Wetenschap
Hoe naburige walvissen elkaars taal leren
Onderzoekers van Project CETI (Cetacean Translation Initiative) en samenwerkende instellingen hebben een methode ontwikkeld om de communicatie van potvissen te onderzoeken door hun vocale stijl te bepalen. Ze ontdekten dat groepen die dicht bij elkaar wonen soortgelijke stijlen als elkaar kunnen ontwikkelen.
De studie, gepubliceerd als een beoordeelde voordruk in eLife , draagt bij aan een rijker begrip van de communicatie tussen walvissen. De redactie zegt dat het solide bewijs levert voor het bestaan van sociaal leren tussen naburige potvisclans.
De door het team ontwikkelde methodologie zou ook kunnen worden gebruikt als raamwerk voor het vergelijken van communicatiesystemen bij andere soorten, om een dieper inzicht te krijgen in de vocale en culturele overdracht binnen niet-menselijke samenlevingen.
Potvissen leven in samenlevingen met meerdere niveaus. Hierdoor kunnen ze complex sociaal gedrag vertonen, zoals coöperatieve jacht, en wordt ook de overdracht van kennis en cultureel gedrag tussen generaties vergemakkelijkt.
Potvissen communiceren via ritmische klikpatronen, coda's genoemd. De reeks vocale coda-typen, gecombineerd met hoe vaak ze worden gebruikt, vormen een vocaal repertoire.
“Hoewel er aanwijzingen zijn voor individuele variaties in vocale repertoires, delen potvissen die tot dezelfde sociale eenheid behoren een gemeenschappelijk vocaal repertoire dat jarenlang blijft bestaan – deze worden onderdeel van dezelfde clan genoemd”, zegt hoofdauteur Antonio Leitao, een van de onderzoekers. Ph.D. student aan Scuola Normale Superiore in Pisa en lid van Project CETI.
"Er is een duidelijke sociale segregatie tussen leden van verschillende clans, zelfs als ze dicht bij elkaar leven. Verschillende clans worden gekenmerkt door identiteitscoda's, die doorgaans verantwoordelijk zijn voor een minderheid van de totale coda's die door elke walvis worden uitgesproken."
Bij eerder werk op het gebied van de communicatie met potvissen werd vooral gebruik gemaakt van vocale repertoires om onderscheid te maken tussen individuele walvissen, sociale eenheden of clans. Leitao en collega's wilden de verschillen in structuur binnen coda's onderzoeken om een beter inzicht te krijgen in de variaties in potviscommunicatie. Elke coda kan worden opgesplitst in een reeks inter-click-intervallen (ICI's).
Daarom creëerden ze een model met behulp van een techniek genaamd Markov-ketens met variabele lengte, waarmee ze de waarschijnlijkheid van het waarnemen van een specifieke ICI konden inschatten, op basis van de vorige. Deze gegevens kunnen vervolgens worden gebruikt om een subcodaboom voor een individuele walvis of clan te maken, die informatie bevat over alle belangrijke ritmische variaties en overgangen tussen ICI's:hun vocale stijl.
Om de validiteit van hun methode te testen, analyseerde het team twee datasets van stemgeluiden van potvissen, uit de Stille en Atlantische Oceaan. De Atlantische dataset bestond uit twee verschillende clans en bevatte rijke annotaties van de vastgelegde coda-typen, de identiteit van de luidruchtige walvissen en hun sociale relaties.
Ze genereerden subcoda-bomen voor elke sociale eenheid en toen ze deze met elkaar vergeleken, ontdekte het team dat bomen van verschillende sociale eenheden binnen dezelfde clan veel meer op elkaar leken dan die tussen leden van verschillende clans.
Zonder de informatie over de clanlidmaatschappen van de geregistreerde walvissen te gebruiken, kon het team hun vocale stijl gebruiken om ze nauwkeurig in hun respectieve clans te sorteren, waardoor hun methode werd gevalideerd. Ze breidden dit ook uit naar de veel grotere Pacific-dataset, die veel minder gedetailleerd was dan de Atlantische data, waarbij alleen de locaties van de opnames beschikbaar waren. Niettemin konden ze het clanlidmaatschap van de walvissen bepalen op basis van de gelijkenis van hun vocale stijl.
Tijdens deze onderzoeken analyseerde het team ook hoe de nabijheid tussen clans en sociale eenheden hun vocale stijl beïnvloedt. Eerder werk had onderzocht of de identiteitscodes die door walvissen worden gebruikt, verschillen op basis van de nabijheid van andere clans.
Het onthulde dat een grotere ruimtelijke overlap tussen clans ervoor zorgde dat hun respectievelijke identiteitscoda-repertoires meer van elkaar gingen verschillen, door de frequentie waarmee ze worden gevocaliseerd te moduleren. Er werd geen verschil gevonden voor niet-identiteitscodes.
Bij het analyseren van de vocale stijl constateerde het team een tegengesteld effect:een grotere nabijheid tussen clans verhoogde de gelijkenis van hun vocale stijl, terwijl er geen verandering werd waargenomen voor identiteitscoda's. Dit suggereert dat geografische overlap tussen clans ervoor zorgt dat hun vocale stijlen meer op elkaar gaan lijken, maar hun vermogen om identiteitscodes te gebruiken om hun clanlidmaatschap aan te duiden niet in gevaar brengt.
"De toename van de gelijkenis tussen coda-zangstijlen die niet tot de identiteit behoren, is hoogstwaarschijnlijk het resultaat van sociaal leren", zegt Leitao. "Identiteitscodes worden consequent gehandhaafd om de herkenning van mede-clanleden mogelijk te maken, maar wij geloven dat sociaal leren tussen clans leidt tot een meer vergelijkbare vocale stijl met andere walvissen die zich binnen akoestisch bereik bevinden."
De auteurs roepen op tot meer onderzoek om hun bewijs voor dit sociale leren bij potvissen volledig te bevestigen. Het uitvoeren van dezelfde analyses op een grotere dataset zou namelijk meer statistische kracht toevoegen, en een longitudinale analyse in de loop van de tijd zou direct bewijs kunnen leveren voor het bestaan van sociaal leren tussen clans en de alternatieve mogelijkheden kunnen uitsluiten van genetische of omgevingsfactoren die een rol spelen. /P>
"Onze resultaten versterken eerdere resultaten over het gebruik van identiteitscoda's als symbolische markeringen, terwijl ze culturele overdracht en sociaal leren van vocalisaties tussen walvissen van verschillende clans ondersteunen", zegt senior auteur Giovanni Petri, hoofd van Network Science bij Project CETI, professor aan het Network Science Institute aan de Northeastern University London en hoofdonderzoeker aan het CENTAI Institute.
"Wij suggereren dat het vocale leren bij potvissen misschien niet beperkt blijft tot verticale overdracht van volwassenen naar hun verwanten, maar dat horizontaal sociaal leren van buiten de directe familie-eenheid ook kan plaatsvinden."