscheinen die Baumhöhlen vorteilhaft in Bezug auf Filarieninfektionen, da sie Schutz vor Stichen fliegender Insekten bieten, wodurch die Übertragung der Blutparasiten eingeschränkt wird.
3.4 Jahreszeit und Parasiteninfektionen
Neben der Wirtsphysiologie nehmen auch externe Bedingungen wie Klima und Jahreszeit Einfluss auf das Parasitenvorkommen (JUNGE u. LOUIS 2002; ECKERT et al. 2006). In dieser Arbeit wurden sämtliche Ektoparasiten ausschließlich in der Regenzeit beobachtet, was auf eine saisonale Parasitenaktivität hinweist. Das Überleben und die Entwicklung von Zecken ist stark von der Außentemperatur abhängig, sodass bei warmen Temperaturen und nach Regenfällen Zecken vermehrt vorkommen (KAISER et al. 1988; SHOORIJEH et al.
2008). Ein gutes Beispiel bietet die Zeckenart Amblyomma variegatum, deren Auftreten bei Rindern in der Trockenzeit vollkommen ausbleibt (MATTIOLI et al. 1997). Milben hingegen treten wiederholt mit gleichbleibender Prävalenz und Intensität zu verschiedenen Jahreszeiten auf (WRIGHT et al. 2009; SCHWITZER et al. 2010). Es wird jedoch ebenfalls berichtet, dass sich Milben während der Reproduktionsperiode ihres Wirtes stärker vermehren. Demzufolge könnte der Jahreszyklus sowohl von externen saisonalen abiotischen Umständen, als auch von der saisonalen Reproduktion des Wirtes abhängig sein (LOURENÇO u. PALMEIRIM 2008).
Die Trächtigkeitsphase der Wieselmakis im Ankarafantsika Nationalpark vollzieht sich von Juli bis November; dieser schließt sich die Laktationsperiode im Oktober an, welche mit dem Anfang der Regenzeit zusammenfällt (RANDRIANAMBININA et al. 2007; Abbildung 7). In der vorliegenden Arbeit wurden die Regenzeitproben in den Monaten März und April entnommen, welche dem Ende der Regenzeit entsprechen. Aufgrund starker Regenfälle
Diskussion 25
konnten keine Daten zu Beginn der Regenzeit erhoben werden. Trotzdem lässt sich vermuten, dass die bei den Wieselmakis vorkommende Milbenart A. trilyssa einen Reproduktionspeak während der Laktationsperiode zu Anfang der Regenzeit zeigte.
Abbildung 7: Klimatabelle mit Temperatur und Regenfall im Akaranfantsika Nationalpark von Mai 2013 bis April 2014 und eingezeichneter Trächtigkeits- und Laktationsperiode
Ebenfalls wurde zumindest bei den Wollmakis, wie erwartet, in der Regenzeit eine höhere Prävalenz gastrointestinaler Parasiten festgestellt als in der Trockenzeit. Dies könnte der für die Entwicklung von Parasiteneiern und den Schlupf der Larven vorteilhaften erhöhten Temperatur und Luftfeuchtigkeit zuzuschreiben sein. Bemerkenswert bei Wollmakis ist jedoch die MDS-Prävalenz von 0 % in der Trockenzeit im Vergleich zu einer Prävalenz von
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 10 20 30 40 50
May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr
Rainfall in mm
Temperature in° C
Rainfall in mm
Average temperature in °C Rainy season Pregnancy period
Lactation period
38 % in der Regenzeit. Dieses Phänomen könnte durch eine Hypobiose – eine temporäre Inhibition der Parasitenentwicklung zu einem Zeitpunkt ihres Lebenszyklus, zu dem sie sich in der Darmmukosa ihres Wirtes befinden – der Strongyliden erklären lassen. Zweck der Hypobiose ist, externe ungünstige Bedingungen (Hitze oder Kälte) zu überbrücken (SCHAD 1977). Diese Fähigkeit wird bei zahlreichen Nematoden der Familien der Trichostrongylidae, Ancylostomatidae und Strongylidae beschrieben (MICHEL 1974). Hypobiose wird unter anderem bei verschiedenen Endoparasiten von Rindern und Schafen beobachtet und findet in Regionen mit einem gemäßigten Klima in der Regel im Winter bzw. in warmen, feuchten Gegenden im Sommer statt (EYSKER 1997). In tropischen Gebieten wie Madagaskar wäre ein pausierter Lebenszyklus während der Trockenzeit für den Parasit vorteilhaft, da zu dieser Zeit niedrigere Temperaturen und geringe Luftfeuchtigkeit herrschen, was die Larvalentwicklung der Parasiten in der Umwelt verzögert. Dahingegen zeigte sich bei den Wieselmakis kein saisonaler Unterschied in der MDS-Prävalenz. Eine Baumhöhle kann, ähnlich wie für Ektoparasiten, eine vorteilhafte Umgebung für die Entwicklung von Endoparasiten mit direktem Lebenszyklus, wie ihn viele Strongyliden aufweisen, bieten (IRWIN u. RAHARISON 2009). Dies könnte das ganzjährige Vorkommen von MDS bei Wieselmakis erklären. Ebenso wenig scheinen die von den Wieselmakis beherbergten Oxyuriden von den Klimabedingungen beeinflusst zu werden, was dadurch erklärt werden kann, dass sich die infektiösen Stadium der Parasiten meist am Wirt (in dessem perianalen Bereich) befinden, weshalb sie weniger abhängig von Umweltbedingungen sind. Somit kann die zweite Hypothese, dass Prävalenz und Vielfalt gastrointestinaler Parasiten in der Regenzeit höher sind als in der Trockenzeit nur teilweise, nämlich bei den Wollmakis, bestätigt werden.
