Ruf zum Konsens

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Tiere miteinander kommunizieren? Oder wie Entscheidungen von gruppenlebenden Arten, z.B. wo sie fressen, getroffen werden? Diese Fragen haben vielen Biologen Kopfzerbrechen bereitet. Mit den jüngsten Entwicklungen der Technologie zum Tracking von Tieren können hierauf endlich Antworten gefunden werden. In meiner Forschung untersuche ich die Rolle der Kommunikation bei der kollektiven Entscheidungsfindung von sozialen Tieren indem ich untersuche, wie vokale Signale bei gruppenlebenden Weißrüssel-Nasenbären verwendet werden.

Kommunikation und kollektive Bewegung | Rufklassifizierung & maschinelles Lernen | Design des Halsbandes | Weiterführende Literatur

Kommunikation und kollektive Bewegung

Nasenbären gehören neben Waschbären und Wickelbären zur Familie der Procyoniden. Sie sind die einzige tagaktive Art in dieser Familie und die sozialste aller Procyoniden. Sie schlafen in Bäumen, verbringen aber den Großteil des Tages mit der Suche nach Insekten und Früchten auf dem Boden. Ausgewachsene Weibchen und ihre Jungen leben in engen Gruppen, während erwachsene Männchen Einzelgänger sind und sich Gruppen nur während der Paarungszeit anschließen.

Nasenbären gehören neben Waschbären und Wickelbären zur Familie der Procyoniden. Sie sind die einzige tagaktive Art in dieser Familie und die sozialste aller Procyoniden. Sie schlafen in Bäumen, verbringen aber den Großteil des Tages mit der Suche nach Insekten und Früchten auf dem Boden. Ausgewachsene Weibchen und ihre Jungen leben in engen Gruppen, während erwachsene Männchen Einzelgänger sind und sich Gruppen nur während der Paarungszeit anschließen.

Die vokale Kommunikation ist ein wichtiger Bestandteil der Weitergabe von Informationen zwischen Individuen. Die menschliche Sprache und die Art und Weise, wie wir Informationen übermitteln ist gut erforscht, aber bei vielen Arten ist nur wenig über diese Prozesse bekannt. Die vokale Kommunikation dient vielen Zwecken, von Warnung vor der Anwesenheit eines Raubtiers bis hin zum Anlocken von Partnerinnen. Wie Signale verwendet werden, um Informationen zu übermitteln und wie dies das Verhalten des Empfängers beeinflussen kann ist wichtig um die Mechanismen zu verstehen, die die Evolution der vokalen Kommunikation prägen.

Ich interessiere mich für das Zusammenspiel zwischen vokaler Kommunikation und kollektivem Verhalten bei sozialen Arten. Ich möchte verstehen, wie Gruppenmitglieder Vokalisationen nutzen, um zu Konsens zu gelangen und sich geschlossen fortzubewegen. Weißrüssel-Nasenbären eignen sich als Studiensystem, da sie eine Vielzahl von Vokalisationen verwenden, einige davon im Ultraschallfrequenzbereich.

Spektrogramm einer Zwitscher-Grunz-Sequenz; dies ist die am häufigsten verwendete Vokalisation, die als Kontaktruf dient.

Spektrogramm einer Zwitscher-Grunz-Sequenz; dies ist die am häufigsten verwendete Vokalisation, die als Kontaktruf dient.

Zwitscher-Grunz-Laut

Nasenbären leben in einer Vielzahl von Lebensräumen, von Gebirgsregionen bis hin zu Grasland. Für dieses Projekt werde ich mich auf Populationen konzentrieren, die tropische Wälder bewohnen. Die vokale Kommunikation ist für viele Arten essentiell, um Informationen an Artgenossen zu übermitteln. Insbesondere in Lebensräumen mit eingeschränkter Sicht ist diese überlebenswichtig. Um zu verstehen, welche Rolle die vokale Kommunikation im kollektiven Verhalten von Nasenbären in tropischen Regenwäldern spielt, erstelle ich zunächst ein "Nasenbären-Repertoire", das eine Zusammenstellung all ihrer Ruftypen darstellt. Anschließend werde ich den Kontext untersuchen, in dem diese verschiedenen Ruftypen verwendet werden. Ich bin besonders daran interessiert, ob die Rufe in eindeutige Kategorien fallen oder ob es Abstufungen zwischen den Ruftypen gibt.

