The Genetic Integrity of the Ex Situ Population of the European Wildcat (Felis silvestris silvestris) Is Seriously Threatened by Introgression from Domestic Cats (Felis silvestris catus).

PLoS ONE 9(8): e106083. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0106083

Abstract:

Studies on the genetic diversity and relatedness of zoo populations are crucial for implementing successful breeding programmes. The European wildcat, Felis s. silvestris, is subject to intensive conservation measures, including captive breeding and reintroduction. We here present the first systematic genetic analysis of the captive population of Felis s. silvestris in comparison with a natural wild population. We used microsatellites and mtDNA sequencing to assess genetic diversity, structure and integrity of the ex situ population. Our results show that the ex situ population of the European wildcat is highly structured and that it has a higher genetic diversity than the studied wild population. Some genetic clusters matched the breeding lines of certain zoos or groups of zoos that often exchanged individuals. Two mitochondrial haplotype groups were detected in the in situ populations, one of which was closely related to the most common haplotype found in domestic cats, suggesting past introgression in the wild. Although native haplotypes were also found in the captive population, the majority (68%) of captive individuals shared a common mtDNA haplotype with the domestic cat (Felis s. catus). Only six captive individuals (7.7%) were assigned as wildcats in the STRUCTURE analysis (at K = 2), two of which had domestic cat mtDNA haplotypes and only two captive individuals were assigned as purebred wildcats by NewHybrids. These results suggest that the high genetic diversity of the captive population has been caused by admixture with domestic cats. Therefore, the captive population cannot be recommended for further breeding and reintroduction.

witzenberger-biblio

Die Wildkatze.

100 S., 25 s/w-Abb..
Die Neue Brehm-Bücherei 189. 1. Auflage.
A. Ziemsen Verlag, Wittenberg Lutherstadt, 1957.

Inhalt:

Der Band ist die erste Monographie  über die Wildkatze in deutscher Sprache. Jahrelange Beobachtungen an Wildkatzen und die Kenntnis der einschlägigen Literatur befähigen den Verfasser, diese Monographie so umfassend wie nur igend möglich zu gestalten. Es wird auf die Formbildung in und außerhalb Mitteleuropas, die Unterarten, fossile Vorkommen, Artgeschichte, Gattungsverwandtschaft und die Stellung der Gattung Felis im System eingegangen. Aussehen und Gestalt sowie Leben und Verhalten werden beschrieben, weitere Kapitel befassen sich mit der Jugendentwicklung, dem Seelenleben, der Beudeutung für den Menschen, Parasiten und den Vergleich von Haus- und Wildkatze.

haltenorth-biblio

The genetic consequences of ex situ breeding in the European wildcat (Felis silvestris silvestris) and the Arabian sand cat (Felis margarita harrisoni).

Dr. rer. nat. Diss
125 Seiten
Erstgutachter: PD Dr. Axel Hochkirch,
Zweitgutachter: Prof. Dr. Michael Veith
Universität Trier
In Kooperation mit mehreren deutschen und internationalen Zoos, Tier- und Wildparks

Volltext (3 der vier Kapitel können über diesen Link heruntergeladen werden, Kapitel 1 oder der Volltext kann bei Interesse als PDF durch die Autorin per Mail versendet werden.)

Zusammenfassung:

In den letzten Jahren ist die Anzahl bedrohter Arten, die auf ex situ-Schutzprogramme angewiesen sind, deutlich gestiegen. Bislang wurde die Effizienz von ex situ-Zuchtprogrammen allerdings selten systematisch untersucht. Ziel dieser Arbeit war es zunächst den aktuellen Wissensstand zu den Auswirkungen der ex situ-Zucht auf die genetische Vielfalt bedrohter Arten zusammen zu fassen (Kapitel 1). Hierbei sollte geklärt werden ob die selbst gesetzten Ziele des Weltverbandes der Zoos und Aquarien (WAZA) in rezenten Zoopopulationen erreicht werden. Bei dieser Auswertung publizierter Daten stellte sich heraus, dass eine Zucht in Gefangenschaft auf Dauer zu einem Verlust der genetischen Vielfalt führt (Kraaijeveld-Smit et al. 2006; Frankham et al. 2010), dass diesem Effekt allerdings durch ein sorgfältiges Management der Zuchtpopulation entgegengewirkt werden kann. Die Daten aus Kapitel 1 legen nahe, dass es Grenzwerte für die Zahl der Gründer (15) und die Größe der Zuchtpopulation (100) gibt, mit deren Erreichen Inzucht minimiert und ein vergleichsweise hohes Maß genetischer Vielfalt erhalten werden kann. Es zeigte sich aber auch, dass noch viel Forschungsbedarf in Bezug auf die genetischen Auswirkungen von ex situ-Zucht besteht. Vor allem der Vergleich zwischen der Zuchtpopulation und natürlichen Wildpopulationen ist von elementarer Bedeutung um die Effizienz und den Erfolg von Zuchtprogrammen bewerten zu können. Auch zeigte sich, dass es zusätzlichen Forschungsbedarf bezüglich genetischer Anpassungen an die Bedingungen in Gefangenschaft gibt (Frankham 2008), was die vermehrte Nutzung von nicht-neutralen genetischen Markern nahe legt. Zudem sollte verstärkt eine Übertragung der wissenschaftlichen Erkenntnisse in die praktische Anwendung im Zoo erfolgen (z. B. in Bezug auf die Artenzusammensetzung oder die Managementstrategien).