Obwohl ein höheres Vorkommen von Vektoren in der Regenzeit zu erwarten war, wurde bei keiner der beiden Wirtsarten ein signifikanter saisonaler Unterschied in der Mikrofilarienprävalenz festgestellt. Damit wurde die zweite Hypothese, dass Prävalenz, Infektionsintensität und Vielfalt in der Regenzeit höher sind als in der Trockenzeit für Blutparasiten nicht bestätigt. Filarien haben eine lange Präpatenz: ist ihre Entwicklung abgeschlossen, verbleiben sie mehrere Monate in ihrem Wirt. Dies könnte wiederum einen saisonalen Unterschied in der Mikrofilarieninfektion verschleiern. Dementsprechend wurde
Diskussion 27
auch bei Larvensifakas, die unter ähnlichen saisonalen Bedingungen leben, kein Einfluss der Jahreszeit auf Mikrofilarieninfektionen beobachtet (SPRINGER et al. 2015).
Längenmessungen ergaben, dass die Mikrofilarien beider Lemurenarten in der Trockenzeit signifikant länger waren als in der Regenzeit. Dies könnte auf die Anwesenheit zweier verschiedener Filarienarten hinweisen, von denen eine Art hauptsächlich in der Trockenzeit und die andere in der Regenzeit vorkam. Es ist in diesem Zusammenhang folglich auch anzunehmen, dass die Filarienarten von unterschiedlichen Vektoren übertragen wurden, die sich in ihrer Verbreitung zwischen den beiden Jahreszeiten unterscheiden
3.5 Geschlecht und Parasiteninfektionen
Als weiteres Ziel dieser Arbeit wurde der Einfluss des Geschlechts auf Parasiteninfektionen untersucht. Es war weder bei Ekto- noch bei intestinalen oder Blutparasiten ein Zusammenhang zwischen Geschlecht und Prävalenz oder Infektionsintensität zu erfassen. In Bezug auf intestinale Parasiten entspricht dies den Ergebnissen zahlreicher anderer Studien:
es wurden weder bei Rotstirnmakis (Eulemur rufifrons) (CLOUGH et al. 2010) noch bei Brüllaffen (Alouatta pigra) Unterschiede in der Prävalenz zwischen den Geschlechtern detektiert (VITAZKOVA u. WADE 2007). Allerdings wurden beispielsweise bei Gleithörnchen (Glaucomys sabrinus) Ekto- und Blutparasiten mit einer höheren Prävalenz bei männlichen als bei weiblichen Individuen beschrieben (PEREZ-ORELLA u. SCHULTE- HOSTEDDE 2005). Auch scheinen bei Waschbären (Procyon lotor) männliche Individuen anfälliger für im Blut zirkulierende Mikrofilarien zu sein als weibliche Individuen (TELFORD JR u. FORRESTER 1991). Dies könnte einerseits durch den immunsupprimierenden Effekt von Testosteron bei männlichen Individuen und andererseits durch geschlechtsspezifisches Verhalten bedingt sein (ZUK u. MCKEAN 1996; KLEIN 2004). Wenn sich geschlechtsspezifisches Verhalten mit der Jahreszeit verändert, z.B. weil männliche Individuen in der Reproduktionszeit eine höhere Aktivität zeigen, können entsprechend saisongebundene Geschlechtsunterschiede auftreten (RAKOTONIAINA et al.
