Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ai đang gọi: chứng minh khái niệm về việc sử dụng laser Doppler vibrometry trong việc xác định những người gọi cá nhân trong các đợt phát thanh của voi châu Phi
Tóm tắt
Chúng tôi đề xuất một cách sử dụng mới của công nghệ đo biên độ rung laser Doppler (LDV) cho sinh thái học âm thanh và hành vi của voi trong môi trường tự nhiên, cho phép các nhà nghiên cứu xác định ai là người khởi xướng và ai là người phản ứng trong một đoạn phát thanh. LDV đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm kỹ thuật, nghiên cứu y sinh và giao tiếp giữa động vật. Chúng tôi trình bày dữ liệu LDV thu thập từ một con voi châu Phi bị nuôi nhốt trong một nhóm ba con voi trong một trường mở trong suốt quá trình trao đổi âm thanh. Khi các âm thanh rung được phát ra trong nhóm, chúng tôi đã có thể xác định người gọi, cũng như ghi lại các thông số cấu trúc âm thanh của âm thanh phát ra từ cá nhân cụ thể đó. Âm thanh rung có thời gian kéo dài 5 giây, với tần số cơ bản giữa 17 và 20 Hz và hai bậc cộng hưởng khoảng 40 và 60 Hz. Kỹ thuật LDV này có thể được sử dụng để xác định và ghi lại những người gọi cá nhân trong một nhóm nơi mà việc xác định người gọi là khó khăn, và nơi không khả thi để sử dụng vòng đeo cổ kích hoạt âm thanh. Cụ thể, công nghệ LDV sẽ cho phép ghi lại một cách không gây trở ngại toàn bộ chuỗi âm thanh rung "hay đi" trong khi vẫn có thể xác định thứ tự gọi trong chuỗi. Công nghệ LDV cũng có thể hỗ trợ nghiên cứu giao tiếp âm thanh ở các loài nơi mà việc xác định người gọi trong một nhóm là thách thức. Cuối cùng, công nghệ LDV có thể cung cấp thông tin cho các nghiên cứu tập trung vào vật lý của sự lan truyền tín hiệu của các tín hiệu phối hợp trong các loài động vật sống theo nhóm.
Từ khóa
#laser Doppler vibrometry #voi châu Phi #sinh thái học hành vi #giao tiếp động vật #âm thanh rungTài liệu tham khảo
J.H. Poole, K. Payne, W.R. Langbauer Jr., C.J. Moss, The social contexts of some very low frequency calls of African elephants. Behav. Ecol. Sociobiol. 22(6), 385–392 (1988). https://doi.org/10.1007/BF00294975
A.S. Stoeger, G. Heilmann, M. Zeppelzauer, A. Ganswindt, S. Hensman et al., Visualizing sound emission of elephant vocalizations: evidence for two rumble production types. PLoS One 7(11), e48907 (2012). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0048907
A.S. Stoeger, A. Baotic, Information content and acoustic structure of male African elephant social rumbles. Sci. Rep. 6, 27585 (2016). https://doi.org/10.1038/srep27585
A. Baotic, A.S. Stoeger, Sexual dimorphism in African elephant social rumbles. PLoS One 12(5), e0177411 (2017). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0177411
K.M. Leong, A. Ortolani, K.D. Burks, J.D. Mellen, A. Savage, Quantifying acoustic and temporal characteristics of vocalizations for a group of captive African elephants Loxodonta africana. Bioacoustics 13, 213–231 (2003). https://doi.org/10.1080/09524622.2003.9753499
S. Nair, R. Balakrishnan, C.S. Seelamantula, R. Sukumar, Vocalizations of wild Asian elephants (Elephas maximus): structural classification and social context. J. Acoust. Soc. Am. 126(5), 2768–2778 (2009). https://doi.org/10.1121/1.3224717
C.E. O’Connell-Rodwell, J.D. Wood, M. Wyman, S. Redfield, S. Puria, L.A. Hart, Antiphonal vocal bouts associated with departures in free-ranging African elephant family groups (Loxodonta africana). Bioacoustics 21(3), 215–224 (2012). https://doi.org/10.1080/09524622.2012.686166
J. Soltis, K. Leong, A. Savage, African elephant vocal communication I: antiphonal calling behavior among affiliated females. Anim. Behav. 70(3), 579–587 (2005). https://doi.org/10.1016/j.anbehav.2004.11.015
R.A. Charif, R.R. Ramey, W.R. Langbauer, K.B. Payne, R.B. Martin, L.M. Brown, Spatial relationships and matrilineal kinship in African savanna elephant (Loxodonta africana) clans. Behav. Ecol. Sociobiol. 57, 327–338 (2005). https://doi.org/10.1007/s00265-004-0867-5
W.R. Langbauer Jr., K.B. Payne, R.A. Charif, L. Rapaport, F. Osborn, African elephants respond to distant playbacks of low frequency conspecific calls. J. Exp. Biol. 157, 35–46 (1991). https://doi.org/10.1242/jeb.157.1.35
K.A. Leighty, J. Soltis, C.M. Wesolek, A. Savage, Rumble vocalizations mediate interpartner distance in African elephants, Loxodonta africana. Anim. Behav. 76, 1601–1608 (2008). https://doi.org/10.1016/j.anbehav.2008.06.022
K.B. Payne, W.R. Langbauer Jr., E.M. Thomas, Infrasonic calls of the Asian elephant (Elephas maximus). Behav. Ecol. Sociobiol. 18(4), 297–301 (1986). https://doi.org/10.1007/BF00300007
J.H. Poole, C.J. Moss, Elephant mate searching: Group dynamics and vocal and olfactory communication, in The Biology of Large African Mammals in their Environment, vol. 61, ed. by P.A. Jewell, G.M.O. Maloiy (Clarendon Press, Oxford, 1989), pp.111–125. (Proceedings of Sym. Zool. Soc. Lond.)