In Kapitel 2 und 3 werden Fallbeispiele für genetische Untersuchungen an ex situ-Populationen behandelt. Die Untersuchungen an der Europäischen Wildkatze (Felis silvestris silvestris) in Kapitel 2 zeigen, dass es im Laufe der Haltung in Zoos vermutlich mehrfach zu Hybridisierung mit Hauskatzen oder zur Aufnahme von Hybriden kam. Lediglich ein Drittel der Zuchtpopulation wies den mitochondrialen Haplotyp auf, der auch in wilden Populationen zu finden ist. Insgesamt kann die ex situ Population nicht für eine weitere Zucht empfohlen werden. Dies macht die Aufnahme von zusätzlichen Individuen aus den Wildpopulationen zu einer nötigen Voraussetzung zur effektiven Erhaltung der genetischen Diversität dieser Art. Von weiteren Wiederansiedelungen mit Tieren aus der ex situ Zucht ist generell abzuraten, da sich die Europäische Wildkatze inzwischen wieder auf natürlichem Wege ausbreitet. Die genetischen Daten liefern in diesem Fall einen wichtigen Grundstock für die Etablierung eines Zuchtbuches.

Eine Analyse der derzeitigen Haltungsbedingungen für diese Art zeigte, dass die Haltungsstandards die gesetzlichen Mindestanforderungen weit übertreffen (Kapitel 4). Allerdings zeigte ein Vergleich mit den Empfehlungen aus der Verhaltensforschung bei Kleinkatzen (Shepherdson et al. 1993; Mellen et al. 1998;Hartmann 2007; Hönig & Gusset 2010), dass vor allem in Bezug auf den Kontakt zu den Pflegern und der Fütterung noch Verbesserungspotenzial besteht.

Die genetischen Untersuchungen an der ex situ-Population der Arabischen Sandkatze (Felis margarita harrisoni) (Kapitel 3) zeigen, dass trotz einer stärkeren Bedrohung, weniger Gründertieren und einer kleineren Zuchtpopulation bei dieser Art ein hohes Maß an genetischer Diversität erhalten werden konnte. Die Daten legen nahe, dass die 18 Gründer für dieses Zuchtprogramm eine hohe genetische Diversität eingebracht haben und nicht näher mit einander verwandt waren. Zudem zeigt dieses Beispiel dass genetische Untersuchungen auch bei Populationen mit detaillierten Zuchtbuchdaten sehr sinnvoll sein können, da ein Fehler in den Zuchtbuchdaten nachgewiesen werden konnte. Die genetischen Daten bestätigen zudem die Ergebnisse aus Kapitel 1 zu den Grenzwerten für die Anzahl der Gründer und die Größe der Zuchtpopulation.

Insgesamt scheinen ex situ-Zuchtprogramme durchaus geeignet zu sein um die genetische Vielfalt bedrohter Arten zu erhalten. Wichtig ist eine ausreichend große Zahl genetisch variabler Gründer und ein sorgsames Zuchtmanagement. Allerdings lässt sich langfristig aufgrund der kleinen Populationsgrößen Inzucht und der Verlust genetischer Vielfalt in Zoopopulationen nicht vermeiden. Die Fallbeispiele untermalen den großen Nutzen den genetische Untersuchungen für die Kontrolle und Verbesserung von Erhaltungszuchtprogrammen haben.

