Università degli Studi di Pisa
Dipartimento di Biologia
Corso di Laurea Magistrale in Biologia Marina
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Uso del Comportamento Anticipatorio come
indicatore di interesse e benessere nel tursiope
(Tursiops truncatus) in ambiente controllato
Tesi di Laurea di:
Stefano Bigiani
Relatore interno: Prof. Paolo Luschi
Relatore esterno: Dott.ssa. Cristina Pilenga
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INDICE
Riassunto………. 2
Abstract……… 3
1. Introduzione……….. 4
1.1. Benessere in ambiente controllato…...………. 4
1.2. Comportamento anticipatorio………... 8
2. Scopo della tesi………. 14
3. Materiali e metodi………. 16
3.1. Tursiope…….……… 16
3.2. Informazioni generali……… 18
3.3. Prima fase: Studio dell’interesse per oggetti differenti………. 21
3.4. Seconda fase: Studio del comportamento anticipatorio……….. 25
3.5. Analisi dei dati……… 31
4. Risultati………. 34
4.1. Interesse verso oggetti differenti...………... 34
4.2. Comportamento anticipatorio………...……… 38
5. Discussione………... 58
6. Conclusione………. 67
7. Riferimenti bibliografici………. 68
RIASSUNTO
Il benessere degli animali è un concetto tanto importante quanto difficile da inquadrare. Autori e organizzazioni ne propongono diverse definizioni le quali si riferiscono a fattori di varia natura (comportamentali, fisiologici ecc.). La molteplicità di questi fattori ha portato allo sviluppo di numerose tecniche per la sua valutazione. Il comportamento anticipatorio, ovvero lo studio di quei comportamenti messi in atto da un animale per prepararsi ad un evento previsto, è una delle nuove tecniche per la valutazione del benessere.
In questa tesi ho verificato se il comportamento anticipatorio, misurato come aumento di attenzione per l’ambiente esterno, consenta di discriminare differenti livelli di interesse all’interno dello stesso evento.
A tale scopo ho condotto uno studio sul tursiope (Tursiops truncatus) diviso in due fasi. Nella prima ho studiato l’interesse degli esemplari per oggetti differenti stabilendo quali fossero di alto e quali di basso interesse. Ho quindi creato un evento: l’introduzione di oggetti in vasca, diviso in due livelli di interesse in base al tipo di oggetto fornito. Nella seconda fase ho addestrato gli animali ad associare l’arrivo dei due tipi di oggetti con la presenza di segnali visivi differenti. Ho infine misurato l’intensità del comportamento anticipatorio nei 5 minuti tra la presentazione di un segnale e l’arrivo degli oggetti corrispondenti.
I risultati sul tempo di anticipazione di ogni animale sono stati analizzati mediante modello lineare generalizzato a effetti misti col quale ho potuto constatare come gli animali anticipino maggiormente l’arrivo di oggetti di alto interesse rispetto a quelli di basso e come il sesso, l’età ed il sottogruppo degli individui influiscano sull’anticipazione.
Infine ho valutato l’efficacia di due nuove tecniche per lo studio del comportamento anticipatorio, una che non richiede il periodo di addestramento ed una che misura l’intensità dell’anticipazione come entità dell’avvicinamento verso il punto di introduzione degli oggetti. Ho poi confrontato i risultati di queste due tecniche con quelli ottenuti in precedenza e ho potuto stabilire che entrambe consentono di discriminare differenti livelli di interesse all’interno dello stesso evento.
I risultati di questo studio evidenziano la capacità del comportamento anticipatorio di discriminare differenti livelli di interesse all’interno dello stesso evento. Questo risultato, arricchito dall’utilizzo di due nuove tecniche, può essere utile nell’ottica di futuri protocolli per la valutazione del benessere basati, o comprendenti, il comportamento anticipatorio.
ABSTRACT
Anticipatory behavior describes the actions taken to get prepared for an upcoming event. Some studies show the possibility to use this behavior as welfare indicator for animals under human care.
