Raccoon (Procyon lotor) in Portugal: forecasting pathways for an invasive carnivore

Tese de mestrado em Biologia da Conservação, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020As espécies invasoras constituem um grave problema ecológico, sendo consideradas uma das cinco principais causas de perda de biodiversidade mundialmente. São responsáveis pela introdução de novas doenças e pela alteração de diferentes interações bióticas e abióticas em ecossistemas nativos. As razões pelas quais as espécies exóticas são introduzidas em novos ecossistemas são variadas, mas muitas devem-se a fugas de cativeiro ou libertações intencionais. O seu controlo com sucesso nestas áreas depende sempre do quão precoce é a sua deteção e implementação de um plano de erradicação. Um exemplo de uma espécie invasora com impactos negativos na biodiversidade nativa, é o guaxinim (Procyon lotor), um carnívoro generalista. Nativa da América do Norte e Central, esta espécie é considerada, atualmente, invasora em vários países do mundo, principalmente na Europa, onde foi detetada pela primeira vez em 1927 na Alemanha. Atuando como um vetor de zoonoses, perigosas tanto à saúde pública como à fauna nativa, e tendo uma dieta bastante flexível, este carnívoro invasor tem uma capacidade incrível de adaptação a novos ambientes, o que lhe permite prosperar num amplo espectro de habitats invadidos. Está geralmente associado a galerias ripícolas e ambientes com abundância de água, pois é nesses que encontra alimento (invertebrados, anfíbios, répteis, aves e pequenos mamíferos) e refúgio (árvores ocas ou caídas). Assim, os rios representam rotas de dispersão importantes, conectando habitats favoráveis a esta espécie em diferentes tipos de paisagens. É também uma espécie muito associada à presença humana, aproveitando-se do lixo e de outras fontes de alimento de origem antrópica. Assim, devido ao seu comportamento e dieta pode vir a competir com diferentes carnívoros nativos e aumentar a pressão predatória a algumas espécies já ameaçadas, como o cágado de-carapaça-estriada (Emys orbicularis), o cágado-mediterrânico (Mauremys leprosa), o mexilhão-de rio (Margaritifera margaritifera), ou espécies de aves aquáticas, especialmente anseriformes. Na Península Ibérica existem já várias populações reprodutoras estabelecidas, todas localizadas em Espanha. A primeira área de ocorrência foi localizada perto de Madrid e Guadalajara, no centro de Espanha, tendo origem em fugas de cativeiro. A espécie foi inicialmente detetada em 2001, mas, entretanto, deram-se novos eventos de introdução, acidental ou propositada, em diferentes zonas do país. Até agora, foram registadas seis populações reprodutoras estabelecidas e vários registos isolados de guaxinins. A maior população encontra-se na região onde se deu o primeiro registo deste invasor, perto de Madrid e Guadalajara. As restantes foram registadas no Parque Nacional de Doñana (Andaluzia), Galiza, Cantábria e País Basco, e Alicante. Em Portugal, são conhecidos apenas dois registos confirmados, ambos referentes a avistamentos de indivíduos isolados no noroeste do país que escaparam das suas instalações de cativeiro, em 2008 e 2014. Face à necessidade de atualizar a distribuição deste carnívoro invasor na Península Ibérica, algo que não é feito desde 2012, recolhemos registos de guaxinim em Portugal e Espanha, de populações reprodutoras estabelecidas e indivíduos isolados em liberdade, assim como espécimes mantidos em cativeiro. Com esta informação construímos modelos estatísticos preditivos, através do software Maxent, criando mapas que assinalam quais as áreas com maior probabilidade de ocorrência de populações reprodutoras desta espécie e, assim, identificar quais as regiões mais vulneráveis para onde esta espécie se poderá expandir em Portugal. Os modelos Maxent são uma técnica de modelação de distribuição de espécies que utiliza apenas dados de presença e que, através do princípio da máxima entropia, estima a probabilidade de presença da espécie em estudo, utilizando variáveis relacionadas com a sua ecologia e os dados de presença da mesma. No decorrer do processo de modelação ecológica, avaliámos quais as variáveis ambientais determinantes para a presença de guaxinim, de modo a perceber quais melhor preveem a sua distribuição, num contexto ibérico. Após analisar as áreas mais vulneráveis em Portugal, realizámos uma prospeção de campo onde procurámos indícios de presença de guaxinins, com ajuda de uma equipa de biólogos especialistas em guaxinins e um cão pisteiro especificamente treinado para a deteção desta espécie. Colocámos também câmaras de foto-armadilhagem numa das zonas, de modo a aumentar a eficácia de deteção deste carnívoro exótico. Fizemos também, um inventário das instalações que tenham um historial de guaxinins em cativeiro por toda Península Ibérica. Finalmente, para sensibilizar a população em geral quanto ao perigo desta espécie como ameaça à biodiversidade e na tentativa de obter registos de presença da espécie através de uma abordagem de ciência-cidadã, foram também publicados dois artigos numa revista online (Wilder), onde foi solicitado aos leitores que, caso detetassem esta espécie em meio natural, comunicassem com a equipa do projeto e facultassem os dados da sua ocorrência. No total, coletámos 1090 registos de presença de guaxinim em toda a Península Ibérica entre 2005 e 2020. Destes, 1025 correspondem a registos de populações reprodutoras estabelecidas. A maior parte dos registos corresponde à grande população do centro de Espanha e provêm de animais capturados, mas foram igualmente