Abstract:

Nowadays, there is an increasing number of species which depend on ex situ conservation programmes for survival. However, the efficiency of the ex situ breeding programmes has so far rarely been evaluated systematically. The aim of this thesis was to first of all review the current knowledge on the effects of captive breeding on the genetic diversity of endangered species (Chapter 1). The studies presented here also aim at evaluating whether ex situ breeding programmes can meet the goals set by the Word Association of Zoos and Aquariums (WAZA). The literature review revealed, that on the long term, captive breeding always leads to a loss of genetic diversity (e. g. Kraaijeveld-Smit et al. 2006; Frankham et al. 2010). However, the data also indicated, that this effect can be counteracted by a thorough management of the captive population. The analyses presented in Chapter 1 suggest, that there is a minimum number of founders (15) and a minimum captive population size (100), which are necessary to minimize inbreeding and to conserve a high amount of genetic diversity. However, the review also showed, that there is still a great need for further research on the genetic effects of captive breeding. In order to be able to evaluate the efficiency and success of captive breeding programmes it is of fundamental importance to compare captive populations to natural wild populations. Additionally there is a need to study the genetic adaptations to captive environments in endangered species (Frankham 2008), which indicates an increasing need for the use of non-neutral marker systems. Also, there is a need for an increase in the implementation of the knowledge gained by scientific research into the planning and management of current breeding programmes.

Chapters 2 and 3 deal with case studies for the genetic analysis of ex situ populations. Genetic data from the European wildcat (Felis silvestris silvestris) (Chapter 2) revealed, that hybrids or even domestic cats must have been integrated into the captive population. Only about one third of the analysed captive individuals possessed the mitochondrial haplotype found in wild populations. Hence, none of the captive individuals can be recommended for breeding. This leads to the necessity to acquire new founders from the wild populations to effectively conserve the genetic diversity of this species. Furthermore, it would be advisable to abstain from reintroductions using the captive population as a source, as the wild populations are already expanding naturally. The genetic data presented in this study provides valuable basic information for the establishment of a studbook. An analysis of the keeping conditions for this species (Chapter 4) revealed, that the current conditions by far exceed the minimum requirements set by law. Yet, the comparison with recommendations from behavioural studies on small felids (Shepherdson et al. 1993; Mellen et al. 1998;Hartmann 2007; Hönig & Gusset 2010) indicated, that there is a potential for optimization concerning the contact to the keepers and the feeding.

In Chapter 3 a genetic analysis of the captive population of the Arabian sand cat (Felis margarita harrisoni) is presented. Despite its smaller captive population size and the smaller number of founders, a high amount of genetic diversity is found in the captive population of this species. The results indicate, that the 18 founders of this breeding programme must have been genetically highly diverse and unrelated. This study also highlights the benefit of genetic studies in established breeding programmes with detailed pedigree, as an error could be detected in the studbook. The results of this analysis also confirm the minimum values for the number of founders and the captive population size which were determined in Chapter 1.

In general, ex situ breeding programmes seem to be suitable to retain a high amount of the genetic diversity of endangered species. However, it is crucial that the population is based on a sufficient number of genetically divers founders and is afterwards carefully managed. Nevertheless, on the long term, inbreeding and a loss of genetic diversity cannot be avoided in captive populations due to restrictions in population size. The case studies presented here highlight the great value of genetic studies for the evaluation and optimization of ex situ breeding programmes.

witzenberger-biblio

The genetic consequences of ex situ breeding in the European wildcat (Felis silvestris silvestris) and the Arabian sand cat (Felis margarita harrisoni)

Vom langen Atem - Die Wiederansiedlung der Wildkatze.

In: GRABE, H. & WOREL, G. (Hrsg.) Die Wildkatze - Zurück auf leisen Pfoten. Seiten 91-100. Buch & Kunstverlag Oberpfalz, Amberg. ISBN: 3-924 350-81-7.

Inhalt:

Die Wiederansiedlungsprojekte im Spessart, Steigerwald und vorderem Bayerischem Wald / Oberpfälzer Wald werden beschrieben.

worel-biblio

Lebensräume - Die Verbreitung der Wildkatze in Europa.

In: GRABE, H. & WOREL, G. (Hrsg.)Die Wildkatze - Zurück auf leisen Pfoten. Seiten 14-28.

Buch & Kunstverlag Oberpfalz, Amberg. ISBN: 3-924 350-81-7.

Inhalt:

Länderweise Aufschlüsselun g der Vorkommen mit Verbreitungskarte

piechocki-biblio

Die Wildkatze.

Die Neue Brehm-Bücherei Nr. 189. A Ziemsen-Verlag, Wittemnberg-Lutherstadt. ISSN 0138-1423.

