Vokalisation und Lokomotion von Saugferkeln im Open Field

Auf der Lehr- und Forschungsstation Oberer Hardthof des Institutes für Tierzucht und HaustierGenotyp der Justus-Liebig-Universität Gießen wurden in einem schallgedämmten Open Field 628 Saugferkel im Alter von 9 Tagen jeweils für 10 Minuten unter dem Aspekt der Vokalisation und Lokomotion untersucht. Die Saugferkel entstammten den Rassen Deutsches Edelschwein, Pietrain und Duroc sowie den Rassekreuzungen Deutsches Edelschwein x Pietrain und Deutsche Landrasse x Pietrain. Die Lautäußerungen der Saugferkel wurden mit dem Lautanalyseprogramm Avisoft SASLab Pro® Recorder (Avisoft Bioacoustics) in digitalisierter Form aufgenommen und mit Avisoft SASLab Pro® bezüglich verschiedener Lautparameter (Lautlänge, Peakfrequenz, Abstand zwischen dem 75 %- und 25 %-Frequenzquartil, Entropie) analysiert. Außerdem wurden die Anzahl der Laute im gesamten Zeitraum (10 Minuten) sowie in der 1., 5. und 10 Minute ausgewertet. Zeitgleich wurden Videos aufgenommen, die der Auswertung der Lokomotion, des Fluchtverhaltens und des Eliminationsverhaltens dienten. Die automatische Klassifizierung der Laute erfolgte mit einem speziell entwickelten Analyseprogramm basierend auf LabVIEW (National Instruments, USA), das anhand von LPC-Koeffizenten die Laute charakterisiert. Die Ferkel wurden bezüglich Körperlänge und Brustumfang zum Test vermessen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, verschiedene Einflüsse (Genotyp, Geschlecht, Wurf, Körpermaße und Tageszeit), die auf die quantitative und qualitative Lautgebung einwirken können, zu untersuchen. Geprüft wurde auch, ob eine automatische Klassifizierung von 3 Lauttypen (Grunzlaut, Quieklaut, Schrei) möglich ist und mit welcher Genauigkeit diese klassifiziert werden können. All dies hat übergreifend und langfristig das Ziel, die Ferkel anhand der ermittelten Lautparameter individuell in ihrer Lautgebung zu charakterisieren. Folgende Ergebnisse wurden ermittelt. Der Genotyp hatte einen signifikanten Einfluss auf die Gesamtlautanzahl/10 min und auf die betrachteten Zeitabschnitte (1., 5., 10. Minute des Open Field Tests). Dabeizeigte sich, dass die Ferkel der Rasse Deutsches Edelschwein mit Abstand am wenigsten vokalisierten (287,29 ± 37,08 Laute/10 Minuten) und die beiden Rassekreuzungen die höchste Gesamtlautanzahl/10 Minuten aufwiesen. Der Genotyp hatte ebenfalls einen signifikanten Einfluss auf Körperlänge und Brustumfang. Ferkel der Rasse Deutsches Edelschwein waren die größten Tiere (Körperlänge = 42,09 ± 0,53 cm; Brustumfang = 36,41 ± 0,49 cm). Das Fluchtverhalten unterschied sich signifikant zwischen den Genotypen. Dabei zeigten die Probanden der Rassekreuzung aus Deutsche Landrasse x Pietrain die geringste Anzahl an Ausbruchversuche (5,36 ± 0,58-mal) und die Tiere der Rasse Duroc den höchsten Wert (10,38 ± 1,33-mal). Die Lautparameter Lautlänge, Peakfrequenz, Abstand zwischen dem 75 %- und 25 %-Frequenzquartil und Entropie bei den 3 verschiedenen Lauttypen (Grunzlaut, Quieklaut und Schrei) wurden durch den Genotyp beeinflusst. Die genetische Herkunft hatte keine Auswirkung auf die Lokomotion. Das Geschlecht hatte auf die Gesamtlautanzahl bzw. auf die Zahl der Laute in den ausgewählten Zeiträumen (1., 5. und 10. Minute), die Lokomotion und das Fluchtverhalten während des Open Field Tests, auf die Körpermaße sowie auf die Lautparameter bei den Lauttypen keinen signifikanten Einfluss. Von maximal 15 Sauen konnten die Ferkel mehrerer aufeinanderfolgenden Würfe hinsichtlich Lautanzahl, Lokomotion, Fluchtverhalten und den Lautparametern analysiert werden. Es traten zwar signifikante Einflüsse auf alle Parameter auf, eine biologische Gesetzmäßigkeit lies sich daran allerdings nicht ableiten, da sich bei einigen Sauen mit zunehmenden Alter die Zeitparameter