The social signaling behavior of humpback whales on the Hawaiian breeding grounds investigated using acoustic tags

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carvalho, Jéssica
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/18996
Resumo: Humpback whales (Megaptera novaeangliae) are one of the most social of all baleen whale species. The song produced by males has captivated audiences, both scientific and public alike. Despite extensive research into humpback whale songs, gaps remain in the understanding of humpback whale communication. These gaps are particularly evident concerning humpback whale non-song social vocalizations. This study expands upon the current knowledge of non-song social call use and function by comparing call type, features, and temporal parameters across humpback whale groups of three different compositions: dyads, escorted mother-calf pairs, and competition groups (comprised of a single female and two or more competing males). Recordings were collected from 12 deployments of AcousondeTM acoustic and data logging tags on whales off Maui, Hawaii during the winter breeding seasons of 2019-2021. Individual social calls were selected based on visual and aural inspection of spectrograms using Raven Pro 1.6 software, with a total of 1,102 calls chosen throughout the 69.5 hours of acoustic recordings. Of these calls, 52.2% occurred in competition groups, 34.9% in escorted mother-calf pairs, and 12.9% in dyads, although the difference in call rate (calls/hr) was not statistically significant across groups (Chi-square, p = 0.0671). Commonly used call types varied across groups, but all group compositions often observed four call types (knock, squeak, bellow, moo). Though social calls were shared across groups, the temporal parameters and frequencies of the calls produced varied significantly (Kruskal-Wallis, p<1e-07). Our study provides new insights into humpback whale vocal communication behavior in the Hawaiian Islands breeding grounds, particularly concerning three main social groups whose non-song vocal communications have been understudied.
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spelling The social signaling behavior of humpback whales on the Hawaiian breeding grounds investigated using acoustic tagsHumpback whaleSocial callsVocal communicationGroup compositionAcoustic tagHawaiian IslandsDomínio/Área Científica::Ciências Naturais::Outras Ciências NaturaisHumpback whales (Megaptera novaeangliae) are one of the most social of all baleen whale species. The song produced by males has captivated audiences, both scientific and public alike. Despite extensive research into humpback whale songs, gaps remain in the understanding of humpback whale communication. These gaps are particularly evident concerning humpback whale non-song social vocalizations. This study expands upon the current knowledge of non-song social call use and function by comparing call type, features, and temporal parameters across humpback whale groups of three different compositions: dyads, escorted mother-calf pairs, and competition groups (comprised of a single female and two or more competing males). Recordings were collected from 12 deployments of AcousondeTM acoustic and data logging tags on whales off Maui, Hawaii during the winter breeding seasons of 2019-2021. Individual social calls were selected based on visual and aural inspection of spectrograms using Raven Pro 1.6 software, with a total of 1,102 calls chosen throughout the 69.5 hours of acoustic recordings. Of these calls, 52.2% occurred in competition groups, 34.9% in escorted mother-calf pairs, and 12.9% in dyads, although the difference in call rate (calls/hr) was not statistically significant across groups (Chi-square, p = 0.0671). Commonly used call types varied across groups, but all group compositions often observed four call types (knock, squeak, bellow, moo). Though social calls were shared across groups, the temporal parameters and frequencies of the calls produced varied significantly (Kruskal-Wallis, p<1e-07). Our study provides new insights into humpback whale vocal communication behavior in the Hawaiian Islands breeding grounds, particularly concerning three main social groups whose non-song vocal communications have been understudied.Debaixo