Verlagstext:

Es gibt wohl kein vergleichbares Beispiel, wo ein Raubtier durch Unkenntnis und gezielte Falschinformation so konstant verleumdet wurde, wie dies mit der Wildkatze geschehen ist. Die Wurzeln dieser Einstellung gehen wahrscheinlich bis in die Vorzeit zurück. Das Feindbild eines blutrünstigen Ungetüms wurde dadurch wachgehalten, daß man vor allem im 19. Jh. auf Wunsch der "mutigen" Erleger sowohl für zoologische Sammlungen als auch für Jäger Wildkatzen mit aufgerissenem, zähnebleckenden Fang furchterregend aufstellen ließ. Derartige Darstellungen sind symptomatisch für diese Denkart und zugleich eine Suggestion für die damals erfolgte Ausrottungskampagne. Dieser vor allem vom Jagdherrn betriebene Vernichtungsfeldzug und die großräumige Zerstörung ihrer natürlichen Lebensräume führten dazu, daß die Wildkatze seit den ersten Jahrzehnten unseres Jahrhunderts als vom Aussterben bedrohte Art galt. Nachdem einsichtige Jäger den rücksichtslosen Kampf gegen diese Tierart noch rechtzeitig als Fehler erkannt hatten, wurde sie unter Schutz gestellt. Heute ist dies in vielen Staaten der Fall, so daß sich die Wildkatze mancherorts wieder ausbreitet. Hauptsächlich durch die nächtliche aktive Lebensweise der Wildkatze bedingt, war noch vor gut zwei Jahrzehnten über die Biologie dieser ungewöhnlichen Tierart relativ wenig bekannt. Inzwischen ist in verschiedenen Ländern Europas eine größere Anzahl von wissenschaftlichen Arbeiten über Felis silvestris erschienen. Die vorliegende Monographie vereint dieses umfangreiche Fakten- und Datenmaterial mit Forschungsergebnissen des Autors. Sie verdeutlicht eindrucksvoll, daß wir verpflichtet sind, die Wildkatze als integrierten Bestandteil der Ökosysteme zu erhalten.

pichocki-biblio

Ecologie du chat sauvage, Felis s. silvestris Schreber 1777, dans le Jura vaudois (Suisse). Influence de la couverture neigeuse.

Thèse. Université de Neuchâtel.

liberek-biblio

Breeding European wildcats (Felis silvestris silvestris, Schreber, 1777) in species-specific enclosures for reintroduction in Germany.

In: VARGAS, A., BREITENMOSER, C. & BREITENMOSER, U,: Conservación Ex situ del Lince Ibérico: Un Enfoque Multidisciplinar / Iberian Lynx Ex situConservation: An Interdisciplinary Approach: 453-461. Published by Fundación Biodiversidad in collaboration with IUCN Cat Specialist Group

Abstract:

In the course of a long-term experimental study in Switzerland, a species-specific enclosure for European Wildcats was developed in which animals encounter all the structures and stimuli relevant to their behaviours as regards all functional cycles. The natural habitat of a species is commonly regarded as the environment where the animals' needs are best met. Since the species has adapted to the demands of this environment in the course of its evolution, this is where the animals are able to perform their natural behaviours. Consequently, the behaviour of animals living in the wild can be used as a basis for deducing zoo environments. However, most animals are difficult to observe in the wild. A large, complex and richly structured enclosure can be a substitute for the natural habitat if the animals are provided with the essential structures and stimuli necessary for performing their natural behaviours. An enclosure can be used as a substitute for the natural habitat and therefore as a reference for other housing systems if the animals in this enclosure are free of behavioural disturbances and if their behaviour does not deviate from that of their conspecifics in the wild, which is the case in my wildcat enclosures. The cats show a rhythm of activity similar to the one of their conspecifics in the wild, and an electronic feeding device, specifically tailored to wildcats, enables them to express very nearly the whole range of their natural hunting behaviour. The essential structures must be available in the right arrangement within the enclosure, with the keeper's appropriate behaviour as the second and equally important factor. The results of this study as well as the feeding technique have been applied in several wildlife parks in Switzerland and Germany.

hartmann-biblio.

Die europäische Wildkatze.

Kurzportraits von Wildtieren 15/20. 4 Seiten.
Hrsg.: Wildtier Schweiz, Winterthurerstrasse 92, CH-8006 Zürich.

Zusammenfassung:

Der Artikel informiert über Aussehen und Körperform; Verbreitung und Lebensraum; Ernährung; Aktivität, soziale Organisation und Fortpflanzung; Sinnesleistungen und Kommunikation; Spuren; Regulationsfaktoren; Populationsbiologie sowie Verwandtschaften der Wildkatze.

Bestellung

hartmann-biblio