Monitoring sheep and reindeer consumption by brown bears using molecular methods

Abstract

Kopatz, A., Davey, M., Fossøy, F., Forfang, K., Eriksen, L.B., Flagstad, Ø. & Kleven, O. 2023. Monitoring sheep and reindeer consumption by brown bears using molecular methods. NINA Report 2276. Norwegian Institute for Nature Research. Large carnivores, such as brown bears (Ursus arctos), are often involved in conflict cases in areas where humans keep their livestock. Livestock depredation conflicts in Norway caused by brown bears are largely related to domestic sheep (Ovis aries) and semi-domestic reindeer (Rangifer tarandus). Data on which individual brown bears have consumed sheep or reindeer in a given area during a specific time period is useful for supporting predator management and creating a better-informed basis for decision making. For example, depredation events are unlikely to be directly witnessed, and information on brown bear diet and possible consumption of live-stock could prove crucial to identifying which individual brown bears may be involved. Droplet digital PCR (ddPCR) is a DNA-based method with proven applications for detecting and quanti-fying diet items in faeces from a variety of animals and has the capacity to provide this type of information to the predator management. In this pilot study, we successfully developed and tested two ddPCR-based assays, one for sheep and one for reindeer, that allow us to detect and quantify their consumption by brown bears by analysing DNA from collected faecal samples. To test the potential for integrating such an approach with existing population monitoring, we assessed the sheep and reindeer consumption from brown bear faeces collected in Trøndelag county in 2022 as part of the Norwegian Large Predator Monitoring Program. In this program biological samples, like faeces, are regularly collected across Norway and often in the context of depredation events and are subsequently genotyped to link the samples to individual brown bears. We assessed sheep and reindeer consumption by screening 124 faecal samples col-lected by the program in 2022 using the sheep and reindeer ddPCR assays we developed. Sheep or reindeer were detected in 34 samples (27%). Eight of these were registered to be linked to depredation events in Rovbase, indicating the ddPCR assays can provide information on consumption events that may otherwise go unnoticed and provide both spatial and temporal overview for this consumption. We stress that consumption does not universally indicate a pre-dation event, as brown bears are omnivores that can both predate on livestock or scavenge on existing carcasses. By analysing faecal samples from the Norwegian Large Predator Monitoring Program, we were able to link diet data to at least 18 different individual brown bears (ten males, eight females), thereof at least 12 consumed sheep or reindeer at some point during the moni-toring season. Nine of the 34 samples that were positive for sheep or reindeer could not be linked to a specific brown bear individual. Reindeer consumption seemed to occur primarily during May, while sheep consumption occurred in July, August and November. Female bears appeared to consume reindeer more frequently than male bears. However, these results must be interpreted with caution, due to the low numbers of positive samples, potential sampling bias, and uncertainty surrounding the relationship between defecation date and faeces collection date. The results of this pilot project highlight the potential to use samples from the Norwegian Large Predator Monitoring Program to elucidate the extent and frequency that brown bears feed on livestock, and assess spatial-, temporal-, and sex-related patterns in consumption. This can provide a better understanding of predator ecology and depredation risks and could help to inform management decisions. We anticipate ddPCR diet analysis of faecal samples could be a valuable component in rapid analyses, particularly in ambiguous conflict cases, not only by confirming consumption by a specific individual, but by potentially providing clues to time since consumption. The ddPCR assays developed here have the potential to be applied to other sample types and to samples from other large carnivore species, such as wolf and wolverine.