de água, a sinalização acústica é uma parte vital da vida dos organismos. O som encontra uma atenuação mínima na água, tornando a sinalização acústica o meio de comunicação mais eficiente entre a vida selvagem. Isto é especialmente verdade para as espécies de cetáceos. Sabe-se que os cetáceos utilizam a sinalização acústica para uma variedade de fins, incluindo a navegação, a prevenção de predadores, a localização de presas, e a facilitação de interacções sociais. Entre os cetáceos, o repertório vocal dos mysticetes (baleias de barbas) é relativamente pouco estudado, exceptuando no que diz respeito ao canto rítmico das baleias de bossa. Embora os cantos das baleias de bossasejam bem estudados, estas baleias também produzem uma variedade de vocalizações sociais que não são bem compreendidas. Estas vocalizações sociais são produzidas por todos os membros desta espécie e provavelmente desempenham um papel vital na facilitação das interacções sociais. Recentemente, o interesse pelo comportamento de chamada social das baleias de bossa tem aumentado, com vários estudos documentando o repertório de chamadas sociais desta espécie. Apesar deste esforço acrescido, persistem lacunas críticas na compreensão do uso e função destas chamadas sociais. Isto é particularmente evidente com a variabilidade do comportamento de chamada social entre grupos sociais de diferentes composições (ou seja, grupos de competição, pares de crias escoltadas, e díades). Este estudo teve como objectivo desenvolver o conhecimento actual do comportamento de chamadas sociais das baleias de bossa através da 1) identificação dos tipos de chamadas sociais das baleias de bossa mais comummente utilizadas nos locais de reprodução das ilhas Havaianas, 2) comparação do padrão temporal do comportamento de chamadas sociais entre grupos e 3) avaliação da variabilidade do tipo, frequência e duração das chamadas sociais utilizadas em grupos de composições variáveis. Para concretizar os objetivos deste estudo, analisámos o comportamento de vocação social das baleias de bossa nas ilhas do Havai, utilizando etiquetas acústicas e de registo de dados acústicos de AcousondeTM em baleias ao largo de Maui, no Havai, durante as épocas de reprodução de inverno de 2019-2021. As etiquetas foram implantadas em grupos de baleias de bossa com várias composições, incluindo díades (duas baleias de sexo desconhecido), grupos de competição (compostos por uma única fêmea e dois ou mais machos concorrentes), e acompanhados pares de mãe-bezerro. No total, houve 12 desprendimentos bem sucedidos de tags que se registaram durante 69,5 horas. Estas gravações foram inspecionadas visualmente e oralmente na sua totalidade por um observador (JC). As inspecções visuais e auditivas foram realizadas utilizando espectrogramas produzidos no software acústico Raven Pro 1.6 com um DFT de 4096 pontos e 80% de sobreposição. A partir destes espectrogramas foram selecionadas individualmente as chamadas sociais com limites de selecção o mais próximo possível do sinal produzido. Para serem incluídas no processo de selecção, as chamadas tiveram de ter um ponto de início e fim distinguível, com pouca ou nenhuma sobreposição com conspecíficos, e uma relação sinal/ruído (SNR) de 10dB ou superior. As chamadas repetidas em episódios foram selecionadas individualmente e não foram incluídas se o padrão repetido se assemelhasse à canção do ano de estudo. Após a selecção das chamadas sociais, foram utilizados algoritmos Matlab personalizados para obter medições das principais características acústicas de cada escolha, incluindo medições de duração e frequência. Estes guiões utilizaram a subtração do ruído para eliminá-lo do fluxo associado à energia das etiquetas acústicas e do ruído ambiente por parte do tráfego de embarcações e de conespecíficos próximos. Isto permitiu medições muito mais precisas dos sinais acústicos. Estas medições foram utilizadas para realizar uma análise do agrupamento hierárquico que reuniu chamadas com base na semelhança das suas medições acústicas. Foram selecionadas amostras de chamadas de cada um dos aglomerados em todos os grupos para estabelecer as mais frequentemente utilizadas de cada composição destes. Além disso, para avaliar a variabilidade do comportamento das chamadas sociais nos