A low-cost GPS-GPRS telemetry system for otters: field tests and preliminary data on wild otters

Tese de mestrado. Biologia (Biologia da Conservação). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2010Os rios europeus, particularmente os do sul da Europa representam um dos habitats com maior riqueza de espécies que, contudo, continuam a sofrer um acentuado declínio, quase sempre devido a actividades humanas. No que diz respeito às populações de lontraeuropeia (Lutra lutra, Linnaeus 1758), sendo um predador de topo destes ecossistemas e com grandes requisitos ecológicos, o impacto sentido nas suas populações, essencialmente pela destruição do seu habitat e consequente diminuição de recursos, é acrescido pela perseguição directa e, cada vez mais, pelo atropelamento acidental. Actualmente a situação da lontra em Portugal é considerada estável e, ao contrário do que acontece na maioria dos países da sua área de distribuição, este é um dos poucos países da Europa onde ocorrem populações viáveis e com uma distribuição generalizada por todo o território. Este facto atribui a Portugal responsabilidades na conservação e investigação desta espécie, com o objectivo não só, da protecção directa da mesma, mas também da preservação mais eficaz do seu habitat. Esta responsabilidade é acrescida com a necessidade de extrapolação dos conhecimentos adquiridos sobre uma população estável para as regiões onde a sua distribuição é mais restrita. Deste modo, a necessidade de conhecimento de aspectos importantes acerca da ecologia e da sócio-biologia da lontra-europeia continua a ser essencial no delineamento de uma estratégia de conservação adequada a esta espécie e, apesar do aumento da literatura acerca da mesma ao longo das últimas duas décadas, a informação é ainda bastante escassa. Este resultado, deve-se essencialmente ao comportamento natural das lontras que, como a maioria dos carnívoros, são inactivas durante grande parte do dia e, regra geral, apresentam o pico da sua actividade no período nocturno. Aliado a estas limitações, as lontras são também animais que dependem em grande medida da disponibilidade de água e por isso são preferencialmente aquáticos, sendo também determinante para a sua distribuição e selecção de habitat, factores como a disponibilidade de recursos, a presença de coberto vegetal com condições de refúgios adequados e a perturbação humana. São por isso animais bastante tímidos e esquivos, o que torna complicado o seu estudo, pois não se consegue facilmente a captura e/ou seguimento eficiente de um número significativo de indivíduos. Desde o aparecimento do primeiro sistema completo e viável de radiotelemetria, que existe uma ferramenta valiosa para reduzir a falta de informação acerca da lontra. Actualmente a telemetria VHF é a técnica standard utilizada desde o seu aparecimento e uma das metodologias mais utilizadas no seguimento e monitorização da lontra-europeia, bem como de outras espécies de lontras. Contudo, desde o desenvolvimento comercial de sistemas de telemetria GPS, que suportam a promessa de melhorar a eficiência e a precisão da telemetria da vida selvagem, que surgiu a necessidade de desenvolvimento desta técnica para aplicação nestes animais. No entanto, os desenvolvimentos a esse respeito nunca foram feitos possivelmente porque, ao contrário de outros animais a aplicação desta tecnologia na lontra apresenta um problema metodológico pela impossibilidade do uso de uma coleira ou de implantação interna, o que exige um método alternativo de fixação externa do dispositivo. Em relação ao desempenho do GPS, a fiabilidade do uso desta nova tecnologia deverá também ser determinada por cuidadosos testes de campo com o dispositivo quanto à precisão e potenciais fontes de erro. Neste contexto, este estudo propõe-se avaliar a performance, com a lontra-europeia, de um novo sistema de telemetria GPS-GPRS para seguimento de lontras. Os objectivos específicos são quantificar as possíveis fontes de erro, quer pela omissão de dados recebidos quer pela precisão das localizações obtidas com sucesso, bem como descrever a adequabilidade e durabilidade do método alternativo de fixação externa. Por conseguinte pretende-se providenciar informação sobre uma técnica nunca usada anteriormente para a investigação destes animais. Para alcançar os objectivos propostos, foi inicialmente testado o funcionamento do aparelho bem como a adequabilidade do método de fixação externa, semelhante a uma “mochila GPS”, numa lontra em cativeiro em Maio de 2009. Em seguida, foram realizadas séries de testes estacionários do dispositivo no campo entre Julho e Dezembro de 2009. Durante este período, foram realizados testes tendo em conta actualizações do software do GPS ao longo do estudo e foram identificados outros factores que potencialmente influenciam a obtenção e a precisão de localizações, nomeadamente, o tipo de habitat, a cobertura vegetal ou a submersão do dispositvo na água. Testes mais específicos realizados no habitat rípicola permitiram também testar, para além dos factores anteriormente referidos, outros factores como as condições ambientais, a inclinação do GPS e a posição do mesmo em relação ao leito do rio. Posteriormente, entre Outubro 2009 e Março 2010, seis lontras selvagens foram equipadas com a “mochila GPS” de forma a testar a sua adequação e performance do dispositivo em animais que se movimentavam livremente na natureza. As probabilidades de obter com sucesso as localizações programadas foram principalmente afectadas pelo efeito da submersão do GPS na água. Este efeito esteve igualmente evidente na precisão das mesmas. As localizações testadas em áreas urbanas apresentaram precisões bastante inferiores em relação aos habitats mais frequentados por estes animais, quer sejam as zonas ripícolas quer as zonas de montado. A actualização do software esteve positivamente associada a um maior sucesso na aquisição de localizações bem como a um aumento evidente da precisão das mesmas. Além de algum efeito negativo causado pela inclinação e pela posição do GPS junto às margens do rio, nos testes nas zonas rípicolas, especialmente em relação à obtenção de localizações, foi novamente o efeito da submersão na água que causou menor taxa de obtenção de dados e menor precisão. No entanto, no geral os resultados obtidos foram bastante satisfatórios, especialmente tendo em conta os resultados finais para a última actualização de software a ser aplicada posteriormente nas lontras selvagens, onde a taxa de localizações obtidas nos testes estacionários programados foi de 63,2% e o erro associado foi <27metros em 95% das localizações. Das seis lontras equipadas com o dispositivo, obtivemos 713 dados com uma taxa de aquisição mais elevada em relação aos testes estacionários (68,2%), mesmo considerando os dois casos onde o GPS não funcionou apropriadamente. O período de acompanhamento de cada animal variou de 4 a 15 dias, para um total de 59 dias. Quanto ao bem-estar animal, em relação à aplicação do método de fixação externo, este provou ser uma boa escolha uma vez que os resultados do seu desempenho foram positivos e não tivemos conhecimento de lesões relacionadas com o equipamento em qualquer lontra monitorizada. Em suma, os resultados deste estudo permitem propor um novo método de telemetria GPS para lontras, de baixo custo que permite obter um conjunto significativo de informações acerca dos padrões de actividade destes animais. Esta abordagem apresenta-se como uma alternativa vantajosa, permitindo de futuro alargar os conhecimentos existentes sobre esta espécie e consequentemente atingir de maneira mais eficaz os objectivos de conservação propostos para a mesma.The European otter populations have been suffering a sharp decline especially with the increased pressure on the Riparian habitat causing changes in aquatic systems. Understanding an important element of this ecosystem, as is the Eurasian otter, is an important task in order to raise awareness for wildlife conservation particularly those associated with wetland areas. The aim of the present study was to evaluate the performance of a new low-cost GPSGPRS telemetry tracking system on otters Lutra lutra (Linnaeus, 1758). Specifically we aim to assess its bias due to failures in signal acquisition and locations accuracy, as well as report the suitability and durability of a GPS external attachment, and thus to provide information on a new method never used before in otters research. At a first step, a series of harness stationary field tests concerning the influence of the software updates along the study and several other factors potentially affecting the GPS performance such as habitat type, canopy cover or water submersion were performed. Tests under the particular Riparian habitat testing factors as environmental conditions, GPS inclination and its position on river bed were also analyzed. Later, wild otters were fitted with harnesses to test their suitability and the performance of the GPS device on free ranging animals. A major negative effect was noticed by the water effect on the fix rate and accuracy of locations. Nevertheless, a software update was positively associated with these data acquisition and precision. The overall performance results were positive on the fix rate success and on accuracy both, on the values of the stationary tests and on the wild otters´ tests. The development of this technique may give important advances in the way we understand otters’ behavior and space use. Thus, the present study has high importance to the development of methodologies that allow conservation actions to be based on scientifically sound background information

