Allometria acustica nei pulcini di pinguino africano dopo la schiusa

The African penguin (Spheniscus demersus) is an endangered species included in the IUNC red list. Understanding its behavioral biology is useful in aiding the conservation of this seabird, which uses vocal communication as a fundamental means of social interaction. The objective of this thesis, through the collection of data on the vocalizations (begging calls) of African penguin chicks at the SANCCOB (rescue center located in Cape Town, South Africa), is to examine the variations in the fundamental frequency (f0), in order to evaluate the presence of acoustic allometry during ontogenetic development. Acoustic allometry explores how animal vocalizations are linked to a direct relationship with their body size: according to this principle, for terrestrial mammals the larger the animal, the lower the fundamental frequency of its calls. The production of vocalization begins with the vibration of a membrane called the medial tympaniform membrane (MTM) located in the syrinx, the vocal organ responsible for sound production in birds, which determines its fundamental frequency (f0). Specifically, the research was carried out in the CRU (Chick Rearing Unit) department intended to accommodate eggs and chicks weighing less than 1.5 kg. The vocalization recordings were made from February to May 2023. Software such as Excel, Praat and R were used for the acoustic and statistical analyzes of the data. Linear mixed models (LMMs) were implemented to analyze the relationship between temporal and spectral calls’ parameters and penguin body weight. The study results highlight the presence of robust acoustic allometry in several key acoustic parameters in begging calls, particularly revealing an opposite trend between them and body weight. This suggests that some f0 parameters may serve as honest indicators of body size and weight. During the growth of African penguins, their calls tend to show lower fundamental frequencies, probably due to anatomical constraints, so it is noted that f0 is an honest signal of body size up to 1 kg. No correlation has been established between the duration of the calls and weight. This suggests that sound duration may not be a reliable vocal parameter for measuring the volume of air sacs in the begging calls of African penguin chicks during their first month of life. This type of research can constitute a useful resource for the use of individual acoustic allometry as a conservation and early diagnosis tool for this species and for management within the structures where penguins are rescued, managed and protected.

Il pinguino africano (Spheniscus demersus) è una specie a rischio di estinzione inclusa nella lista rossa IUNC. Comprenderne la biologia comportamentale è utile per favorire la conservazione di questo uccello marino, che utilizza la comunicazione vocale come mezzo fondamentale di interazione sociale. L'obiettivo di questa tesi, attraverso la raccolta di dati sulle vocalizzazioni (begging calls) dei pulcini di pinguino africano presso il SANCCOB (centro di soccorso situato a Cape Town, Sud Africa), è quello di esaminare le variazioni della frequenza fondamentale (f0), al fine di valutare la presenza di allometria acustica durante lo sviluppo ontogenetico. L'allometria acustica esplora come le vocalizzazioni degli animali siano legate a un rapporto diretto con la loro dimensione corporea: secondo questo principio, per i mammiferi terrestri quanto più grande è l'animale, tanto minore è la frequenza fondamentale dei suoi richiami. La produzione della vocalizzazione inizia con la vibrazione di una membrana chiamata membrana timpaniforme mediale (MTM) situata nella siringe, l'organo vocale responsabile della produzione del suono negli uccelli, che ne determina la frequenza fondamentale (f0). Nello specifico, la ricerca è stata effettuata nel reparto CRU (Chick Rearing Unit) destinato ad ospitare uova e pulcini di peso inferiore a 1,5 kg. Le registrazioni delle vocalizzazioni sono state effettuate da febbraio a maggio 2023. Per l'analisi acustica e statistica dei dati sono stati utilizzati software come Excel, Praat e R. Sono stati implementati modelli misti lineari (LMM) per analizzare la relazione tra i parametri temporali e spettrali dei richiami e il peso corporeo dei pinguini. I risultati dello studio evidenziano la presenza di una solida allometria acustica in diversi parametri acustici chiave nei begging calls, rivelando in particolare una tendenza opposta tra questi e il peso corporeo. Ciò suggerisce che alcuni parametri f0 possono servire come indicatori onesti della dimensione corporea e del peso. Durante la crescita dei pinguini africani, i loro richiami tendono a mostrare frequenze fondamentali più basse, probabilmente a causa di vincoli anatomici, quindi si nota che f0 è un segnale onesto della dimensione corporea fino a 1 kg. Non è stata stabilita alcuna correlazione tra la durata delle chiamate e il peso. Ciò suggerisce che la durata del suono potrebbe non essere un parametro vocale affidabile per misurare il volume delle sacche d'aria nei richiami dei pulcini di pinguino africano durante il loro primo mese di vita. Questo tipo di ricerca può costituire un'utile risorsa per l'utilizzo dell'allometria acustica individuale come strumento di conservazione e diagnosi precoce di questa specie e per la gestione all'interno delle strutture dove i pinguini vengono salvati, gestiti e protetti.