grupos, o padrão temporal da produção de chamadas foi comparado em todos os grupos e respetivas medições de frequência e duração foram testadas para estatísticas significativas, utilizando testes Kruskal-Wallis e Wilcox-pairwise. Ao longo das 69,5 horas de gravação acústica, foram selecionadas 1.102 chamadas sociais, com 52,2% das chamadas produzidas por grupos competitivos, 34,9% das chamadas produzidas por pares de mãe-cria acompanhados e 12,9% das chamadas produzidas pelas díades. Enquanto a produção de chamadas variou consideravelmente entre grupos, a taxa de chamadas (chamadas/hora) não foi significativamente diferente (Chi-squared, p = 0,067). A partir das chamadas em amostra na análise de agrupamento, foram estabelecidos um total de vinte e dois tipos de chamadas sociais comuns, com quatro destes partilhados em todos os grupos (knock, squeak, bellow, moo). Os tipos de chamadas foram frequentemente partilhados entre os grupos, mas os parâmetros temporais e medições de frequência variaram significativamente entre grupos (Kruskal-Wallis, p = 1,09e-07). As chamadas foram produzidas com mais frequência em grupos competitivos com períodos de inter-chamadas significativamente mais curtos do que as díades (Wilcox-pairwise, p = 0,00062) e pares mãe-cria escoltados (p = 7,9e-07). Estes resultados coincidem com estudos anteriores que mostraram que as baleias de bossa aumentam a taxa de sinalização com a adição de novas baleias a um grupo. A adição de novas baleias a um grupo estabelecido também pode aumentar os níveis de excitação dos indivíduos e promover mudanças no comportamento da chamada. Para além de terem os períodos mais curtos entre chamadas, grupos competitivos também produziram chamadas com durações significativamente mais curtas do que ambas as díades (Wilcox-pairwise, p = 0,00091) e pares de mãe-cria escoltados (p = 0,00091). Isto foi um pouco inesperado, uma vez que muitos animais são conhecidos por produzirem chamadas mais longas em contextos de excitação mais elevados. No entanto, este padrão de duração da chamada foi documentado anteriormente em baleias de bossa, portanto, é possível que a duração das chamadas sociais da baleia de bossa seja influenciada por outros fatores que não o nível de excitação ou que as nossas suposições sobre o nível de excitação dos grupos nas amostras estavam incorretas. Enquanto as durações de chamada observadas fossem inesperadas, as frequências de chamada observadas correspondiam aos padrões observados em estudos anteriores. As frequências medidas de chamadas variaram significativamente entre grupos, com pares de mãe-cria acompanhados produzindo a maior frequência de pico medido (p = 3,74e-06), frequência central (p = 4,68e-09), primeira frequência de quartil (p = 4.88e-08), terceira frequência de quartil (p = 4.13e-10) e 95 centésima frequência (p = 2,47e-06) de todos os grupos. A alta frequência de chamadas em pares de mãe-cria acompanhados é provavelmente devido à contribuição de chamadas das crias que são produzidas a uma frequência mais elevada que a dos adultos. Estas elevadas frequências podem ser devidas à produção de chamadas de aversão em contextos onde a escolta não foi desejada. Grupos competitivos produziram chamadas de média frequência, o que se deveu provavelmente ao uso combinado de chamadas de alta frequência de aversão e chamadas agressivas de baixa frequência. Os resultados do nosso estudo fornecem fortes evidências de que o comportamento de vocação social das baleias de bossa muda dependendo da composição do grupo, o que apoia a evidência de complexidade do sistema de comunicação desta espécie. Numa época de crescente ruído antropogénico oceânico, é crucial compreender o comportamento de vocação social das baleias de bossa para conservar esta espécie. O nosso estudo aproxima-nos mais um passo para atingirmos este objectivo.Castilho, RitaLammers, MarcSapientiaCarvalho, Jéssica2023-02-03T12:23:03Z2021-12-152021-12-15T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.1/18996TID:203088948enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-24T10:31:23Zoai:sapientia.ualg.pt:10400.1/18996Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:08:41.049708Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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