Age mediates access to landfill food resources and foraging proficiency in a long-lived bird species

Human activities have altered the availability of resources for wildlife. Landfill sites now provide abundant and predictable anthropogenic food subsidies worldwide, sustaining increasing numbers of opportunistic species and shaping their foraging behaviour. However, although individuals may differ in their ability to use these resources, the factors influencing this variability within species are still poorly known. Using GPS data from 68 adult and 67 juvenile white storks, Ciconia ciconia, tracked during their premigratory periods between 2018 and 2020, we investigated whether age determines landfill attendance and the ability to compete for space and food. Additionally, using video recordings of 165 adults and 124 juveniles obtained in the 2020 premigratory period, we investigated whether age influences landfill foraging proficiency and dominance over resources. Adult storks visited landfills on 57% of the days, while juveniles only visited landfills on 29% of the days. There was strong competition for food at landfills, with adults exerting dominance over juveniles, foraging predominantly in areas with higher food availability and outcompeting juveniles in food acquisition. Juveniles had significantly lower food intake rates in the best foraging areas and showed less aggressiveness, being forced to use adjacent lower quality areas. Overall, juveniles had limited access to landfill resources, suggesting that landfill diet specialization is mediated by age-related improvements in foraging expertise and increased competitiveness developed during maturation. Thus, landfill use is shaping foraging strategies and species behaviour from an early age, with potential consequences for population dynamics

