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Tese de Doutoramento em Biologia do Comportamento apresentada ao ISPA - Instituto Universitário 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. ABSTRACT: Over the years, automated and semi-automated methods have been developed to overcome the limitations and subjectivity of manual behavioral analyses. Accelerometry, for instance, has shown an enormous potential in providing information about animal behavior. In this project, two male common bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) kept at a zoological facility, were used to study behavior, using accelerometry, video-tracking and acoustical techniques. An algorithm was developed that, using acceleration data, correctly classified 86 behaviors, grouped into 8 categories. The most common behavior observed was Dorsal Swim, and the entropy analysis indicated that the dolphins’ behavior contains a high order structure that may allow the prediction of which behavior will follow a specific action. A semi-automatic tracking system, D- Track, was also developed. It is able to quantify, non-invasively, the 3D trajectories of dolphins in the water, through a three-dimensional reconstruction of the pool using standard cameras. The data showed that both animals spent around 85% of the time at the surface of the Deep Area of the pool (5 meters deep) and showed a stable average speed, with slow speeds predominant (maximum 1.7 ms-1). This system is a novel tool that offers possibilities for laboratories and marine parks to monitor the preferences and routines of their animals. The underwater acoustical emissions of bottlenose dolphins are divided in pulsed (echolocation clicks and burst- pulses) and non-pulsed sounds (whistles, stereotyped or variant patterns), and it is known that various vocal emissions are frequently associated with other behavioral displays. For a primary analysis, the whistle emissions of six captive dolphins, in two separate time sets and three different contexts, were analyzed. Only one whistle contour category was found in both time sets and considered a signature whistle. This contour was associated with the same animal in both time sets. Whistle emission rates were 7.8 times higher in isolation as compared with social context. The data collected from 2012 to 2014 was also analyzed using two commercial software to extract (BELUGA) and automatically categorize (ARTwarp) the whistles; however, the results showed that ARTwarp does not work with this data set, since most of the whistles are just abbreviations of longer version emissions, and human-based visual classification proved to be a better classification method. The use of all these techniques combined has great potential in providing information on the movements, routines and associated individual vocalizations of the focal animals. The DTrack was used in an attempt to identify the “most-likely” emitter of the sounds while the accelerometer data was explored in an effort, so far unsuccessful, to find a relationship between behavioral patterns and specific vocal emissions. The overall purposes of this multi-approach research were to use the conditions of a controlled environment to develop methods that may help to improve the welfare of captive dolphins, and to create tools that are applicable to the investigations of these animals in the wild. It is hoped that some novel contributions and advances may come out of various developments and examples here presented.

Dissertação de Mestrado apresentada ao ISPA - Instituto Universitário Submitted by Joana Pipa (jpipa@ispa.pt) on 2016-01-09T11:11:27Z No. of bitstreams: 1 15002.pdf: 2007450 bytes, checksum: 2a7abe2df414bb142614e105ea7e3012 (MD5) Made available in DSpace on 2016-01-09T11:11:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 15002.pdf: 2007450 bytes, checksum: 2a7abe2df414bb142614e105ea7e3012 (MD5) Previous issue date: 2009

Dissertação de Mestrado apresentada no ISPA – Instituto Universitário para obtenção de grau de Mestre na especialidade de Biologia Marinha e Conservação. O enriquecimento ambiental tem sido muito utilizado em zoos com o intuito de melhorar as condições de bem-estar animal, fornecendo estímulos que respondem às necessidades dos animais, permitindo comportamentos típicos da espécie. Neste estudo é abordado o efeito da implementação de diferentes tipos de enriquecimento num grupo de íbis-escarlate do Zoomarine, Algarve. Para tal, seguiu-se o desenho experimental do tipo ABA, consistindo numa primeira fase de baseline (apenas estudo comportamental), seguida de uma fase de estudo comportamental com enriquecimento (aplicando 4 tipos de enriquecimentos, físico, alimentar, sensorial e táctil, individualmente), e um pós-enriquecimento (estudo comportamental sem enriquecimento). No final procedeu-se a um estudo do comportamento com todos os enriquecimentos em simultâneo (pós-enriquecimento com enriquecimento). A comparação entre contextos revelou que, dos comportamentos analisados, existiu uma semelhança de 50% nos comportamentos exibidos no baseline e no pós-enriquecimento sem enriquecimento, o que sugere que após retirados os enriquecimentos os animais voltam aos seus comportamentos iniciais. Verificou-se ainda que cada tipo de enriquecimento teve um efeito diferente no tipo de comportamentos observados. O enriquecimento físico teve maior influência no preening, exploration e foraging; o nutricional na maintenance e manipulation/play; o sensorial no attentive behaviour e resting; e o enriquecimento táctil no resting, exploration e stationary. O comportamento exploratório surgiu associado à presença de enriquecimento físico, nutricional e táctil, sendo despertado apenas quando aplicado um estímulo novo. No entanto, devido à curta duração do estudo, torna-se também importante verificar se as conclusões obtidas não resultam apenas de um “efeito novidade”. Environmental enrichment has been increasingly used in zoos to improve animal welfare conditions, providing stimuli that respond to the needs of animals, allowing typical behaviours of a species. This study addresses the effect of implementing different types of enrichment in a group of scarlet ibises from Zoomarine, Algarve. For this purpose, the study followed an ABA-type behavioural experimental design, consisting of a first baseline phase (just behavioural study), followed by a phase with enrichment (applying 4 types of enrichment, physical, nutritional, sensory and tactile, individually), and a phase post-enrichment (without enrichment). In the end, a behavioural study with all enrichments simultaneously was also performed (post enrichment with enrichment). The comparison between contexts revealed that of the behaviours analysed, there was a 50% similarity in the behaviours exhibited in the baseline and in post-enrichment without enrichment, suggesting that after the enrichments removal, the animals returned to their initial behaviours. It was also found that each type of enrichment seemed to have a different effect on the type of behaviour observed. Physical enrichment had the greatest influence on preening, exploration and foraging; nutritional enrichment in maintenance and manipulation/play; sensory enrichment in attentive behaviour and resting; and tactile enrichment in resting, exploration and stationary. Exploratory behaviour was only associated with the presence of enrichment (physical, nutritional and tactile), being triggered when a new stimulus is applied. However, due to the short duration of the study, it is also important to verify whether the conclusions obtained are not just the result of a “novelty effect”.