In this thesis I tested whether the anticipatory behavior can be used to distinguish different levels of interest within the same event.
I started by measuring the interaction time of seven dolphins (Tursiops truncatus) with nineteen objects; among these, I chose those inducing highest level of interest (HLI) and those inducing lowest level of interest (LLI) in the animals. This way the event (interaction with objects) was divided into two levels of interest according to the objects I gave to the dolphins. I therefore studied the anticipatory behavior in response to the arrival of the two different types of objects with three different techniques.
The first technique, called "Main technique", has already been tested in other studies and is based on a Pavlovian paradigm. I trained dolphins to associate the arrival of different objects with different visual signals; then I measured the anticipatory behavior as time spent in attention behaviors during the five minutes from the beginning of the signal to the delivery of the objects.
The second technique, called "Fast technique", differs from the main one because it does not need a training period: for this reason, it is faster than the main one.
The third technique, called "Spatial technique", differs from the main one because it uses spatial behavior instead of attention behavior to measure the anticipation. By using a generalized linear mixed model, I analyzed data obtained with the three techniques and I found that time spent in anticipatory behavior was always significantly larger before the arrival of objects with HLI as compared to LLI. Therefore, anticipatory behavior can be used to discriminate between two levels of interest within the same event. In addition, both Fast and Spatial techniques were found to be appropriate to measure this behavior. These data indicate that anticipatory behavior can be exploited for defining procedures to evaluate animal welfare.
1. INTRODUZIONE
1.1 Benessere in ambiente controllato
Quado si compiono studi sugli animali è possibile lavorare con esemplari selvatici o in ambiente controllato. Queste due categorie presentano differenti vantaggi e svantaggi. Ad esempio i lavori di campo hanno il vantaggio di comprendere al loro interno tutte le interazioni con i fattori naturali che riguardano una determinata specie. Per questo motivo sono particolarmente utili negli studi sulle interazioni intra e infra specifiche, negli studi sugli effetti antropici e negli studi di etologia ed ecologia descrittiva. L’impossibilità o la grande difficoltà nell’isolare variabili ambientali, la bassa possibilità di modificare l’ambiente e di agire direttamente sugli animali costituiscono alcuni degli svantaggi che limitano le possibilità di studio nei lavori di campo. Questi stessi svantaggi costituiscono a loro volta i punti di forza dei lavori con animali in ambiente controllato. In ambiente controllato è infatti possibili mantenere costanti alcuni variabili ambientali e farne variare altre, modificare l’ambiente e sottoporre agli animali nuovi stimoli per studiarne le risposte comportamentali. Non di minor importanza è la possibilità del ricercatore di addestrare gli animali a svolgere esercizi e fare associazioni tra eventi utili al fine della ricerca. In ambiente controllato, inoltre, gli animali sono abituati alla presenza e all’interazione con le persone, è quindi possibile svolgere lavori che richiedono costanza di interazione difficilmente applicabili con gli esemplari selvatici. Infine, in questo tipo di studi si ha una forte riduzione del costo economico e di tempo necessario nei lavori di campo per localizzare e interagire con gli animali. Per questi motivi gli studi in ambiente controllato rappresentano un importante strumento per ricerche di etologia, ecologia, tossicologia, fisiologia ecc.
Un aspetto fondamentale per poter lavorare con animali in ambiente controllato è il mantenimento e la determinazione del loro benessere. Organizzazioni come
l’American Veterinary Medical Association (AVMA) e l’Association of Zoos and Aquariums (AZA) sono formate dall’unione di centri veterinari e giardini zoologici che
si prefissano il compito di stabilire i criteri di misurazione del benessere. Tuttavia, sebbene il benessere animale sia un concetto intuitivo che comprende al suo interno valutazioni veterinarie, fisiologiche, comportamentali, mentali ecc., definirlo in maniera chiara, e stabilire quali siano le caratteristiche che lo contraddistinguono, non è altrettanto facile, tanto che ancora oggi non ne esiste una definizione comunemente accettata (Kagan et al., 2015). Per questo motivo molte organizzazioni hanno elaborato la propria definizione, nella Tabella 1 (Paul-Murphy & Molter, 2019) sono riportate le definizioni di benessere fornite da alcune delle principali strutture.