Testing alternative methods for estimation of bird migration phenology from GPS tracking data

The development and miniaturization of GPS tracking devices has enabled a better understanding of migration phenology, but it can be challenging to identify where and when migration starts and ends, and researchers rely on multiple methods to infer it. Here, we use GPS tracks of 18 trans-Saharan migrant White Storks Ciconia ciconia to determine how the choice of method influences the estimation of migratory timing and discuss its implications. We evaluate and provide R code for the implementation of five alternative methods: spatial threshold, absolute displacement, spatio-temporal displacement, net squared displacement and change point analysis. Spatial threshold, absolute displacement and spatio-temporal displacement methods produce, in most cases, significantly different estimates of migration timing and duration as compared with net squared displacement and change point analysis

A Low-Cost GPS GSM/GPRS Telemetry System: Performance in Stationary Field Tests and Preliminary Data on Wild Otters (Lutra lutra)

Background: Despite the increasing worldwide use of global positioning system (GPS) telemetry in wildlife research, it has never been tested on any freshwater diving animal or in the peculiar conditions of the riparian habitat, despite this latter being one of the most important habitat types for many animal taxa. Moreover, in most cases, the GPS devices used have been commercial and expensive, limiting their use in low-budget projects. Methodology/Principal Findings: We have developed a low-cost, easily constructed GPS GSM/GPRS (Global System for Mobile Communications/General Packet Radio Service) and examined its performance in stationary tests, by assessing the influence of different habitat types, including the riparian, as well as water submersion and certain climatic and environmental variables on GPS fix-success rate and accuracy. We then tested the GPS on wild diving animals, applying it, for the first time, to an otter species (Lutra lutra). The rate of locations acquired during the stationary tests reached 63.2%, with an average location error of 8.94 m (SD = 8.55). GPS performance in riparian habitats was principally affected by water submersion and secondarily by GPS inclination and position within the riverbed. Temporal and spatial correlations of location estimates accounted for some variation in the data sets. GPS-tagged otters also provided accurate locations and an even higher GPS fix-success rate (68.2%). Conclusions/Significance: Our results suggest that GPS telemetry is reliably applicable to riparian and even divin

Ecological and evolutionary implications of anthropogenic food subsidies on wildlife: the white stork as a case study

Human activities are causing widespread depletion of natural resources while generating substantial food subsidies that offer new foraging opportunities for wildlife. These changes in food availability are reshaping ecosystems and influencing individual behaviours and population dynamics of species worldwide. Landfill sites are now recognized as one of the most important predictable anthropogenic food subsidies and are increasingly associated with enhanced fitness, survival, and abundance of opportunistic species. This thesis combines extensive GPS tracking, behavioural video recordings at landfills, and long-term breeding data to explore the drivers and mechanisms underlying changes in the foraging behaviour of the opportunistic white stork (Ciconia ciconia), particularly in the increased use of landfill resources. In the first study, I explore age-related differences in landfill use and demonstrate that adult storks visit landfills considerably more often than juveniles, exhibit higher feeding success, and display greater aggression towards conspecifics. Consequently, juveniles are outcompeted by adults and displaced from accessing these food sources. In further investigation into the ontogeny of landfill use, I reveal that landfills become crucial foraging sites for storks early in life. The increase in this new foraging behaviour is then driven by the development of individual foraging skills during the first few years and refined as individuals mature, resulting in better performance in the use of these resources in adulthood. Finally, when exploring the influence of landfill resources on the breeding performance and population dynamics of storks, I found that breeding near landfills advances the laying dates, positively affecting clutch sizes and fledgling numbers. Proximity to landfills is also decisive for increased fledgling body condition. Consequently, variations in the abundance and distribution of nests further revealed a notable increase in the overall number of nests in just six years, particularly in the areas closer to landfill sites, indicating a dynamic interplay between landfill resources, breeding success, and population dynamics. Overall, this research provides valuable insights into the intricate relationship between anthropogenic food subsidies, foraging behaviour, life traits, and population dynamics of opportunistic bird species. Moreover, it provides a basis for understanding the consequences of anthropogenic food waste on wildlife, guiding future conservation efforts and management of wildlife populations in the context of changing ecosystems

Results of the GLMM model to predict GPS fix-success rate.

<p>Results of the GLMM model to predict GPS fix-success rate.</p

Results of the Riparian GLMM model to predict GPS Location Error.

<p>Results of the Riparian GLMM model to predict GPS Location Error.</p

Results of the GLMM model to predict GPS Location Error.

<p>Results of the GLMM model to predict GPS Location Error.</p

Performance of GPS devices fitted on wild otters in Southern Portugal, in 2009.

<p>Performance of GPS devices fitted on wild otters in Southern Portugal, in 2009.</p

Variables used in the evaluation of GPS performance in the stationary tests in Southern Portugal.

<p>Variables used in the evaluation of GPS performance in the stationary tests in Southern Portugal.</p