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Variability in the growth patterns of the cornified claw sheath among vertebrates: implications for using biogeochemistry to study animal movement

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Abstract:

We review the role of biogeochemical signatures, such as stable isotopes and trace elements, in the cornified claw tissue as a means of studying movement and foraging behaviour of vertebrates because this approach is noninvasive and can capture contemporary and historic signatures. Because biogeochemical techniques are still relatively new in studies of animal movement, we are only beginning to understand how the growth patterns of the cornified claw sheath may affect our ability to interpret the biogeochemical signals in these tissues. To move towards resolving this, we review the morphology of the epidermal cornified claw sheath in several taxa that illustrate substantial variation in growth patterns both between taxa and between individual distinct claw regions. For instance, in mammalian claws, deposition of keratinizing cells from the epidermis is nonlinear because the claw tip is composed of old and new cornified epidermal cells, whereas the cornified blade horn covering the claw’s lateral walls is deposited continuously and without assortment, providing unbroken time-series data. We also consider patterns of growth in mammalian hooves, as well as reptilian, avian, and amphibian cornified claw sheaths, and address the need for expanded research in this field. We conclude this synthesis by describing a noninvasive technique for monitoring growth rates in a model mammal, the American badger (Taxidea taxus (Schreber, 1777)), and provide guidelines for future sampling of claw keratin, which will improve our ability to back-calculate the time of biogeochemical integration into this tissue.

Nous faisons une revue du rôle des signatures biogéochimiques, telles que les isotopes stables et les éléments en traces, dans le tissu corné des griffes comme moyens d’étudier les déplacements et le comportement alimentaire chez les vertébrés, puisqu’il s’agit d’une méthodologie non invasive qui peut retenir des signatures actuelles et passées. Puisque les techniques biogéochimiques sont d’usage relativement récent dans les études des déplacements animaux, nous commençons tout juste à comprendre comment les patrons de croissance de l’étui corné des griffes peuvent affecter notre capacité à interpréter les signaux biogéochimiques dans ces tissus. Pour faire du progrès dans ce domaine, nous passons en revue la morphologie de l’étui corné épidermique de la griffe chez divers taxons, ce qui révèle une importante variation dans les patrons de croissance, tant entre les taxons qu’entre les différentes régions distinctes de la griffe. Par exemple, dans les griffes de mammifères, la déposition des cellules kératinisantes par l’épiderme ne se fait pas de façon linéaire parce que la pointe de la griffe est composée de cellules épidermiques cornées anciennes et récentes, alors que la lame cornée qui couvre les parois latérales de la griffe est déposée de manière continue et sans assortiment, ce qui fournit une série chronologique continue. Nous examinons aussi les patrons de croissance des sabots de mammifères et des étuis cornés des griffes de reptiles, d’oiseaux et d’amphibiens. Nous terminons notre synthèse en décrivant une technique non invasive pour suivre les taux de croissance chez un mammifère modèle, le blaireau d’Amérique (Taxidea taxus (Schreber, 1777)), et fournissant des règles pour l’échantillonnage futur de la kératine des griffes, qui permettront d’améliorer notre capacité de rétrocalculer le moment de l’intégration biogéochimique dans ce tissu.

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2010

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