obtidos vários registos isolados de guaxinim, alguns deles perto da fronteira com Portugal. Registámos também, na Península Ibérica, pelo menos 15 instalações que possuem, ou possuíram num passado recente, guaxinins em cativeiro. Destas, pelo menos 2 estão associadas a fugas confirmadas de guaxinins em cativeiro, mas suspeita-se que este número seja superior. Em Portugal, recolhemos informação de 8 possíveis registos desta espécie em liberdade. No entanto, não conseguimos comprovar a sua presença devido à falta de dados que corroborem os avistamentos. Em Portugal existem, pelo menos 3 instalações com presença comprovada de guaxinins em cativeiro, contudo, duas delas asseguram que têm os animais esterilizados e em nenhuma há evidências de uma possível fuga. Identificámos a proximidade com cursos de água e valores médios de precipitação anual entre 400 e 1450 mm como os melhores preditores da presença de guaxinim. Assim, regiões com estas duas características serão aquelas para onde o guaxinim se poderá expandir, e fixar, com sucesso. É no noroeste de Portugal que a maioria dos rios apresenta habitats adequados para esta espécie e, por isso, esta região é a mais vulnerável a uma possível invasão por parte do guaxinim. No entanto, a zona centro do país, junto à fronteira com Espanha também foi identificada como de risco de invasão por parte desta espécie. Durante a nossa prospeção de campo em Portugal, incidindo no noroeste e na zona centro, não encontrámos evidências da presença da espécie em Portugal, mesmo em zonas em que há registos possíveis e isolados de guaxinim, ou onde existem registos confirmados em Espanha, junto à fronteira portuguesa, nomeadamente ao longo do rio Minho, em Cáceres e na vertente galega da Serra do Gerês (Ourense). No entanto, outras zonas podem também estar sujeitas a uma invasão por este carnívoro, que utiliza os rios como rotas de dispersão, como é o caso das zonas portuguesas da bacia hidrográfica do rio Tejo, que alberga, na porção espanhola, a maior população ibérica. Portanto, é fundamental garantir que as autoridades competentes assegurem uma monitorização regular das áreas selecionadas pelos nossos modelos como altamente vulneráveis à invasão, principalmente as que ficam perto da fronteira com Espanha e das áreas próximas de instalações que alberguem guaxinins em cativeiro, uma vez que existem fugas confirmadas em Espanha e em toda a Europa neste tipo de instalações. Paralelamente, sugerimos o acompanhamento constante da situação em Espanha, em especial no que diz respeito a registos de presença de guaxinim junto à fronteira Portuguesa, para evitar ou detetar precocemente uma eventual invasão desta espécie em Portugal. Assim, será possível minimizar eventuais impactos deste carnívoro invasor na fauna nativa portuguesa.Raccoons (Procyon lotor) are generalist carnivores native to North and Central America. Currently, this species is considered invasive across several countries in the world, especially in Europe, being a vector of zoonoses and an effective predator of native species, given its flexible diet that enables to prosper in a wide range of invaded habitats. In the Iberian Peninsula, there are already several established breeding populations, all of them located in Spain. The largest population and the first to be established in the wild is located near Madrid and Guadalajara, in Central Spain. In Portugal, so far there are only two confirmed records and both referring to isolated events of escaped individuals. Given the need for updating the population status of this invasive carnivore in the Iberian Peninsula, we collected records from the established breeding populations and isolated individuals and, by using the Maxent ecological modelling approach, we identified the most vulnerable areas to where this species might expand its range. Within these areas, in Portugal, we identify two high risk and priority regions, where we conducted a field survey in search of raccoon’s signs of presence. In total, we collected 1090 records of raccoon presence throughout all Iberia, between 2005 and 2020. Of those, 1025 records corresponded to established breeding populations with some isolated records located in areas near the Portuguese border. Our model results enabled us to identify the most important environmental variables in predicting raccoon presence in an Iberian context. Areas in proximity to water bodies and with mean annual precipitation values between 400 and 1450 mm seem to gather suitable conditions to host raccoons, and therefore are higher invasion risk areas, where this carnivore can expand to. In northwestern Portugal, most rivers present suitable habitats for this species, although during our field assessment there was no clear evidence of any new sign of the presence of raccoons in Portugal. However, there are some records near the Portuguese border, linked to isolated individuals and breeding populations, near the Minho river and the Spanish slope of Serra do Gerês, respectively. Therefore, it is crucial to ensure that regular monitoring of the areas identified in our models as highly vulnerable to invasion risk, as well as those near facilities with captive raccoons, since there are confirmed escapes of individuals from captivity in Spain, and all across Europe. Furthermore, constant monitoring of the Spanish situation is also crucial, especially to assure an early warning regarding the establishment of breeding populations near the Portuguese border, to prevent and minimize the effects of an eventual invasion of this species into the Portuguese territory