2016). Der fehlende Unterschied bezüglich der Parasitenprävalenz und Diversität ist zudem kaum verwunderlich, wenn man bedenkt, dass bei Wollmakis und Wieselmakis die weiblichen Individuen dominant oder zumindest co-dominant sind (RAMANANKIRAHINA
et al. 2011), was einen vergleichsweise geringen Unterschied des Androgenspiegels zwischen den Geschlechtern zur Folge hat (VON ENGELHARD et al. 2000; ZOHDY et al. 2014).
Weibliche sowie männliche Individuen könnten dadurch eine gleiche Immunitätslage haben.
Es werden jedoch weitere Studien benötigt, um die Hypothese einer gleichen Immunitätslage der Geschlechter weiter zu untersuchen.
3.6. Fazit
Die vorliegende Arbeit beschreibt den parasitären Infektionstatus zweier gefährdeter und in der parasitologischen Forschung lange vernachlässigter Lemurenarten. Dabei wurden erstmalig zwei in ihrer Lebensweise sich sehr ähnelnde Tierarten direkt miteinander verglichen, um den Einfluss der Schlafplatzökologie auf parasitäre Infektionsmuster zu ermitteln. Die in ihrem Verhalten und in ihrem Körperbau stark ähnlichen Lemuren unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Schlafplatzwahl, was wahrscheinlich Rückschlüsse über Auswirkungen dieses Verhaltens auf Parasitenprävalenz, Infektionsintensität und Parasitendiversität ziehen lässt. Somit weisen die Ergebnisse dieser Arbeit darauf hin, dass das Schlafen in regelmäßig besuchten Baumhöhlen im Vergleich zu offenen und oft gewechselten Schlafplätzen zu einer erhöhten Prävalenz und Diversität von Ektoparasiten und intestinalen Parasiten führen kann. Gleichzeitig scheinen Baumhöhlen einen Schutz vor stechenden, als Vektoren fungierenden Insekten zu bieten, was wiederum zu einer geringeren Prävalenz von Blutparasiten wie Mikrofilarien führen kann. Diese Ergebnisse stellen einen ersten Nachweis für die Relevanz von Schlafplatzökologie bei Parasitenzusammensetzungen von sozialen Säugetieren dar. Darüber hinaus ergänzen die Ergebnisse das vorhandene Wissen über einflussnehmende ökologische Faktoren auf die Parasit-Wirt-Interaktionen in tropischen Umgebungen.
Zusammenfassung 29
4 Zusammenfassung
May Hokan (2018):
Parasitengemeinschaften von zwei auf Madagaskar endemischen, gefährdeten Lemuren (A. occidentalis und L. edwardsi): der Einfluss von Schlafplatz, Geschlecht und
Jahreszeit
Die Ausbreitung von Parasiten in Wildtierpopulationen hängt von Umweltfaktoren und Wirtsmerkmalen ab. Die Vielfalt der einflussnehmenden Faktoren wie Klima, Körpergröße und Sozialstrukturen erschweren die Identifizierung einzelner ökologischer Aspekte, die sich auf Parasitenzusammensetzungen auswirken. Daher war das Ziel dieser Arbeit, den Einfluss der Schlafplatzökologie auf parasitäre Infektionsmuster zu ermitteln. Dafür wurden zwei wildlebende, sympatrische, nachtaktive, arboreale Primatenspezies als Untersuchungssystem gewählt: der westliche Wollmaki (Avahi occidentalis) und der Milne-Edwards-Wieselmaki (Lepilemur edwardsi). Diese auf Madagaskar endemischen Lemuren gleichen sie sich in ihrer Körpergröße, ihrer folivoren Ernährungsweise, ihrem Aktivitätsmuster und in ihrer monogamen Lebensweise, unterscheiden sich jedoch deutlich in ihrer Schlafplatzwahl.
Wollmakis schlafen offen auf Ästen und wechseln ihren Schlafplatz häufig, wohingegen Wieselmakis in Baumhöhlen schlafen und häufig denselben Schlafplatz erneut aufsuchen. Der direkte Vergleich zweier in ihrer Lebensweise sich sehr ähnelnden Tierarten, die sich hauptsächlich in ihrer Schlafplatzwahl unterscheiden, sollte Rückschlüsse über Auswirkungen dieses Verhaltens auf Parasiteninfektionen ermöglichen. Für die Arbeit wurden einzelne Lemuren mit Radiotelemetrie-Sendern versehen, um Schlafplatzdynamiken aufzuzeichnen und wiederholt Kotproben während der Trocken- und der Regenzeit sammeln zu können, welche dann mittels Flotationsverfahren untersucht wurden. Die Tiere wurden auf Ektoparasiten kontrolliert und Blutproben zur Erfassung von Blutparasiten entnommen.