Kopatz, A., Davey, M., Fossøy, F., Forfang, K., Eriksen, L.B., Flagstad, Ø. & Kleven, O. 2023. Overvåking av sau og tamrein som del av dietten til brunbjørn ved hjelp av molekylære metoder. NINA Rapport 2276. Norsk institutt for naturforskning. Store rovdyr, som for eksempel brunbjørn (Ursus arctos), er ofte involvert i konflikter med mennesker og beitedyr. Slike konflikter forårsaket av bjørn i Norge er som oftest relatert til sau (Ovis aries) og tamrein (Rangifer tarandus). Informasjon om hvilke bjørner som har spist sau eller tamrein i et gitt område for et gitt tidspunkt kan være nyttig for å gi et bedre grunnlag for beslutninger innen rovdyrforvaltningen. For eksempel er det sjelden slike angrep på sau bevitnes, og kunnskap om diett og eventuelle beitedyr i dietten hos enkeltindivider av bjørn kan gi viktig informasjon om hvilke dyr som har vært involvert. Digital PCR (ddPCR) er en DNA-basert metode som tidligere har vært brukt for å påvise og kvantifisere diett i skittprøver fra ulike dyrearter, og som kan være et mulig verktøy for rovdyrforvaltningen. I dette pilotstudiet har vi utviklet og testet ddPCR-assay for sau og rein, som gjør det mulig å påvise og kvantifisere nærvær av disse artene i skittprøver fra brunbjørn. For å teste potensialet til å integrere en slik metode med eksisterende bestandsovervåking, analyserte vi forekomst av sau og rein i skittprøver fra brunbjørn innsamlet i Trøndelag som del av den nasjonale overvåkingen av store rovdyr. Dette overvåkingsprogrammet samler inn biologiske prøver, som skittprøver, fra hele Norge, og ofte i sammenheng med rovdyrkonflikter. Skittprøvene blir i utgangspunktet brukt til å identifisere hvilket individ som har stått bak angrepet. Vi analyserte forekomst av sau og tamrein ved hjelp av de nye assayene i 124 skittprøver samlet inn i 2022. Sau og/eller rein ble påvist i 34 (27%) av prøvene. Kun åtte av disse var registrerte som del av en kjent konflikt i Rovbase, noe som viser at ddPCR-analyser kan gi viktig informasjon på konsum av beitedyr i tid og rom som ellers ikke ville ha vært kjent. Vi vil understreke at konsum av beitedyr ikke nødvendigvis er koblet til et angrep på sau eller rein, siden brunbjørn er altetende og konsum kan være knyttet til åtselseting av døde dyr. Ved å analysere skittprøver innsamlet som del av det nasjonale overvåkingsprogrammet kunne vi knytte diettdata til minst 18 forskjellige brunbjørner (10 hanner og 8 hunner), hvor 12 bjørner hadde spist sau eller rein i løpet av 2022. Ni av de 34 prøvene som påviste sau eller rein kunne ikke knyttes til en individuell bjørn. Konsum av rein foregikk hovedsakelig i mai, mens konsum av sau ble påvist i juli, august og november. Hunnbjørner spiste rein oftere enn hannbjørner. Disse resultatene må tolkes forsiktig, da det er få positive prøver, mulig sampling bias og usikkerhet rundt hvor ferske skittprøvene var ved innsamlingstidspunktet. Resultatene fra dette pilotprosjektet viser potensialet for å bruke skittprøvene samlet inn som del av det nasjonale overvåkingsprogrammet for store rovdyr til å belyse omfanget og frekvensen av beitedyrkonsum og vurdere effekter av tidspunkt, geografi og kjønnsfordeling. Dette kan øke vår forståelse av risikoen for angrep og bidra til den generelle kunnskapen knyttet til rovdyrøkologi, som kan være et viktig bidrag til rovdyrforvaltningen. Vi tenker at ddPCR analyser av skittprøver kan bli en verdifull del av en rask analyse, spesielt i vanskelige konfliktsaker, ikke bare for å bekrefte hvilke bjørner som har spist beitedyr, men også potensielt angi tid siden konsum. Den utviklede ddPCR-metoden vil også kunne brukes på andre prøvetyper som for eksempel mageinnhold, eller på prøver fra andre store rovdyr som ulv (Canis lupus) og jerv (Gulo gulo).