Co-occurrence of invasive and native carnivorans affects occupancy patterns across environmental gradients

Understanding species interactions and their effects on distributions is crucial for assessing the impacts of global change, particularly for invasive species. Co-occurrence models can help investigate these effects when interactions are likely given shared traits. For such an assemblage of invasive and native carnivorans, we examined how patterns of co-occurrence change across space and environmental gradients using a static multispecies occupancy model that accounts for imperfect detectability and models co-occurrence as a function of environmental variables, and also extended it to be temporally dynamic. We focused on invasive raccoons, which pose threats to humans and wildlife globally. In Japan, raccoons prey on many native taxa, but little is known about interactions with sympatric carnivorans. We searched for signals of competitive exclusion of native raccoon dogs (tanuki) and invasive masked palm civets by applying the model to detection data from a broad-scale trapping effort over 6 years. Forest cover was the strongest predictor of occupancy for individual species and raccoon co-occurrences, and raccoon occupancy probability increased with forest cover conditionally depending on the co-occurring carnivoran: only tanuki absence or civet presence had positive responses. However, tanuki occupancy probability increased with forest cover despite any co-occurrence. Thus, we found no evidence of competitive exclusion by raccoons, contrary to our expectations. As parts of the world with invasive raccoons can also have invasive tanuki, our findings may have broad management implications. The model we present should be useful for inferring signals of biotic interactions between species with low detectability over multi-year time frames

Spatial dynamic simulation of beetles in biodiversity hotspots

IntroductionColeoptera is the most species-rich order of animals with the widest distribution area; however, little is known about its global suitability distribution, and a substantial number of species are experiencing silent extinction. Most of Earth’s biocommunities are concentrated in biodiversity hotspots, and these hotspots receive the largest investment of conservation funds. The survival of beetles is closely related to the richness of biodiversity, so habitat loss in hotspots results in a high extinction risk for beetles.MethodsWe used the MaxEnt model to simulate the spatial suitable distribution in six time periods (1970-1980, 1980-1990, 1990-2000, 2000-2010, 2010-2020, and 1970-2020). Furthermore, we determined the priority suitable regions in hotspots after coupling the current biodiversity zones and evaluated the congruence between the suitable habitat of beetles and hotspots.ResultsThe results revealed that less than 30% of suitable regions were located in hotspots, and approximately 49.08% of the suitable habitat remained constant in all six periods, and can be regarded as climatically stable refugia. The Mediterranean Basin had the largest suitable area in each period and was always ranked first; other regions, such as Indo-Burma, Irano-Anatolian, and Mesoamerica, also had large areas of suitable habitat. Nine excellent, ten stable, and seventeen lower hotspots were identified based on their dynamic changes in 36 hotspots.DiscussionBased on these results, corresponding planning and management measures should be implemented in different biodiversity hotspots according to the changes in geographic distribution. In this paper, we propose practical advice for different regions to improve isolated and fragmented habitats, which will support the conservation of Coleoptera taxa and the restoration of biodiversity

