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Noninvasive Stress and Reproductive Measures of Social and Ecological Pressures in Free-Ranging African Elephants

Authors

  • C. A. H. Foley,

    1. Tarangire Elephant Project, P.O. Box 2703, Arusha, Tanzania
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  • S. Papageorge,

    1. Center for Conservation Biology, Department of Zoology, University of Washington
      School of Medicine, Box 354693, Seattle, WA 98195, U.S.A.
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  • S. K. Wasser

    Corresponding author
    1. Center for Conservation Biology, Department of Zoology, University of Washington
      School of Medicine, Box 354693, Seattle, WA 98195, U.S.A.
       Address correspondence to S. K. Wasser, email wassers@u.washington.edu
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 Address correspondence to S. K. Wasser, email wassers@u.washington.edu

Abstract

Abstract: The African elephant (  Loxodonta africana) experienced a poaching-related 60% population decline between 1979 and 1988 that was inordinately concentrated on adults. This, coupled with political pressures to delist the elephant, has created a need for noninvasive physiological measures that can quantify the long-term effects of past mortality patterns of this long-lived species. We collected fresh fecal samples from 16 female elephants in three different groups over 23 months at Tarangire National Park, Tanzania, and analyzed them for fecal progesterone and cortisol metabolites. Social and ecological measures were collected concurrently. Fecal progesterone metabolite measures corresponded significantly with stage of gestation, and appear to be able to confirm pregnancy in female elephants from as early as 3 months of gestation. We found that progesterone metabolite concentrations were significantly lower during the dry season than during the wet season after controlling for stage of gestation. Fecal cortisol metabolite concentrations showed the opposite seasonal pattern, being significantly higher in the dry season and inversely correlated with rainfall across seasons. Fecal cortisol metabolite concentrations also increased with group size and were correlated positively with dominance rank in the largest group. Our results suggest that measures of progesterone and cortisol metabolites in feces provide indices of reproductive function and physiological stress that can quantify both natural and human disturbances in African elephants. These measures are ideally suited for monitoring the long-term effects of social disruption from poaching and a variety of other management concerns.

Abstract

Resumen: Debido a la cacería furtiva, la población de elefante africano (  Loxodonta africana) declinó en un 60%, principalmente adultos, entre 1979 y 1988. Esto, aunado a presiones políticas para eliminar al elefante de las listas de especies en peligro, ha creado la necesidad de medidas fisiológicas no invasivas que puedan cuantificar efectos a largo plazo de patrones de mortalidad en el pasado de esta especie longeva. Recolectamos muestras fecales de 16 elefantes hembras en tres grupos diferentes en el Parque Nacional Tarangire, Tanzania a lo largo de 23 meses, y las analizamos para detectar metabolitos de progesterona fecal y de cortisol. Al mismo tiempo se recolectaron medidas sociales y ecológicas. Las medidas de metabolitos de progesterona fecal correspondieron significativamente con la etapa de gestación, y parecen permitir la confirmación de preñez en elefantes hembras tan temprano como a los tres meses de gestación. Las concentraciones de metabolitos de progesterona fueron significativamente menores durante la época de sequía que en la de lluvias después de controlar para la etapa de gestación. Las concentraciones de metabolitos de cortisol fecal mostraron un patrón estacional opuesto, siendo significativamente más altas en la época de sequía e inversamente correlacionados con la precipitación en todas las estaciones. Las concentraciones de metabolitos de cortisol fecal también incrementaron con el tamaño del grupo y se correlacionaron positivamente con el rango de dominancia en el grupo más grande. Nuestros resultados sugieren que las medidas de metabolitos de progesterona y cortisol en las heces proporcionan índices de la función reproductiva y del estrés fisiológico que puede cuantificar perturbaciones, tanto naturales como humanas, en elefantes africanos. Estas medidas son idealmente adecuadas para monitorear efectos a largo plazo de la disrupción social por la cacería furtiva y así como una variedad de aspectos del manejo.

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