Universität zu Köln

Schneider, Marion (2015). Behavioural and Autonomic Thermoregulation in Malayan Sun Bears (Helarctos malayanus) and Polar Bears (Ursus maritimus). PhD thesis, Zoo Köln.

Preview

PDF Schneider_2015_Dissertation.pdf - Accepted Version Download (3MB)

Abstract

The aim of the study was to examine the effect of different meteorological variables on behavioural and autonomic thermoregulatory mechanisms in polar bears (Ursus maritimus) and Malayan sun bears (Helarctos malayanus) and to determine to which degree behavioural thermoregulation complements autonomic mechanisms to keep energy expenditure for the maintenance of body temperature low. The study took place in nine European zoos including a total of 17 polar bears and 10 sun bears. Infrared thermography was used to non‒invasively determine surface temperature distribution in relation to ambient temperature and to detect body surfaces specialized for heat dissipation. Thermographic measurements were made on 10 adult Malayan sun bears at air temperatures between 5 °C and 30 °C and on 11 adult polar bears and two cubs between 0 °C and 20 °C. To assess behaviours that contribute to thermoregulation, observations were conducted by instantaneous scan sampling at ambient temperatures ranging from 5 °C to 34 °C in nine adult sun bears and between −2 °C and 35 °C in 10 adult polar bears. Activity, body posture while resting, selection of substrate to rest on, choice of shady resting places, and the occurrence of shivering and panting were recorded in 60 second intervals for a total of 721 hours of direct observations. Simultaneously, ambient temperature, humidity, wind speed and solar radiation were recorded four times per hour. Thermographic measurements revealed that the thermoneutral zone of sun bears that lies between 24 °C and 28 °C. The assumption that polar bears possess body surfaces specialised for the dissipation of excess heat in the shoulder region and limbs, so called thermal windows, could be confirmed. Behavioural data showed that behaviours related to thermoregulation, such as changes in activity, body posture while resting, and the choice of shade and substrates for resting occurred in advance of heat dissipation and panting, which would increase the physiological costs, and were highly correlated to ambient temperature and solar radiation. Temperature thresholds for the initiation of various thermoregulatory behaviours could be defined. The results are discussed with respect to ex‒situ und in‒situ conservation.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Ziel der Studie war es, den Einfluss meteorologischer Variablen auf verhaltensgesteuerte und autonome Thermoregulation bei Eisbären (Ursus maritimus) und Malaienbären (Helarctos malayanus) zu untersuchen und zu bestimmen, bis zu welchem Grad Verhalten autonome Mechanismen ergänzt, um die energetischen Kosten für die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur möglichst gering zu halten. Die Untersuchungen wurden in neun Europäischen Zoos an insgesamt 17 Eisbären und zehn Malaienbären durchgeführt. Mithilfe der Infrarotthermographie, einer nicht invasiven Methode zur Ermittlung von Oberflächentemperaturen in Abhängigkeit von der Außentemperatur sowie von Oberflächen, die auf die Abgabe überschüssiger Wärme spezialisiert sind, wurden zehn adulte Malaienbären zwischen 5 °C und 30 °C und elf adulte Eisbären und zwei Jungtiere zwischen 0 °C und 20 °C untersucht. Zur Ermittlung von Verhaltensweisen, die zur Thermoregulation beitragen, wurden Verhaltensbeobachtungen mithilfe von instantaneous scan sampling bei Temperaturen zwischen 5 °C und 34 °C bei neun adulten Malaienbären und zwischen −2 °C und 35 °C bei zehn adulten Eisbären durchgeführt. Aktivität sowie Körperhaltung, Wahl des Substrates und das Aufsuchen von Schatten beim Ruhen und das Auftreten von Hecheln wurden mittels direkter Verhaltensbeobachtungen alle 60 Sekunden über insgesamt 721 Stunden protokolliert. Lufttemperatur, relative Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit und Sonnenstrahlung wurden viermal stündlich gemessen. Die thermographischen Untersuchungen ergaben, dass die thermoneutrale Zone von Malaienbären zwischen 24 °C und 28 °C liegt. Die Annahme, dass Eisbären Oberflächen, die auf die Abgabe überschüssiger Wärme spezialisiert sind, so genannte Thermofenster, in der Schulterregion und den Beinen besitzen, konnte bestätigt werden. Die Beobachtungen konnten zeigen, das Verhaltensweisen, welche zur Thermoregulation beitragen, wie Änderungen der Aktivität, Körperhaltung beim Ruhen und das Aufsuchen schattiger Ruheplätze, auftreten bevor Wärmeabgabe und Hecheln, was energetisch kostspielig wäre, eingesetzt werden und stark mit Lufttemperatur und Sonnenstrahlung korrelieren. Es konnten Temperaturschwellen für den Einsatz verschiedener thermoregulatorischer Mechanismen bestimmt werden. Die Ergebnisse wurden mit Hinblick auf ex‒situ und in‒situ Artenschutz diskutiert. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Schneider, Marion mfschneider@gmx.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-60078
Date:	2015
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Zoologisches Institut
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Ursids English Thermoregulation English Infrared thermography English
Date of oral exam:	27 January 2015
Referee:	Name Academic Title Ziegler, Thomas Priv.-Doz. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/6007