In januari 2021 leek het erop dat Artis, de oudste dierentuin van Nederland, afscheid zou moeten nemen van haar leeuwen. Na de impact van het coronavirus op de financiële situatie van de dierentuin, leek de geplande renovatie van het leeuwenverblijf niet mogelijk en werden er plannen gemaakt om de leeuwen naar elders te verschepen. Gelukkig toonden jong en oud hun liefde voor de dieren door donaties aan de dierentuin te doen om ervoor te zorgen dat de leeuwen konden blijven, en met resultaat: onlangs werd duidelijk dat er genoeg geld was ingezameld om het nieuwe leeuwenverblijf te bouwen. Dit is een verhaal met een goede afloop, maar helaas ziet het er, in tegenstelling tot de leeuwen in Artis, niet goed uit voor de leeuwen in het wild. Er leven nog maar 20.000 leeuwen in het wild, en zowel in Afrika als in Azië blijven de leeuwenpopulaties afnemen. Een goede beschermingsaanpak is nodig, anders lopen we het risico de leeuw als soort te verliezen. In een groot project, opgezet door Kevin Groen, Dr. K.B Trimbos en Prof. Dr. Hans de Iong van het CML in samenwerking met de Kenya Wildlife Service, hebben studenten de taak op zich genomen om onderzoek te doen naar aspecten van de biologie van de leeuw die cruciaal zijn voor het behoud ervan. Hun studies hebben iets opmerkelijks gemeen: ze gebruiken de uitwerpselen, of scats, van de leeuwen in hun onderzoek. Kevin Groen legt uit waarom hij dit project heeft opgezet:

Leeuwen leven in Nationale Parken, die soms omringd zijn door hekken. De meningen over het effect van deze hekken op de leeuwenpopulaties in de parken zijn verdeeld. Sommigen zeggen dat deze hekken de enige manier zijn om de soort in stand te houden, omdat ze conflicten tussen mensen en leeuwen, zoals het roven van vee, voorkomen. Aan de andere kant beweren veel wetenschappers dat het plaatsen van hekken rond Nationale Parken een negatieve invloed heeft op de leeuwenpopulaties, vanwege de ecologische verstoringen die zo’n abrupte scheiding veroorzaakt. De lange termijn ecologische effecten van deze hekken zijn niet bekend. Wij hebben een verkennend onderzoek uitgevoerd in meerdere parken, zowel met als zonder omheining, waarbij we inzicht probeerden te krijgen in de verschillen tussen die parken en het voedingsgedrag van de leeuwen daarbinnen. Dit werd gedaan aan de hand van de uitwerpselen van de leeuwen. Door onderzoek te doen naar de verschillen tussen parken, verschillen in de tijd, en de mogelijkheden die scat onderzoek biedt, kunnen we meer kennis vergaren over hoe we de soort kunnen beschermen.

Onderzoek op dierlijke uitwerpselen wordt vaak toegepast bij voedingsonderzoek. Hoewel het misschien niet het meest appetijtelijke klinkt, is het zeker een van de meest praktische manieren om het dieet van leeuwen te onderzoeken. Uitwerpselen zijn gevuld met een groot aantal gegevens waarmee veel verborgen aspecten in het leven van een leeuw kunnen worden ontdekt. De uitwerpselen bevatten zowel onverteerbare delen van prooisoorten als hun DNA, hetgeen kennis oplevert die de sleutel vormt tot een goed conservatiebeheer. Bovendien is het gebruik van de uitwerpselen niet verstorend, zodat geen leeuwen worden gekwetst of belast. Een van de onderzoekers die met succes gebruik hebben gemaakt van scats om het dieet van leeuwen te onderzoeken is Amy Montanje. De MSc studente bestudeerde tijdens haar stage de invloed van de overvloed aan buffels op het dieet van leeuwen in Lake Nakuru National Park in Kenia, een van de omheinde parken, en ontdekte dat er een verschuiving plaatsvindt naar kleinere prooidieren in gebieden waar veel buffels zijn:

Buffels behoren tot de meest bejaagde dieren die door leeuwen worden gegeten, dus het klinkt misschien een beetje vreemd dat een grotere buffelpopulatie zou leiden tot een afname van het aantal leeuwen. Ik heb kunnen berekenen dat de verhouding buffels die door de leeuwen worden gegeten inderdaad lager is dan verwacht. Ik wilde zien of de leeuwen zouden kunnen overschakelen op prooisoorten die voor hen minder normaal zijn om op te jagen. Kleinere dieren zoals mangoesten, hagedissen, en vogels. Dit is iets wat we konden waarnemen, en wat kan worden verklaard door het feit dat de buffels moeilijker te vangen zijn in een grote kudde en zelfs de leeuwen zouden kunnen aanvallen. In een van de aangrenzende parken was de situatie totaal anders, met een lagere buffelpopulatie en een toename van het aantal leeuwen als gevolg van migratie.