C.J. Moss, P.C. Lee, Female social dynamics: fidelity and flexibility, in The Amboseli Elephants. ed. by C.J. Moss, H. Croze, P.C. Lee (The University of Chicago Press, Chicago, 2011), pp.205–223
C.E. O’Connell-Rodwell, J.D. Wood, C. Kinzley, T.C. Rodwell, C. Alarcon, S.K. Wasser, R. Sapolsky, Male African elephants (Loxodonta africana) queue when the stakes are high. Ethol. Ecol. Evol. 23(4), 388–397 (2011). https://doi.org/10.1080/03949370.2011.598569
K. Leighty, J. Soltis, K. Leong, A. Savage, Antiphonal exchanges in African elephants (Loxodonta africana): collective response to a shared stimulus, social facilitation, or true communicative event? Behaviour 145(3), 297–312 (2008). https://doi.org/10.1163/156853908783402885
E.A. Archie, T.A. Morrison, C.A. Foley, C.J. Moss, S.C. Alberts, Dominance rank relationships among wild female African elephants, Loxodonta africana. Anim. Behav. 71, 117–127 (2006). https://doi.org/10.1016/j.anbehav.2005.03.023
G. Wittemyer, J.B.A. Okello, H.B. Rasmussen, P. Arctander, S. Nyakaana, I. Douglas-Hamilton, H.R. Siegismund, Where sociality and relatedness diverge: the genetic basis for hierarchical social organization in African elephants. Proc. R. Soc. B. 276, 3513–3521 (2009). https://doi.org/10.1098/rspb.2009.0941
H. Tabatabai, D.E. Oliver, J.W. Rohrbaugh, C. Papadopoulos, Novel applications of laser Doppler vibration measurements to medical imaging. Sens Imaging. 14, 13–28 (2013). https://doi.org/10.1007/s11220-013-0077-1
P. Lutzmann, B. Göhler, C.A. Hill, F. van Putten, Laser vibration sensing at Fraunhofer IOSB: review and applications. Opt. Eng. 56(3), 031215 (2016). https://doi.org/10.1117/1.OE.56.3.031215
J.J. Rosowski, R.P. Mehta, S.N. Merchant, Diagnostic utility of Laser-Doppler Vibrometry in conductive hearing loss with normal tympanic membrane. Otol. Neurotol. 24(2), 165–175 (2003). https://doi.org/10.1097/00129492-200303000-00008
C.E. O’Connell-Rodwell, X. Guan, S. Puria, Vibrational communication in elephants: a case for bone conduction, in Biotremology: Studying Vibrational Behavior, vol. 6, ed. by P. Hill, R. Lakes-Harlan, V. Mazzoni, P. Narins, M. Virant-Doberlet, A. Wessel (Springer, Cham, 2019), pp.259–276
G. Kastberger, F. Weihmann, T. Hoetzl, Social waves in giant honeybees (Apis dorsata) elicit nest vibrations. Naturwissenschaften 100, 595–609 (2013). https://doi.org/10.1007/s00114-013-1056-z
J.C. Nieh, J. Tautz, Behavior-locked signal analysis reveals weak 200–300 Hz comb vibrations during the honeybee waggle dance. J. Exp. Biol. 203(10), 1573–1579 (2000). https://doi.org/10.1242/jeb.203.10.1573
A.J. Fleming, A.A. Lindeman, A.L. Carroll, J.E. Yack, Acoustics of the mountain pine beetle (Dendroctonus ponderosae) (Curculionidae, Scolytinae): sonic, ultrasonic, and vibration characteristics. Can. J. Zool. 91, 235–244 (2013). https://doi.org/10.1139/cjz-2012-0239
J. Hummel, M. Kössl, M. Nowotny, Sound-induced tympanal membrane motion in bushcrickets and its relationship to sensory output. J. Exp. Biol. 214(21), 3596–3604 (2011). https://doi.org/10.1242/jeb.054445