Nasenbär aus meiner ersten Feldsaison auf Barro Colorado Island.

Nasenbär aus meiner ersten Feldsaison auf Barro Colorado Island.

Obwohl es in vielen sozialen Systemen Dominanzhierarchien gibt, sind Nasenbären insofern einzigartig, als dass Jungtiere gegenüber Erwachsenen in Form von "tolerierter Aggression" dominant sind. Das bedeutet, dass aggressives Verhalten von Jungtieren gegenüber anderen Gruppenmitgliedern von diesen toleriert wird. Der Grund dafür könnte sein, dass sie in der Zeit, in der sie schnell wachsen müssen, einen besseren Zugang zu hochwertigen Nahrungsressourcen haben. Diese Entkopplung von Erfahrung und Dominanzstatus ermöglicht uns die Beantwortung spannender Fragen zu den Einflussfaktoren eines Individuums auf die Dynamik der Gruppenbewegung.

Um das Repertoire der Nasenbären zu erstellen, analysiere ich meine Tonaufnahmen einer Wildpopulation auf Barro Colorado Island in Panama. Zusätzlich analysiere ich Aufnahmen von Dr. Christine Hass von wilden und in Gefangenschaft lebenden Nasenbärenpopulationen in Nordamerika.

Rufklassifizierung und maschinelles Lernen

3D-Visualisierung der unüberwachten Rufclusterung von Nasenbärenrufen, erstellt von Dr. Mara Thomas.

3D-Visualisierung der unüberwachten Rufclusterung von Nasenbärenrufen, erstellt von Dr. Mara Thomas.

Bewegungsprofile von zwei erwachsenen weiblichen Nasenbären auf Barro Colorado Island. Die Nasenbären wurden mit GPS-Halsbändern ausgestattet, die 19 Tage hochauflösende Bewegungsdaten aufzeichneten. Tage sind farblich unterschieden.

Bewegungsprofile von zwei erwachsenen weiblichen Nasenbären auf Barro Colorado Island. Die Nasenbären wurden mit GPS-Halsbändern ausgestattet, die 19 Tage hochauflösende Bewegungsdaten aufzeichneten. Tage sind farblich unterschieden.

Um herauszufinden, wie einzelne Nasenbärenrufe anhand ihrer akustischen Merkmale unterschieden werden, arbeite ich mit Dr. Mara Thomas an einem Ansatz zu unüberwachtem maschinellen Lernen, um die Rufe zu clustern. Im Gegensatz zu menschlichen Interpretationen kann unüberwachtes maschinelles Lernen subtile Unterschiede zwischen den Rufen aufdecken, die von menschlichen Beobachtern nicht erkannt werden können. Der Grund dafür ist unsere Erwartung, wie Sprache funktioniert. Zum Beispiel werden in der englischen Sprache den Wörtern Bedeutungen zugeordnet, während in anderen menschlichen Sprachen wie Mandarin auch Informationen in der Intonation kodiert werden. Das unüberwachte Clustering von Rufen beseitigt unsere unbewussten linguistischen Vorurteile bei der Erkennung von Merkmalen, die Ruftypen voneinander abgrenzen. Die Bestimmung, wie akustische Merkmale zwischen Ruftypen variieren, kann einen tieferen Einblick in das Verständnis von Nasenbär-Ruftypen geben.

loud chittering

squeal chittering

barking

growling

Design des Halsbandes

Illustration einer Nasenbärengruppe mit GPS- und Audiohalsbändern, die gängige Rufe von sich geben.

Illustration einer Nasenbärengruppe mit GPS- und Audiohalsbändern, die gängige Rufe von sich geben.

Ich möchte synchronisierte Vokalisationen und hochauflösende Bewegungsdaten von Nasenbären in Panama sammeln, um zu untersuchen, welche Rolle die vokale Kommunikation bei der kollektiven Bewegungsdynamik spielt. Mein Ziel ist es, eine komplette Gruppe von Nasenbären mit Halsbändern auszustatten, die Audio- und GPS-Daten sammeln werden. Zurzeit entwerfe ich Halsbänder, die sowohl einen Audio- als auch einen hochauflösenden GPS-Datensammler tragen werden.

Mit dieser Studie kann ich fein skaliert die Bewegungsdynamik der Gruppe synchron mit ihren Vokalisationen analysieren und herausfinden, wie Gruppen mit Kommunikation kollektiv Entscheidungen treffen und sich geschlossen weiterbewegen.