bei ihren Nachkommen positiv, bei anderen Sauen negativ und in einer dritten Kategorie ungerichtet änderten. Die Tageszeit, geteilt in Vormittag (7:00 bis 11:00 Uhr) und Mittag- sowie Nachmittag (ab 11:00 bis 17:00) hatte einen signifikanten Einfluss auf die Lokomotion der Ferkel. In den Vormittagsstunden wurde eine Wegstrecke von 110,26 ± 4,24 m und in den Mittags- und Nachmittagsstunden eine von 97,01 ± 4,65 m zurückgelegt. Die Vokalisationshäufigkeit blieb von der Tageszeit unberührt.Der Kot- und Harnabsatz wurde für die Berechnung der Vokalisationshäufigkeit und der Lokomotion pro Zeiteinheit (Sekunde) im statistischen Modell als fixer Effekt behandelt. Die Zeit, die für Kot- und Harnabsatz benötigt wurde, wurde von der Gesamtzeit des Open Field Tests abgezogen. Mit dieser ermittelten Zeit wurde die Lautanzahl und Lokomotion pro Sekunde berechnet. Das Eliminationsverhalten zeigte einen signifikanten Einfluss auf die Lautanzahl und Lokomotion pro Sekunde. Einen Einfluss der Körpermaße (Körperlänge und Brustumfang) auf die Lautparameter konnte nicht nachgewiesen werden. Es ergab sich zwar eine positive Korrelation zwischen Brustumfang und Lautlänge, die anderen Lautparameter wiesen nur sehr geringe Korrelationen mit den Körpermaßen auf. Die von Störgeräuschen freien Laute wurden durch die Diskriminanzanalyse zu einer der 3 Lauttypen (Grunzer, Quieker, Schreie) zugeteilt. Die Fehlklassifizierung lag innerhalb der Grunzlaute bei ≤ 0,15 %. Bei den Schreien lag diese um 20 %, nur die Quieklaute konnten der jeweiligen Gruppe schwer zugeordnet werden. Eine Fehlklassifizierung von 30 bis 50 % musste hingenommen werden. Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorgelegten Arbeit unter standardisierten Bedingungen signifikante Unterschiede in der Vokalisation von Ferkeln verschiedener Genotypen nachgewiesen werden konnten. Zwischen den Geschlechtern gab es keine gravierenden Differenzen. Zwischen den Ferkeln aufeinanderfolgender Würfe bestanden deutliche und teilweise gesicherte Unterschiede in der Vokalisation, ohne allerdings eine Wiederholbarkeit in verschiedenen Lautparametern bei Ferkeln konsekutiver Würfe derselben Sau feststellen zu können. Auf Grund der erhaltenen Ergebnisse scheint es möglich, eine Kategorisierung von Ferkeln im Sinne einer Phänotypisierung vornehmen zu können.The investigation took place on the research and breeding station “Oberer Hardthof“ of the department of animal breeding and genetics of the Justus-Liebig-University Giessen. A total number of 628 suckling piglets aged 9 days were used for an open field test. The test took 10 minutes and was carried out under the aspect of investigating the vocalization and locomotion of these piglets. The breeding of the piglets were German Edelschwein, Pietrain, Duroc and the crossbreeds of German Landrace x Pietrain and German Edelschwein x Pietrain. The piglet’s vocalization was recorded by the use of an analyzing program named Avisoft SASLab Pro® (Avisoft Bioacoustics, Berlin). Later the vocalization was analyzed concerning different parameters like duration, peak frequency, range between the 75th and 25th frequency quartiles and entropy. Furthermore, the number of calls during the 10 minutes, in the 1st, 5th and 10th minute of the open field test and the piglet’s behaviour (locomotion, escape behaviour and elimination) was analyzed. Another step was the classification of the calls by using a specially created automated recording system based on LabVIEW (National Instruments, USA). This system combines Linear Prediction Coding (LPC) with an artificial neural network to differentiate the calls. After the open field test the piglets’ chest-measurement and body length were measured. The aim of this study was the analysis of different effects (genotype, sex, litter, body