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Whistle stability and variation in captive bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) recorded in isolation and social contexts

Publication . Lopes, Patrícia Alexandra Rachinas; Luís, Ana Rita; Borges, Ana Sofia; Neto, Márcia P.; Santos, Manuel Eduardo dos

Common bottlenose dolphins (Tursiops trunca-tus) produce a range of underwater vocalizations, both pulsed (echolocation clicks and burst-pulses) and nonpulsed (whistles). Whistles may be emit-ted in stereotyped (signature) or variant patterns, and their production might be affected by sex, age, environmental, and social contexts. This study examined, non-intrusively, the whistle emissions of six captive bottlenose dolphins at Zoomarine in Algarve, Portugal, in two separate time sets and three different contexts: two of the animals in isolation in 2008, and all six in 2012, both seg-regated from their group and in social context. From a total of 1,681 whistles, 1,249 were ana-lyzed from 32 samples in different contexts: seven samples in isolation in 2008, 18 in segregation in 2012, and seven in social context. Through visual inspection of spectrograms, whistles were classi-fied into 12 different contour categories. Only one category was found in both time sets and could be considered a signature whistle by SIGID criteria (Janik et al., 2013). This contour was associated with the same animal in 2008 and 2012. Whistle emission rates were 7.8 times higher in isolation as compared with social context, and significant differences were also found in the end and maxi-mum frequencies as well as number of inflections and loops. Multiloop whistles were more common in isolation than in social contexts. The variant (nonstereotyped) contours dominated the whistle production in segregated contexts (but not by iso-lated animals) as well as in social contexts. This study highlights the importance of examining the nonstereotyped portion of the bottlenose dolphin’s whistle repertoire in different contexts as signa-ture whistle production may not be a constant or universal phenomenon.

2018-04-03Journal article

Restricted access

The use accelerometry, video-tracking and acoustic recordings to study the behavior of captive bottlenose dolphins

Publication . Lopes, Patrícia Alexandra Rachinas; Costa, Rui Miguel; Santos, Manuel Eduardo dos

Ao longo dos anos, vários métodos de análise automática e semiautomática têm sido desenvolvidos para superar as limitações e a subjectividade da análise comportamental manual. A acelerometria, por exemplo, tem mostrado um enorme potencial em fornecer informações sobre o comportamento animal. Para este projecto, o comportamento de dois machos adultos de golfinhoroazes (Tursiops truncatus) foi estudado em cativeiro, através de diferentes metodologias: acelerometria, video-tracking e a análise acústica. Para os dados de acelerometria foi desenvolvido um algoritmo que classificou correctamente 86 comportamentos, agrupados em 8 categorias. O comportamento mais observado foi a Natação Dorsal e a análise de entropia revelou que o comportamento dos golfinhos possui uma estrutura altamente organizada e que poderá permitir a previsão da sequência de movimentos que sucedem a determinada acção. Adicionalmente, foi desenvolvido um sistema de video-tracking semi-automático, o D-Track. Este sistema quantifica, de forma não-invasiva, as trajectórias em 3D dos golfinhos na água com uma reconstrução tridimensional da piscina, usando câmaras de vídeo comuns. Os resultados mostraram que ambos os animais despenderam 85% do tempo à superfície na Área Profunda da piscina (5 metros de profundidade) e apresentaram velocidade média constante, com predominância das velocidades baixas (máximo de 1,7 ms-1). Este sistema é uma ferramenta inovadora que pode ser usada por laboratórios e parques temáticos para monitorizar as preferências e rotinas dos seus animais. As emissões acústicas dos golfinhos-roazes são divididas em sons pulsados (cliques de ecolocalização e burst-pulses) e não pulsados (assobios, podendo estes ser estereotipados ou variantes), sendo frequentemente associados com outros comportamentos. Numa primeira fase foram analisadas as taxas de emissão de assobios de seis golfinhos em cativeiro, em dois períodos distintos e em três contextos diferentes. Apenas uma categoria de assobios foi observada em ambos os períodos e considerada assobio assinatura, tendo sido associada ao mesmo animal em ambos os períodos. As taxas de emissão dos assobios foram 7,8 vezes mais elevadas em isolamento, comparando com o contexto social. Os assobios recolhidos entre 2012 e 2014 foram analisados através de dois softwares comerciais para extrair assobios (BELUGA) e categorizá-los automaticamente (ARTwarp). No entanto, os resultados mostraram que o ARTwarp não se aplica adequadamente a este tipo de dados, uma vez que muitos assobios são apenas abreviaturas de vocalizações mais longas, e mostrando que a classificação visual ainda é o melhor método de classificação destes sons. A combinação destas metodologias possui um enorme potencial para fornecer informações sobre movimentos, rotinas e vocalizações associadas aos sujeitos. O D-Track foi usado na tentativa de identificar o emissor mais provável das vocalizações, enquanto a acelerometria foi usada para explorar uma possível relação entre o comportamento e emissões acústicas específicas até agora sem sucesso. Em suma, o principal objectivo deste abordagem multi-disciplinar foi desenvolver métodos, num ambiente controlado, que possam ajudar a melhorar o bem-estar dos golfinhos em cativeiro e criar ferramentas que possam ser aplicadas em estudos no meio natural. Espera-se que os esforços deste projecto venha a contribuir para o avanço do conhecimento sobre estes animais.

2017Doctoral thesis

Open access

D-Track—A semi-automatic 3D video-tracking technique to analyse movements and routines of aquatic animals with application to captive dolphins

Publication . Lopes, Patrícia Rachinas; Ribeiro, Ricardo; Santos, Manuel Eduardo dos; Costa, Rui Miguel

Scoring and tracking animal movements manually is a time consuming and subjective process, susceptible to errors due to fatigue. Automated and semi-automated video-based tracking methods have been developed to overcome the errors and biases of manual analyses. In this manuscript we present D-Track, an open-source semi-automatic tracking system able to quantify the 3D trajectories of dolphins, non-invasively, in the water. This software produces a three-dimensional reconstruction of the pool and tracks the animal at different depths, using standard cameras. D-Track allows the determination of spatial preferences of the animals, their speed and its variations, and the identification of behavioural routines. We tested the system with two captive dolphins during different periods of the day. Both animals spent around 85% of the time at the surface of the Deep Area of their pool (5-meters depth). Both dolphins showed a stable average speed throughout 31 sessions, with slow speeds predominant (maximum 1.7 ms-1). Circular swimming was highly variable, with significant differences in the size and duration of the "circles", between animals, within-animals and across sessions. The D-Track system is a novel tool to study the behaviour of aquatic animals, and it represents a convenient and inexpensive solution for laboratories and marine parks to monitor the preferences and routines of their animals.

2018Journal article

Open access