T. Jonsson, B.D. Chivers, K.R. Brown, F.A. Sarria-S, M. Walker, F. Montealegre-Z, Chamber music: an unusual Helmholtz resonator for song amplification in a Neotropical bush-cricket (Orthoptera, Tettigoniidae). J. Exp. Biol. 220(16), 2900–2907 (2017). https://doi.org/10.1242/jeb.160234
E.L. Morley, T. Steinmann, J. Casas, D. Robert, Directional cues in Drosophelia melanogaster audition: structure of acoustic flow and inter-antennal velocity differences. J. Exp. Biol. 215(14), 2405–2413 (2012). https://doi.org/10.1242/jeb.068940
J. Sueur, J.F.C. Windmill, D. Robert, Tuning the drum: the mechanical basis for frequency discrimination in a Mediterranean cicada. J. Exp. Biol. 209(20), 4115–4128 (2006). https://doi.org/10.1242/jeb.02460
G.W. Uetz, J.A. Roberts, D.L. Clark, J.S. Gibson, S.D. Gordon, Multimodal signals increase active space of communication by wolf spiders in a complex litter environment. Behav. Ecol. Sociobiol. 67, 1471–1482 (2013). https://doi.org/10.1007/s00265-013-1557-y
D.O. Elias, A.C. Mason, W.P. Maddison, R.R. Hoy, Seismic signals in a courting male jumping spider (Araneae: Salticidae). J. Exp. Biol. 206(22), 4029–4039 (2003). https://doi.org/10.1242/jeb.00634
P.M. Narins, G. Ehret, J. Tautz, Accessory pathway for sound transfer in a neotropical frog. PNAS USA 85(5), 1508–1512 (1988). https://doi.org/10.1073/pnas.85.5.1508
V.S. Arch, T.U. Grafe, M. Gridi-Papp, P.M. Narins, Pure ultrasonic communication in an endemic Bornean frog. PLoS One 4(4), e5413 (2009). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0005413
J. Casas, S. Bacher, J. Tautz, R. Meyhöfer, D. Pierre, Leaf vibrations and air movements in a leafminer-parasitoid system. Biol. Control. 11(2), 147–153 (1998). https://doi.org/10.1006/bcon.1997.0593
J. Casas, C. Magal, J. Sueur, Dispersive and non-dispersive waves through plants: implications for arthropod vibratory communication. Proc. R. Soc. Lond. [Biol]. 274(1613), 1087–1092 (2007). https://doi.org/10.1098/rspb.2006.0306
C.J. Clark, D.O. Elias, M.B. Girard, R.O. Prum, Structural resonance and mode of flutter of hummingbird tail feathers. J. Exp. Biol. 2016(18), 3404–3413 (2013). https://doi.org/10.1242/jeb.085993
K.S. Bostwick, D.O. Elias, A. Mason, F. Montealegre-Z, Resonating feathers produce courtship song. Proc. R. Soc. Lond. [Biol]. 277(1683), 835–841 (2010). https://doi.org/10.1098/rspb.2009.1576
J.D. Wood, B. McCowan, W.R. Langbauer Jr., J.J. Viljoen, L.A. Hart, Classification of African elephant Loxodonta africana rumbles using acoustic parameters and cluster analysis. Bioacoustics 15, 143–161 (2005). https://doi.org/10.1080/09524622.2005.9753544
R.C. Connor, R.A. Smolker, ‘Pop’ goes the dolphin: a vocalization male bottlenose dolphins produce during consortships. Behavior 133(9/10), 643–662 (1996). https://doi.org/10.1163/156853996X00404
R.P. Hobson, A.R. Martin, Behaviour and dive times of Arnoux’s beaked whales, Berardius arnuxii, at narrow leads in fast ice. Can. J. Zool. 7(4:2), 388–393 (1996). https://doi.org/10.1139/z96-045