Dissertação de Mestrado apresentada no ISPA – Instituto Universitário para obtenção de grau de Mestre na especialidade de Biologia Marinha e Conservação O corte da barbatana é uma técnica de marcação e recolha de amostras biológicas muito utilizada, por exemplo, na biologia da conservação. Esta técnica é usada de forma que possam ser recolhidas amostras de tecidos orgânicos que são posteriormente utilizados em análises genéticas. Estas análises fornecem um ponto de vista muito valioso em termos de conservação de espécies uma vez que permitem obter conhecimento de dinâmica de populações. O peixe-zebra (Danio rerio) é um pequeno teleósteo comummente usado num número considerável de laboratórios um pouco por todo o mundo. É usado principalmente como uma espécie modelo em áreas ligadas à biologia como as ciências biomédicas, a genética e a biologia do desenvolvimento. O objetivo do presente trabalho é a utilização do peixe zebra de forma a estudar os possíveis impactos que o corte da barbatana possa ter nos padrões de movimento e natação dos peixes. Para isso foram cortadas quatro barbatanas, a dorsal, peitoral direita, caudal superior e caudal inferior, uma em cada contexto. Foi criado um algoritmo em MATLAB de forma a poder ser realizado video-tracking em vídeos pré (baseline) e pós corte. Os dados obtidos foram depois analisados com o auxílio do SPSS. Os resultados indicam que houve diferenças significativas em três pares distintos: pré e pós controlo (onde nenhuma barbatana foi cortada), pré e pós barbatana peitoral direita e pré e pós barbatana caudal superior. O presente trabalho demonstrou que o peixe-zebra, uma espécie modelo muito reconhecida, pode ser uma ferramenta valiosa para a biologia da conservação. Sendo assim, podem ser desenvolvidos e aplicados protocolos em contexto laboratorial antes de serem aplicados in situ. Isto permitiria que os resultados de estudos futuros fossem mais robustos e que espécies em risco de extinção fossem protegidas. Fin clipping is a widely used technique used to collect biological samples that are valuable in various contexts like conservation biology. It makes it possible to extract samples of tissue which are then used in genetic sampling. These analyses allow for a more thorough understanding of certain population dynamics concepts. The zebrafish (Danio rerio) is a small cyprinoid teleost that is extensively used in laboratories around the world as a model organism in various fields of biology, like genetics, biomedical sciences and developmental biology. The objective of the present work is to use the zebrafish as a model organism in an effort to gain some insight into what impacts fin clipping might have on movement and swimming patterns. Four different fins were cut, one in each context: Dorsal fin; Right pectoral fin; Superior caudal fin; and inferior caudal fin. A MATLAB algorithm was created so that video-trackingcould be performed in videos recorded before and after each fin was cut. Gathered data was then analysed using SPSS. The results indicate that there were significant differences between three of the studied pairs: pre and post control (no fin was cut), pre and post right pectoral fin cut, and pre and post superior caudal fin cut. The present work showed that zebrafish, a widely recognized biological model species in other areas, can be a valuable asset to conservation biology. This means that protocols may be created and applied in a laboratory setting using Danio rerio before applied in situ, thus bettering the outcome of future studies and experiments, while also protecting endangered species.