Undersøgelse af de individuelle signaturer af de hov, hyæner laver

Da skumringen begynder at skjule Maasai Mara-græsarealerne i det sydvestlige Kenya, smyger en plettet hyæne sig under den træagtige paraply, som er akacietræet.

Kødæderen holder pause, dens afrundede ører spænder fremad, mens en svag lyd sejler ind, en luftbåren missive, der krydser tre miles med 767 miles i timen. Igen, så igen. "Whhhhhooo-OOOppp!" Der er det... kaldet fra en plettet hyæne, gentaget hurtigt nok til at berettige opmærksomhed. En advarsel om løver i området, måske, eller om en hyæneklan, der trænger ind på en andens territorium.

At hjælpe eller ikke at hjælpe? Med så meget jord at dække, og så meget potentiel fare, der ligger ud over det, kan svaret afhænge af, hvem der præcist er i den anden ende af langdistanceopkaldet. For plettede hyæner er identifikation altså ikke til grin. Men det er en uhyggelig en, siger en ny undersøgelse fra University of Nebraska–Lincolns Kenna Lehmann og kolleger.

Ved at anvende maskinlæring på lydklip, der er indsamlet fra marken, har holdet konkluderet, at hyæne whoops har signaturer, der er unikke for enkeltpersoner - en form for opkalds-id, der er så tydelig, at hyæner sandsynligvis kan skelne fra hinanden. For første gang lykkedes det forskerne også at kvantificere, hvor meget gentagelse af et opkald, som plettede hyæner gør, kunne forbedre chancerne for at blive identificeret.

Det faktum, at plettede hyæne-klaner er bygget på hierarkier af social rang, men alligevel består af flere familier, der regelmæssigt mødes og spredes over savannen, gør individuel identitet særlig vigtig.

"Hyæner behandler ikke alle individer i klanen ens, så hvis de beslutter sig for, om de skal dukke op og hjælpe nogen, vil de gerne vide, hvem de møder op for at hjælpe," siger Lehmann, en postdoktor ved Nebraska. .

Et eksempel på de undersøgte hyænelyde kan høres her på SoundCloud.

I sin søgen efter vokale signaturer henvendte holdet sig til det, der er kendt som en tilfældig skovmodel. Forskerne trænede først modellen ved at fodre den med identiteten af ​​hver hyæne, de havde registreret, sammen med et enormt antal akustiske træk udvundet fra hver af dens hov.

Derfra brugte modellen en tilfældigt udvalgt serie, eller anfald, af hov fra en hyæne til at generere beslutningstræer. Hver gren af ​​et træ repræsenterede et binært valg i et akustisk træk fra en batch, der også var tilfældigt udvalgt. Modellen kan begynde med at opdele hyæne-jup efter for eksempel højere vs. lavere frekvenser, og derefter yderligere opdele disse grupperinger i f.eks. længere vs. kortere opkald, og så videre. I sidste ende repræsenterede spidsen af ​​hver gren en stemme til fordel for en bestemt hyæne.

Efter at have samlet 500 af disse tilfældige beslutningstræer - en tilfældig skov - forudsagde modellen en given whoops identitet baseret på hvilken hyæne, der fik flest stemmer fra disse 500 træer. Holdet satte sin trænede model på prøve ved at bede den om at identificere, hvilken af ​​de 13 hyæner, der producerede en tilfældigt udvalgt anfald af hov, og gentog derefter testen 999 gange.

Modellen parrede korrekt en whoop-kamp med sin hyæne omkring 54 % af tiden, eller omkring seks gange oftere, end det ville forventes tilfældigt. Denne succesrate tyder på, at der er nok variation i de forskellige hyæners hoos og nok konsistens inden for en enkelt hyæne, til at modellen med rimelighed kan skelne dem fra hinanden. Og hvis modellen kan skelne disse forskelle, sagde Lehmann, er det rimeligt at antage, at hyænerne også kan.

Tre træk ved hoopen virkede særligt lærerige:varigheden af ​​et opkald, den højeste frekvens af opkaldet og den gennemsnitlige frekvens under den del af opkaldet, der var mest konsistent i tonehøjde. Jo større forskellen er i disse egenskaber, desto mere sandsynligt vil modellen – og potentielt hyænerne selv – være til at skelne mellem kilderne til de respektive hov.

Alligevel er 54 % langt under 100 %, selv før de tager højde for de udfordringer, der er forbundet med at kommunikere med en medhyæne i Maasai Mara. For det første kan plettede hyæne-klaner svulme op til mere end 125 medlemmer, et antal, der tilsyneladende belaster selv de mest omfangsrige, lufttætte minder. Der er også mulighed for, at akustiske nuancer går tabt i transmissionen, især når disse signaler rejser flere kilometer, før de når afrundede ører. Vind, regn og andre dyrekald kan i mellemtiden introducere støj til signalet.

"Der er en forståelse af, at en af ​​måderne at få dit budskab igennem på er at gentage det," sagde Lehmann, "især hvis du er i et støjende miljø, eller hvis du kommunikerer over lange afstande."

Tidligere forskning har vist, at pingviner for eksempel gentager deres kald oftere, når vinden tager til. Og andre undersøgelser har fundet beviser for, at forskellige dyrearter favoriserer gentagelse under tilsvarende støjende omstændigheder. Men så vidt Lehmann og hendes kolleger kunne se, havde ingen kvantificeret, i hvilket omfang gentagelse af et dyrekald faktisk kunne forbedre transmissionen af ​​information.