Amy kon het dieet van de leeuwen bestuderen door te kijken naar het aantal karkassen dat rond de voetafdrukken van de leeuwen werd gevonden, het prooihaar en het DNA dat aanwezig is in de uitwerpselen van de leeuwen:

Haaranalyse is een methode die vaak wordt gebruikt bij voedingsonderzoek, maar het is een echte uitdaging om een specifieke prooisoort te identificeren met alleen haar. Misidentificatie gebeurt snel en veel soorten worden gemist, aangezien de kans kleiner is dat het haar van een kleine prooi wordt bemonsterd in vergelijking met dat van grotere gegeten soorten. Ook reptielen worden over het hoofd gezien omdat zij geen haar hebben. Onderzoek van karkassen helpt gedeeltelijk om het dieetbeeld te vervolledigen, maar ook hier zijn kleinere karkassen moeilijk te vinden. Er is ook altijd een kans dat de leeuw zelf het karkas niet heeft gedood, omdat er wel sporen rond het karkas zijn waargenomen, maar niet het karkas zelf. We wilden kijken of we het dieet in kaart konden brengen met behulp van DNA-analyse. We waren er niet zeker van of dit mogelijk was, aangezien DNA snel wordt afgebroken. Gelukkig konden we met behulp van druppel digitale PCR, een gevoelige methode, zien of een monster positief was voor een soort of soortgroep.

Droplet digital PCR (ddPCR) is een techniek die ideaal is voor onderzoek zoals dat van Amy, omdat het zeer nauwkeurig en gevoelig is. Amy gebruikte deze methode om de verschillende kleine prooisoorten in het dieet van de leeuwen te onderzoeken aan de hand van mitochondriaal DNA.

Vaak is er slechts een kleine hoeveelheid DNA aanwezig in de feces, zodat een gevoelige methode van groot belang is. Bij deze methode wordt het DNA verdeeld over 20.000 oliedruppeltjes, minimonsters. Daarna wordt het DNA met behulp van een PCR-reactie versterkt. Voor elk druppeltje wordt de aanwezigheid van een positief signaal gemeten, en daarmee kan de hoeveelheid DNA worden gekwantificeerd, zelfs als het monster maar een paar DNA-moleculen bevat.

Monica Chege, een promovenda, bestudeert momenteel het leeuwendieet in Kenia. Zij gebruikt een techniek die metabarcoding wordt genoemd in plaats van ddPCR om de aanwezigheid van DNA in de scats te analyseren:

Een groot voordeel van deze specifieke methode is de mogelijkheid om de verscheidenheid van soorten in een monster vast te stellen in plaats van te focussen op één soort per reactie. Deze methode is diepgaander omdat ik niet de aanwezigheid van één soort onderzoek, maar eerder het totaalbeeld. Metabarcoding is gebruikt in ander scat onderzoek, en de resultaten waren positief. Droplet digital PCR is goed voor een analyse waarbij de kwaliteit van het DNA laag is, dus voor sommige gebieden zou ik kunnen overwegen deze aanpak te volgen. Dieetonderzoek met scat is een vrij nieuw onderzoeksgebied, dus het is verstandig verschillende methoden te gebruiken.

Monica gebruikt het prooidier-DNA dat gevonden is in de scats van meerdere parken. Ze richt zich op mogelijke verschillen in dieet geïntroduceerd door de tijd, door te kijken naar gegevens verzameld in 2019 en 2021. Haar onderzoek is vooral van belang voor de toekomst van leeuwen die ook met mensen samenleven:

