Isotopic homogeneity of breath CO₂ from fasting and berry-eating polar bears: implications for tracing reliance on terrestrial foods in a changing Arctic

摘要

With a changing Arctic climate, it is important to know whether polar bears (Ursus maritimus Phipps, 1774) can supplement their stored fat reserves by intake of terrestrial berries. Although polar bears are known to consume berries while on land, it has been difficult to quantify their relative dependence on stored adipose tissue and berry carbohydrates to meet their energy needs. We sampled breath CO₂ from 300 bears fasting on land in western Hudson Bay during the open-water seasons of 1997 and 1998 and analyzed this breath for stable carbon isotope (δ13C) values. We found no difference in the bear breath δ13C values for bears known to have recently fed on berries and those that had not. The distribution of δ13C values was remarkably tight with average values ranging from -24.2‰ to -24.8‰ with no effect of age, sex, or year of capture. This result was counter to our simple isotopic discrimination model that predicted bears metabolizing adipose tissue derived from seals would have breath δ13C values close to -24.7‰ and those metabolizing berries exclusively would have values close to -32.6‰. If correct, our results suggests that the bears which had fed on berries while fasting on land received an insignificant amount of energetic benefit.Dans le contexte des changements climatiques dans l'Arctique, il est important de savoir si la consommation de baies terrestres par les ours polaires (Ursus maritimus Phipps, 1774) peut servir de complément à leurs réserves adipeuses. Bien qu'on sache que les ours polaires consomment des baies lorsqu'ils sont sur la terre ferme, il est difficile de mesurer leur dépendance relative respective de leur tissu adipeux de réserve et des hydrates de carbone des baies pour assurer leurs besoins énergétiques. Nous avons échantillonné le CO₂ respiratoire de 300 ours au jeûne en milieu terrestre dans l'ouest de la Baie d'Hudson durant la saison d'eau libre en 1997 et 1998 et déterminé les valeurs des isotopes stables de carbone (δ13C) dans ces prélèvements. Nous n'avons trouvé aucune différence entre les valeurs de δ13C dans les respirations des ours ayant consommé des baies récemment et de ceux qui n'en avaient pas mangé. La distribution des valeurs de δ13C est remarquablement restreinte, avec des valeurs moyennes allant de -24,2 à -24,8‰ sans effet de l'âge, du sexe ou de l'année de capture. Ces résultats contredisent notre modèle simple de discrimination isotopique qui prédit que les ours qui métabolisent du tissu adipeux provenant de phoques devraient avoir des valeurs de δ13C dans leur respiration proches de -24,7 ‰, alors que les valeurs chez les ours qui métabolisent exclusivement des baies devraient s'approcher de -32,6 ‰. S'ils sont exacts, nos résultats font croire que les ours qui se nourrissent de baies durant leur jeûne sur la terre ferme n'en tirent qu'un bénéfice énergétique insignifiant.