Så holdet tyede igen til sin tilfældige skovmodel. Når modellen gættede identiteten af ​​en hyæne på grundlag af kun en hop, tilknyttede den denne identitet korrekt kun omkring halvt så ofte, som den gjorde, når den blev forsynet med tre pyt. Den nøjagtighed steg endnu mere med yderligere opkald, og toppede med syv hov.

"Det er som at få lidt mere information (hver gang)," sagde Lehmann, der tidligere studerede vokaliseringer i spækhuggere. "Første gang du hører det, vil du måske bemærke:Åh, det var bestemt en mandlig eller en kvindelig stemme. Så, næste gang, kan du måske indsnævre den yderligere."

Lehmann og hendes kolleger vidste, at nogle dyrearters opkald også indeholder signaturer, der adskiller de grupper, som de tilhører, fra andre grupper af samme art, de kunne støde på - lidt beslægtet med menneskelige accenter eller dialekter. Hun huskede, at nogle forskere, der studerede spækhuggere, var blevet så fortrolige med pod-signaturer, at forskerne instinktivt kunne skelne dem fra hinanden. (En forsker hævdede, at en bestemt pods kald var "mere nasale" end andres.)

I betragtning af størrelsen af ​​plettede hyæne-klaner regnede Lehmann med, at deres hov også kunne bruge en gruppespecifik signatur.

"Det er klart, hvis du bare skal huske, hvordan din gruppe lyder, og du ikke behøver at huske hver af de over 100 individuelle stemmer, ville det være meget nemmere at gøre," sagde hun.

Da forskerne ledte efter en gruppesignatur i den tilfældige skov, kunne de dog ikke finde en. En potentiel forklaring:Den tilsyneladende evne til at huske så mange individuelle signaturer kan have gjort en klansignatur enten ubrugelig eller i bedste fald ikke brugbar nok til at genere udviklingen.

"Hvis du ved, hvem personen er, ved du, hvilken gruppe de er i," sagde Lehmann. "Dyr er ret gode til at forbinde den information.

"Så hvis de har brug for individuelle signaturer af andre årsager, så har der bare aldrig været behov for også at udvikle en gruppesignatur, hvilket er det, som dette fund tyder på. De burde kunne holde styr på alle de enkelte stemmer og kunne skelne:Hvis dette er Individuel X, er de i min gruppe. Jeg kan vælge at hjælpe dem ud fra, at de er et gruppemedlem, men måske er der flere beslutninger, der skal tages om, hvorvidt de er en gruppekammerat, som jeg rent faktisk ønsker at hjælpe."

'En million forskellige stjerner, der skal justeres'

Alle holdets resultater – tilstedeværelsen af ​​individuelle signaturer, fraværet af en klansignatur, nytten af ​​gentagelse – stammede i sidste ende ikke fra en tilfældig skov, men fra savannen i Kenyas Maasai Mara National Reserve. Der har Kay Holekamp fra Michigan State University og hans kolleger forsket i den plettede hyæne siden slutningen af ​​1980'erne.

Lehmann tilbragte selv et år i Maasai Mara, som har fået sit navn fra Masai-folket, der længe har beboet det. Fra 2014 til 2015 kørte den daværende doktorand og flere kolleger jævnligt vestpå fra Kenyas hovedstad, Nairobi, til en feltplads ved reservatet.

"Første gang jeg gik derud ... tænkte jeg, 'Åh, jeg skal sove på jorden i 10 måneder, i en sovepose'," sagde Lehmann, som hurtigt lærte, at et stort lærredstelt og en blød seng ventede på hende. "Men vi var ret forkælede derude, for at være helt ærlige."

Hvis boligerne var mere behagelige end forventet, viste dataindsamlingen alt andet end. Fra deres udsigtspunkt i en Toyota Land Cruiser pegede Lehmann og hendes kolleger en retningsbestemt mikrofon ud af vinduet og tændte en lydoptager. Desværre var holdet meget underlagt Murphys lovs luner.

"Du skal ikke køre. Og bilen skal slukkes," sagde hun og bemærkede, at dens motor overdøvede lyden af ​​Maasai Mara. "Og hyænen skal tude. Og du skal faktisk kunne … se, hvem det er. De må ikke være i en busk. Og de skal være tæt nok på, så du kan få en god optagelse. Og den anden hyæner skal være stille på samme tid. Der er ligesom en million forskellige stjerner, der skal justeres for at få en god optagelse, som du så kan bruge i en analyse som denne."

Under disse omstændigheder, sagde Lehmann, var tålmodighed mere end en dyd. Det var en nødvendighed.

"Med dette håndholdte optageudstyr optog vi opportunistisk, konstant og håbede bare, at de hyrede efter os," sagde hun og lo.

I løbet af de måneder med håb og ventetid, forblev forskerne travlt med at observere og kronikere adfærd, der ville informere andre undersøgelser. Mens de gjorde det, fik de et glimt af den individualitet, som deres analyser af hyænernes hov år senere ville komme til at bekræfte.

"Du får helt sikkert at vide, at forskellige individer har forskellige personligheder eller kan reagere på en bestemt måde i forskellige situationer," sagde Lehmann. "Så det er altid sjovt bare at lære hyænerne og deres små interaktioner at kende og de dramaer, der måske foregår i deres liv."

Holdet rapporterede sine resultater i Proceedings of the Royal Society B . + Udforsk yderligere

Mobs er nogle gange gode