size, daytime), which could affect the quantity and quality of the piglets’ vocalization. Furthermore, the automated classification of the calls was investigated, i.e. to find out whether the calls could be differentiated into 3 call types (grunt, squeal and scream) and how precise the classification would be. The study has the long-term aim to characterize piglets individually with their vocalization. The following results were found: The genotype had a significant influence on the number of calls during the 10 minutes as well as in the 1st, 5th and 10th minute of the open field test. The piglets ofthe breed German Edelschwein vocalized least of all (287,29 ± 37,08 calls/minute) and the crossbreed piglets most. The genotype had also an influence on the body-size. The German Edelschweinpiglets had the tallest chest-measurement (36,41 ± 0,49 cm) and body length (42,09 ± 0,53 cm). The escape behaviour differed between the genotype. The crossbreed piglets (German Landrace x Pietrain) showed the lowest number of escape attempts (5,36 ± 0,58-times/10 minutes) and the Duroc-piglets the highest with 10,38 ± 1,33-times/10 minutes. The call parameters duration, peak frequency, range between the 75th and 25th frequency quartiles and entropy within the call types were influenced by the genotype. The locomotion was not influenced by the genotype. The sex showed no significant influence of the number of calls, locomotion, and escape behaviour during the open field test and the body-size. It was possible to analyze consecutive litters of 15 different sows regarding number of calls, locomotion, escape behaviour and the call parameters. The results show no significant differences between the consecutive litters in all parameters, but a biological characteristic could not be found. With the sows age their descendants showed an increase, a decrease or a constant course concerning the parameters. The daytime, divided into morning (7:00 – 11:00 am) and afternoon (from 11:00 – 5 pm), had a significant influence on the piglets’ locomotion. In the morning the distance the piglets walked was 110,26 ± 4,24 m and in the afternoon 97,01 ± 4,65 m. The number of calls remained unaffected by the daytime. The elimination was used as a fixed effect in the statistical model and was supposed to calculate the calls or locomotion per unit of time (second). The time it took the piglets urinate and defecate was subtracted from the total time of 10 minutes. With this calculated time the number of calls as well as the locomotion was calculated. The elimination behaviour showed a significant influence of the number of calls and their locomotion. An influence of body-size (chest-measurement and body length) on the call parameters could not be found. There was a positive correlation between chestmeasurement and call duration, but the other parameters showed a very low correlation to the body size. The use of the discriminant analysis supports the classification of the calls, which were free of background noise, into one of the 3 call types (grunt, squeal, scream). The misclassification amounted within the grunts ≤ 0,15 % and within the screams approximately 20 %. The squeals could not be assigned so easily into the call type “squeal”, because the misclassification was 30 to 50 %. In summarising it can be stated that there are significant differences which could be found in the vocalization between 9 day old piglets’ different genotypes. Between female and male piglets there were no huge differences. Between piglets of consecutive litters existed differences, partly significant, in the vocalization, without finding repeatability in the call parameter within consecutive litters. On the basis of these results it seems to be possible to categorize piglets in the sense of phenotyping