Koproskopische Untersuchungen zum Nahrungsspektrum des Waschbären Procyon lotor (L., 1758) im Müritz-Nationalpark (Mecklenburg-Vorpommern) unter spezieller Berücksichtigung des Artenschutzes und des Endoparasitenbefalls

Der Nordamerikanische Waschbär (Procyon lotor Linné, 1758) gehört zu den neozonalen Vertretern der heimischen Raubsäugerfauna. Seit den 1990er Jahren tritt der in Deutschland mittlerweile fest etablierte Kleinbär verstärkt in Erscheinung und ist damit Auslöser kontroverser Diskussionen über negative Auswirkungen auf einheimische Tierarten sowie über seine Rolle als potentieller Krankheitsüberträger. Ausgehend von der Hypothese, dass der Waschbär durch Prädation lokale Bestände naturschutzfachlich relevanter Tierarten beeinträchtigen kann, wurden Waschbär-Kotproben aus einem naturnahen Tieflandbuchenwald im Müritz-Nationalpark (Mecklenburg-Vorpommern) nahrungsökologisch und im Hinblick auf den Endoparasitenbefall analysiert. Das Untersuchungsgebiet repräsentiert ein charakteristisches Binnenentwässerungsgebiet der nordostdeutschen Tiefebene, das hinsichtlich der Ressourcenausstattung ein überaus geeignetes Habitat für Waschbären darstellt. Gleichzeitig wurde anhand eines Referenzgebietes im Naturpark Feldberger Seenlandschaft (Mecklenburg-Vorpommern) geprüft, ob der Waschbär in einem anthropogen beeinflussten Lebensraum aufgrund schlechterer Ressourcenausstattung einen größeren Prädationseinfluss haben kann. Die vorliegende Dissertation ist Teil eines mehrjährigen, integrierten Forschungsprojektes (Projekt Waschbär), welches zwischen 2006 und 2011 im Teilgebiet Serrahn des Müritz-Nationalparks durchgeführt wurde.The North American raccoon (Procyon lotor L., 1758) is an introduced carnivore species in Germany. Against the background of a vast in­crease of raccoon numbers in Germany over the last years, a contro­versial dis­cussion has developed regarding the influence of the new inha­bi­­tant on indi­genous resp. pro­tec­ted species and the potential trans­mission of diseases and parasites. Based on the hypothesis that raccoons may affect local stock of ecological relevant species through predation raccoon faecal samples were collected in a close to nature beech forest in the Müritz National Park (Mecklenburg-Western ­­Pome­ra­nia, Germany) and analysed with regard to nutrition ecology and endoparasite infes­ta­tion. The study area represents a characteris­tic inland drainage area of North-Eastern German lowlands, which provides a very suitable habitat for raccoons with regards to essential resour­ces. Simulta­neously, examinations were carried out in raccoons from a control area in the Nature Park Feldberger Seen­land­schaft (Mecklenburg-Western ­­Pome­ra­nia), focusing on the question as to whether raccoons might have higher ecological impact in an anthropogenically modified habitat due to poorer food resources. This thesis is part of a long-term and integrated research project (Projekt Waschbär), which was con­­­ducted between 2006 and 2011 in the subterritory Serrahn of the Müritz National Park

Säugetierkundliche Freilandforschung zur Populationsbiologie des Waschbären (Procyon lotor Linnaeus, 1758) in einem naturnahen Tieflandbuchenwald im Müritz-Nationalpark (Mecklenburg-Vorpommern)

