The present study assessed the diurnal variation in salivary cortisol in captive African elephants during routine management (baseline) and in relation to a potential stressor (translocation) to evaluate to what extent acute stress may affect diurnal cortisol patterns. Under baseline conditions, we collected morning and afternoon saliva samples of 10 animals (three zoos) on different days in two study periods (n = 3-10 per animal, daytime and period). Under stress conditions, we sampled the transported cow (newcomer) and the two cows of the destination zoo before and after the transport in the morning and afternoon (n = 3-9 per animal, daytime and transport phase), as well as after the first introduction of the newcomer to the bull (n = 1 per animal). Cortisol was measured in unextracted samples by enzyme immunoassay. Under baseline conditions, we observed the expected diurnal variation with higher cortisol levels in the morning than in the afternoon. Under stress conditions, neither a significant difference between pre-and posttransport, nor between morning and afternoon levels was found. The percentage difference between morning and afternoon cortisol after the transport, however, was remarkably lower than before the transport in the newcomer potentially indicating a stress response to familiarization. Saliva samples taken immediately after the introduction of the newcomer to the bull revealed a marked cortisol increase. Our findings indicate that stressors may disturb the diurnal cortisol rhythm. Furthermore, provided that samples can be collected promptly, salivary cortisol is a useful minimally invasive measure of physiological stress in the African elephant.This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

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Dealing with potential stress in species that have high husbandry requirements, such as elephants, is a challenge for zoos. The objective of the present study was to determine whether positive reinforcement training (PRT) and exposure to a novel object (NOV) for enrichment induced a salivary cortisol response indicative of activation of the hypothalamic–pituitary–adrenal (HPA) axis and which factors determine individual variation in this regard in captive African elephants. We repeatedly sampled the saliva of ten animals (three zoos) for the analysis of cortisol (SACort) before and up to 60 min (in 10–15 min intervals) after the onset of PRT (three repeats) or NOV (nine repeats), which lasted 10 min. There was considerable individual variation in SACort in response to PRT or NOV. Using mixed models, we were able to control these and to reveal that PRT was associated with high SACort before and relatively low SACort after PRT, while NOV induced a moderate SACort increase. The individual differences in SACort were related to age and sex (NOV), while the effects of zoo, handling method (free vs. protected contact) and reproductive and social status were variable. We conclude that positive affective states, such as anticipation or arousal, should be taken into account when interpreting the differences in the SACort responses between PRT and NOV. In addition, understanding the individuality of stress will support management decisions aimed at promoting captive elephant welfare.

In welchen Situationen steht ein Tier unter Stress und wie beeinflusst Stress dessen Wohlbefinden? Dies sind die Kernfragen, mit denen Zoos konfrontiert sind, wenn es darum geht, den Bedürfnissen ihrer Tiere gerecht zu werden. Die Beantwortung dieser Fragen ist jedoch angesichts der großen individuellen Variabilität des Inputs, der Stress hervorrufen kann,und des Outputs, der das Wohlbefinden bestimmt, eine Herausforderung. Um diese Herausforderung zu meistern, brauchen Zoos Kenntnisse darüber, welche Haltungsbedingungen und Managementsituationen Verhaltens-, physiologische oder emotionale Veränderungen hervorrufen, sowohl positive als auch negative. Dies trifft insbesondere auf Arten zu, die aufgrund ihrer Biologie und des großen öffentlichen Interesses große Anforderungen an das Management in