Naarmate ons land zich verder ontwikkelt, komen dieren in het wild, vee en mensen steeds meer met elkaar in contact, wat vaak leidt tot conflicten. Het is belangrijk dat we ons bewust zijn van de veranderingen die we doormaken, en van de interactie tussen mensen, hun vee en leeuwen. Als we kijken naar parken die dichter bij menselijke bewoning liggen, is het onvermijdelijk dat er vee in de nationale parken komt. Als ze daar komen, kunnen ze de prooipopulatie binnenin beïnvloeden, bijvoorbeeld door de concurrentie om voedsel te vergroten. Dit kan leiden tot een vermindering van het aantal wilde prooisoorten. Tegelijkertijd zijn leeuwen opportunistische carnivoren en gaan ze voor de gemakkelijkste prooi, namelijk het vee. Als u dichter bij menselijke bewoning bent, is het belangrijk om te onderzoeken: eten de leeuwen meer vee of eten ze meer wilde prooidieren? Met dit in je achterhoofd kun je management aanbevelingen doen om conflicten tussen leeuwen en mensen in aantal te verminderen.

Sam Boerlijst, een promovendus die momenteel werkt aan populatiedynamica van muggen, gebruikte de scats tijdens zijn MSc om zich te richten op de leeuwen zelf in plaats van op hun prooi:

Ik werkte aan een nevenproject tijdens het project waar Amy mee bezig was. Ik wilde uitzoeken of het mogelijk is om onderscheid te maken tussen individuele leeuwen door te kijken naar verschillen in het DNA dat aanwezig is in de uitwerpselen. Door dit te doen, zouden we in staat zijn om de specifieke kenmerken van het individu te achterhalen. Heeft een individu een voorkeur voor bepaalde soorten prooi, is dit afhankelijk van de plaats in de troep, het geslacht of de leeftijd? Als er parasieten in de uitwerpselen worden aangetroffen en een leeuw speciale zorg nodig heeft, zou het veel gemakkelijker zijn de specifieke leeuw te lokaliseren als we hem zouden kunnen genotyperen aan de hand van het DNA in de uitwerpselen. Met genotypering zou het zelfs mogelijk zijn de populatiegrootte van de dieren te achterhalen zonder de individuen zelf te volgen.

Zijn project heeft helaas niet het gewenste resultaat opgeleverd: hoewel sommige monsters wel resultaten opleverden, was er over het geheel genomen te weinig kern-DNA in de monsters aanwezig. De monsters werden verzameld met het oog op het prooi-DNA-onderzoek, waardoor slechts een klein deel van het oppervlak van de uitwerpselen werd bemonsterd. De buitenkant van het monster bevat het meeste roofdier-DNA, dat nodig is voor de genotypering, terwijl de binnenkant van de uitwerpselen voor dieetonderzoek de voorkeur heeft, waarvoor prooi-DNA nodig is.

Wetende dat de problemen die hij tegenkwam gemakkelijk op te lossen zijn door een andere bemonsteringsmethode te gebruiken, gelooft Sam dat genotypering van leeuwen met behulp van fecaal DNA mogelijk is en kan bijdragen tot een goed conservatiebeheer.

Deze verschillende benaderingen tonen de ongelooflijke gebruiksmogelijkheden van iets dat in eerste instantie alleen maar afval lijkt. “Het gebruik van uitwerpselen stelt ons in staat om zowel naar de meer algemene ecologie van leeuwen te kijken als om de gezondheid van individuen op een discrete manier te monitoren. Hiermee kan het conservatiebeheer worden geoptimaliseerd.” voegt Sam toe. Het gebruik van scat onderzoek om het beheer te optimaliseren is zeker iets dat we moeten implementeren om de leeuwen in het wild de goede afloop te geven die ze verdienen, net als de leeuwen in Artis. We hebben een grote taak voor ons liggen, maar wie weet? Uiteindelijk worden de katten misschien gered door hun eigen uitwerpselen.

Bronnen:

• WWF (z.d.) “The magnificent lion: the symbol of Africa. Consulted on June 22, 2021, from https://www.wwf.org.uk/learn/wildlife/african-lions
• Sijtsma, T. (28-01-2021). “Artis doet leeuwen weg vanwege coronacrisis”. Consulted on June 21, 2021, from https://www.parool.nl/amsterdam/artis-doet-leeuwen-weg-vanwege-coronacrisis~b11947c9/
• Roele, J. (04-02-2021). “Leeuwen blijven voorlopig toch in Artis”. Consulted on June 21, 2021, from https://www.parool.nl/amsterdam/leeuwen-blijven-voorlopig-toch-in-artis~b1a33113/
• Fotos: S.P. Boerlijst & A.E. Montanje