In der Dissertation werden Fragen zur Populationsbiologie des neozonalen Nordamerikanischen Waschbären (Procyon lotor) behandelt. Die knapp sechsjährigen Freilanduntersuchungen fanden im Rahmen eines umfangreichen Waschbärenforschungsprojektes (www.projekt-waschbaer.de) in einem naturnahen Tieflandbuchenwald im Müritz-Nationalpark (Mecklenburg-Vorpommern) statt. Das Nationalparkgebiet wird nachweislich seit Ende der 1970er Jahre vom Waschbären besiedelt und stellt aufgrund seines Gewässerreichtums und seiner alten Laubbaumbestände einen idealen Lebensraum für Waschbären dar. Die Dissertation schließt die populationsbiologischen Arbeiten des Gesamtprojektes ab und stellt die Ergebnisse in fünf separaten Themenschwerpunkten vor (I. Raumverhalten, II. Sozialverhalten, III. Reproduktionsbiologie, IV. Populationsstruktur, V. Populationsdynamik). Übergeordnetes Ziel der Arbeit war die Erhebung valider populationsbiologischer Daten, um eine grundlegende ökologische Charakterisierung des Waschbären unter dem Aspekt des Natur- und Artenschutzes vornehmen zu können. Dazu wurden zwischen 2006 und 2011 in einem 1.114 ha großen Fallennetz im Serrahner Teilgebiet des Nationalparks an 53 verschiedenen Fallenstandorten 145 verschiedene Waschbären (62 ♀♀, 83 ♂♂) insgesamt 489 Mal gefangen, genetisch beprobt, vermessen und individuell markiert. 51 adulte Waschbären (23 ♀♀, 28 ♂♂) und 18 Jungtiere (10 ♀♀, 8 ♂♂) wurden darüber hinaus mit einem UKW-Halsbandsender ausgestattet und im Rahmen der telemetrischen Arbeiten insgesamt 31.202 Mal geortet (≙ im Mittel 452 Lokalisationen pro Tier). Im Kernuntersuchungsgebiet wurde an 36 beköderten Standorten ein Fotofallenmonitoring durchgeführt. Bei einer Überwachungsdauer von 5.365 Fotofallennächten entstanden dabei 18.721 Aufnahmen von 183 verschiedenen Waschbären. 82 % aller Waschbärenbilder zeigten individuell markierte Individuen. Alle 145 gefangenen Waschbären wurden im Rahmen eines separaten Teilprojektes mit hochvariablen Mikrosatelliten erfolgreich genotypisiert, so dass die Verwandtschaftsverhältnisse sowie der individuelle Reproduktionserfolg der Untersuchungstiere bekannt sind. Für die Analysen zur Populationsstruktur wurden unter anderem von 120 verendet aufgefunden Waschbären (Totfunden) aus dem unmittelbaren Umfeld des Nationalparks klassische morphometrische und phänotypische Merkmale sowie die Mortalitätsursachen erfasst.This study considers questions concerning the spatial and social behaviour, reproduction, population structure and dynamics of the alien North American raccoon (Procyon lotor) in Germany. The investigations took place within the framework of a comprehensive raccoon research project (www.projekt-waschbaer.de) over a period of nearly six years in a close-to-nature lowland beech forest in the Müritz National Park (Mecklenburg-West Pomerania). The National Park has been verifiably colonized by raccoons since the end of the 1970s, and due to its abundance of water and its old deciduous tree population it represents an ideal habitat for this mammal. Between 2006 and 2011, 145 individual raccoons (62 ♀♀ and 83 ♂♂) were captured, genetically sampled, measured and individually tagged. Sampling took place within a 1,114 hectare area of the National Park, at 53 trap sites and with 489 trappings. 51 adult raccoons (23 ♀♀, 28 ♂♂) and 18 juveniles (10 ♀♀, 8 ♂♂) were also fitted with radio collars and located a total of 31,202 times as part of the telemetric survey (=452 localisations per individual). Camera trap monitoring was carried out at 36 baited locations of the main investigation area (1,628 ha): 18,721 camera trap pictures were taken of 183 different raccoons over a monitorring period of 5,365 nights. 82 % of all the raccoon pictures showed individually tagged ani-mals. All 145 of the trapped raccoons were successfully genotyped as part of a subproject with highly polymorphic microsatellites. Both the familial relationships and the individual reproductive success of the subject animals could be determined with the genotyping results. For the analyses of the population structure, classic morphometric and phenotypical characteristics, as well as the cause of mortality of 120 raccoon carcasses in the immediate vicinity of the National Park, were recorded