Menschenobhut stellen, wie den Afrikanischen Elefanten. Die vorliegende Arbeit hatte daher das Ziel, unter Berücksichtigung der individuellen Variation die Auswirkungen bestimmter Managementsituationen auf physiologischen Stress und das Wohlbefinden der Tiere zu evaluieren. Für diese Arbeit wurden zehn Afrikanische Elefanten aus drei Zoos im Rahmen eines Experiments in 2016 und 2017 mehrmals untersucht. Dieses Experiment umfasste zum einen die Messung von physiologischem Stress auf der Basis der Konzentration des „Stresshormons“ Cortisol im Speichel der Elefanten. Zu diesem Zweck wurden an bestimmten Tagen und zu folgenden Zeitpunkten Speichelproben entnommen: morgens, nachmittags vor und mehrmals nach einer von zwei Managementsituationen (positives Verstärkungstraining [PRT] und neuartiges Enrichmentobjekt [NOV]). Zum anderen diente die Exposition gegenüber dem neuartigen Enrichmentobjekt als sogenannter Novel Object Test. Dieser Standardtest der Persönlichkeitsforschung bei Tieren deckte bei anderen Arten konsistente Verhaltensunterschiede zwischen Individuen auf. Um zu untersuchen, ob dies auch auf Afrikanische Elefanten zutrifft, wurden die individuellen Verhaltensreaktionen auf das neuartige Objekt aufgezeichnet. Darüber hinaus wurden unabhängig von dem Experiment vor und nach einem Transport jeweils morgens und nachmittags Speichelproben von dem transferierten Tier und von zwei Tieren im Bestimmungszoo gesammelt, um den Effekt dieses potenziellen Stressors auf die individuellen Cortisolspiegel zu untersuchen. Publikation A zeigt, dass die Elefanten unter den Bedingungen des Routinemanagements (das heißt dem routinemäßigen Tagesablauf der Tierpflege) am Morgen signifikant höhere Cortisolwerte im Speichel aufwiesen als am Nachmittag. Diese diurnale Variation der Cortisolsekretion ist typisch für tagaktive Arten und wurde daher auch für die untersuchten Elefanten erwartet. Unter Stressbedingungen wurde weder ein signifikanter Unterschied zwischen den Cortisolspiegeln vor und nach dem Transport noch zwischen den Cortisolwerten am Morgen und am Nachmittag festgestellt. Der prozentuale Unterschied zwischen dem morgendlichen und nachmittäglichen Cortisolspiegel war jedoch beim transferierten Tier nach dem Transport wesentlich geringer als vor dem Transport, was möglicherweise auf eine Stressreaktion auf den Transport und die Eingewöhnung im neuen Zoo hindeutet. Darüber hinaus zeigten sich deutliche Cortisolanstiege unmittelbar nach der ersten Zusammenführung des transferierten Tiers mit dem Bullen im neuen Zoo. Dieses Ergebnis demonstriert zum einen, dass Cortisol physiologischen Stress widerspiegelt. Zum anderen zeigt es die Notwendigkeit, zeitnah nach einem Stressor Speichelproben zu entnehmen, was nach dem Transport nicht möglich war. Die Studie in Manuskript B zeigt unterschiedliche durchschnittliche Zeitverläufe der Cortisolantworten im Speichel auf die Managementsituationen PRT und NOV. PRT könnte aufgrund des beobachteten cortisolsenkenden und damit potenziell stresspuffernden Effekts förderlich für das Wohlbefinden sein. NOV induzierte im Mittel eine moderate, kurzfristige Cortisolantwort. Dies deutet darauf hin, dass die Tiere geringem physiologischem Stress ausgesetzt waren, mit dem sie jedoch erfolgreich umgehen konnten. Außerdem bestand eine bemerkenswerte individuelle Variation in den Cortisolverläufen in derselben Situation. Die Unterschiede im Cortisolspiegel zwischen den Tieren hingen mit dem Alter (bei NOV) und dem Zoo (bei PRT) zusammen. Der Effekt des Geschlechts und des Haltungssystems auf den Cortisolspiegel war hingegen variabel. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die individuelle Variation der Cortisolsekretion unbedingt berücksichtigt werden muss, um physiologischen Stress zuverlässig zu erkennen. Die Studie in Manuskript C ergab, dass sich die untersuchten Tiere im Novel Object Test konsistent in ihrem Verhalten gegenüber einem neuartigen Objekt unterschieden. Dieses Ergebnis zeigt, dass der Novel Object Test auch bei Elefanten genutzt werden kann, um die Persönlichkeit der Tiere zu untersuchen...