Neben dem Einfluss der Schlafplatzökologie wurde auch der Unterschied zwischen Trocken- und Regenzeit untersucht, da Temperatur und Luftfeuchtigkeit die Entwicklung freilebender Nematodenlarven und den Schlupf von Arthropoden aus Eiern beeinflussen. Auch das Geschlecht wurde in den Untersuchungen miteinbezogen, da männliche Individuen aufgrund des immunsupprimierenden Effekts von hohen Testosteronspiegeln und
geschlechtsspezifischen Verhaltens ein höheres Infektionsrisiko als weibliche Individuen aufweisen können.
In der vorliegenden Arbeit wurde eine nur geringe intestinale Parasitendiversität festgestellt, was möglicherweise mit ökologischen Faktoren wie der strikten arborealen Lebensweise dieser Primaten (begrenzter Kontakt mit infektiösen Parasitenstadien auf dem Waldboden) sowie mit dem Status der Population (klein und isoliert) zusammenhängt. Bei den in Baumhöhlen schlafenden Wieselmakis wurden Eier von Magen-Darm-Strongyliden (MDS) und Oxyuren festgestellt, wohingegen bei den offen schlafenden Wollmakis nur MDS-Eier detektiert wurden. Außerdem waren nur Wieselmakis, nicht aber Wollmakis, von Ektoparasiten befallen, nämlich von Zecken (Haemaphysalis lemuris [Ixodidae], Ornithodoros sp. [Argasidae]) und Milben (Aetholaelaps trilyssa, [Laelapidae]). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die artenspezifischen Unterschiede des parasitären Infektionsmusters mit der Schlafplatzökologie zusammenhängen. So kann die höhere Prävalenz und Parasitendiversität bei Wieselmakis dem für infektiöse Parasitenstadien vorteilhaften Mikroklima in den Baumhöhlen zugeschrieben werden, welches die Übertragung von gastrointestinalen Parasiten und Ektoparasiten begünstigen kann.
Mikrofilarien wurden mikroskopisch in Blutausstrichen nachgewiesen. Auch hier gab es einen signifikanten Unterschied in der Prävalenz zwischen den beiden Lemurenarten, in diesem Fall allerdings mit einer höheren Mikrofilarienprävalenz bei Wollmakis. Das Schlafen in Baumhöhlen könnte demzufolge einen Schutz vor vektorübertragenen Blutparasiten bieten.
Eine PCR und nachfolgende Sequenzierung ermöglichte eine Zuweisung der Mikrofilarien zu der Familie der Onchocercidae. In der Regenzeit wurde ein häufigeres Vorkommen von Ekto- und gastrointestinalen Parasiten dokumentiert, was wahrscheinlich auf saisonale Umweltbedingungen zurückzuführen ist. Diese Beobachtung traf nicht auf Mikrofilarien zu, diese zeigten jedoch morphologische Unterschiede (Länge der Mikrofilarien) zwischen den beiden Jahreszeiten. Das Geschlecht des Wirtes hatte bei keinem der drei Parasitengruppen einen Einfluss auf Prävalenz und Infektionsintensität.
Die Ergebnisse dieser Arbeit stellen einen ersten Nachweis für die Bedeutung der Schlafplatzökologie auf Parasitenzusammensetzungen bei sozialen, arborealen Primaten dar.
Zudem tragen sie zu einem besseren Verständnis der Infektionswege von Erregern bei Wildtieren in den Tropen bei.
Summary 31
5 Summary
May Hokan (2018):
Parasite communities in endangered malagasy lemurs (Avahi occidentalis and Lepilemur edwardsi): the effect of sleeping site, sex and season
The distribution of parasites in wild populations is linked to environmental factors and to host’s traits. The wide range of influencing factors, such as climate, body size and sociality constrain the identification of single ecological factors affecting parasite infections. The aim of this study was to identify the influence of the factor sleeping site ecology on parasitic infection patterns. Therefore two free ranging, sympatric, nocturnal, arboreal primate species were chosen as study system: the Western woolly lemur (Avahi occidentalis) and the Milne- Edward’s sportive lemur (Lepilemur edwardsi). These lemurs are endemic to Madagascar and have a similar body size and activity pattern, they are folivorous and pair-living but they clearly differ in their sleeping site choice: woolly lemurs sleep on open branches and shift their sleeping sites frequently, whereas sportive lemurs sleep in tree holes and show a high sleeping-site fidelity. The comparison of two host species with such a similar lifestyle, differing only in their sleeping site ecology, should allow an assessment of the influence of this behavior on parasite infections. In order to observe sleeping site dynamics and repeatedly collect fecal samples, individual lemurs were radio-collared for this study. Fecal flotation was used to process fecal samples. The individuals were scanned for ectoparasites and blood samples were taken for the proof of hemoparasites. Besides the influence of sleeping site ecology, the difference between dry and rainy season was examined since temperature and humidity favor development of free living nematode larval stages and hatching of arthropods from eggs. Sex was also included in the analyses since in some cases males have been reported to show a higher infection risk than females due to the immunosuppressing effect of high testosterone levels and to sex-specific behavior.
In the study, only a low intestinal parasite diversity was detected. This could be caused by ecological factors, such as the strict arboreal lifestyle of these primates (limiting contact to infectious parasite stages on the ground) and the population status (small size and isolated).
Fecal flotation revealed strongyle and oxyurid eggs in the tree hole sleeping sportive lemur,
whereas the openly sleeping woolly lemur solely excreted strongyle eggs. Furthermore, only sportive lemurs, but not woolly lemurs, carried ectoparasites, namely ticks (Haemaphysalis lemuris [Ixodidae], Ornithodoros sp. [Argasidae]) and mites (Aetholaelaps trilyssa, [Laelapidae]). These findings suggest that species-specific differences in parasite infection patterns are linked to sleeping site ecology. The higher prevalence and greater parasite species richness in sportive lemurs can be attributed to a favourable environment presented by tree holes for infective stages, facilitating parasitic transmission of both gastrointestinal and ectoparasites. Microscopical examination of blood smears revealed microfilaria with a significant difference in prevalence between the two lemur species. However, in this case microfilaria prevalence was higher in woolly lemurs. Thus, sleeping in tree holes could provide protection form vector transferred hemoparasites. Using PCR followed by sequencing microfilaria could be assigned to the family Onchocercidae. Ecto- and gastrointestinal parasites occurred more often in the rainy season, probably due to environmental conditions shaping survival and development of parasites. This was not the case in hemoparasites.
However, they showed morphologic differences (length of microfilaria) between the two seasons. Host’s sex had no influence on presence of any of the three studied parasite groups.
The results present first evidence on the role of sleeping site ecology in parasite infection patterns in social, arboreal primates. This study contributes to a better understanding of infection pathways in wild animals in the tropics.
Literaturverzeichnis 33
6 Literaturverzeichnis ALBIGNAC, R. (1981):
Lemurine social and territorial organization in a north-western Malagasy forest (restricted area of Ampijoroa)
In: A. B. CHIARELLI u. R. S. CORRUCCINI (Hrsg.): Primate behavior and sociobiology.
Verlag Springer, Berlin, Heidelberg. S. 25-29
ALTIZER, S., NUNN, C. L. u. P. LINDENFORS (2007):
Do threatened hosts have fewer parasites? A comparative study in primates.
J. Anim. Ecol. 76, 304-314
ALTIZER, S., NUNN, C. L., THRALL, P. H., GITTLEMAN, J. L., ANTONOVICS, J., CUNNINGHAM, A. A., CUNNNINGHAM, A. A., DOBSON, A. P., EZENWA, V. u. K. E.
JONES (2003):
Social organization and parasite risk in mammals: integrating theory and empirical studies.
Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 34, 517-547 ANDERSON, J. R. (1998):
Sleep, sleeping sites, and sleep-related activities: awakening to their significance.
Am. J. Primatol. 46, 63-75 ANDERSON, R. C. (2000):
Nematode parasites of vertebrates: their development and transmission.
2. Aufl., Verlag CABI Publishing, New York.
ARTHUR, D. R. (1953):
The host relationships of Ixodes hexagonus Leach in Britain.
Parasitology 43, 227-238
BERTOLINO, S., WAUTERS, L. A., DE BRUYN, L. u. G. CANESTRI-TROTTI (2003):
Prevalence of coccidia parasites (Protozoa) in red squirrels (Sciurus vulgaris): effects of host phenotype and environmental factors.
Oecologia 137, 286-295
CHABAUD, A. u. M. CHOQUET (1955):
Two nematode parasites of lemurs.
Ann. Parasitol. Hum. Comp. 30, 329
CHABAUD, A. G., BRYGOO, E. u. A. PETTER (1961):
Les nématodes parasites de lémuriens malgaches. IV. Description de deux nouveaux genres et observations sur Protofilaria furcata Chandler.
Ann. Parasitol. Hum. Comp. 33, 532-544