TABELLA 1. Definizione di benessere di alcune delle principali organizzazioni di zoo e
aquari (Paul-Murphy & Molter, 2019). American College
of Animal Welfare (ACAW)
Il benessere degli animali si riferisce allo stato dell'animale. La valutazione del benessere include la considerazione della salute,
del comportamento e della funzione biologica dell'animale. American
Veterinary Medical Association
(AVMA)
Benessere significa salute mentale e fisica complessiva; proteggere il benessere di un animale significa provvedere ai
suoi bisogni mentali e fisici. Association of
Zoos and Aquariums (AZA)
Il benessere degli animali si riferisce agli stati fisici, mentali ed emotivi di un animale per un periodo di tempo, ed è misurato su
un continuum dal buono al cattivo. World
Organisation for Animal Health
(OIE)
Benessere degli animali significa come un animale sta affrontando le condizioni in cui vive. Un animale è in buono stato di benessere se (come indicato dalle prove scientifiche) è
sano, ben nutrito, sicuro, capace di esprimere un
comportamento innato, e se non soffre di stati spiacevoli, come il dolore, la paura e angoscia.
La mancanza di uniformità nella definizione di benessere non riguarda solo le organizzazioni ricordate, ma si ritrova anche nei singoli lavori scientifici in cui autori diversi descrivono il benessere in maniera diversa. Broom (1986), ad esempio, descrive il benessere di un individuo come il suo stato nel tentativo di far fronte all’ambiente, mentre secondo Sprjiet et al. (2001) “il benessere è l’equilibrio tra esperienze e/o stati affettivi positivi (ricompensa, soddisfazione) e negativi (stress), equilibrio che varia dal buono al cattivo benessere”. Altri ricercatori definiscono il benessere come la capacità di un animale di far fronte fisiologicamente, comportamentalmente, mentalmente ed emotivamente all’ambiente chimico/fisico e sociale (Gonyou, 1993; Fraser, 2008).
Il dibattito sulla formulazione di una definizione corretta e comunemente accettata di benessere è arricchito dall’utilizzo di alcuni termini come la parola anglosassone
well-being (Broom, 1991; Dawkins, 1990; Fraser, 2009) alla quel viene attributo un
significato che la distingue sostanzialmente dal termine welfare (benessere). “Con
welfare si intende la capacità dell’animale di far fronte al suo ambiente fisico e sociale
autori diversi propongono differenti definizioni. Vaicekauskaite et al. (2018), ad esempio, in contrasto con la definizione di Delforu e Beyer sopra citata, descrivono con il termine welfare la salute fisica mentre con well-being la salute psicologica degli animali.
Il benessere in termini generali è quindi un concetto che fa riferimento allo stato dell’animale, “stato” che può essere declinato in varie chiavi di lettura: fisiologiche, comportamentali, mentali ecc. (Clegg et al., 2015; Clegg & Delfour, 2017). Da queste declinazioni dipendono poi i criteri e le tecniche per la sua quantificazione.
La “scienza del benessere” si occupa dello studio dei meccanismi e dei processi alla base del benessere dell’animale al fine di determinare criteri e sviluppare protocolli di valutazione. La Tabella 2 riporta alcune delle principali tecniche impiegate per misurare il benessere degli animali ed evidenzia come non ci sia uniformità: ricercatori ed associazioni diverse propongano criteri e tecniche di misurazione differenti (Paul-Murphy & Molter, 2019). La molteplicità nelle tecniche per la valutazione del benessere, sebbene in parte dovuta alla mancanza di una definizione chiara e comunemente accettata, riflette principalmente l’attenzione data ai vari “stati” dell’animale. Esistono infatti tecniche che valutano il benessere sulla base del comportamento (Mason & Latham, 2004; Held & Spinka, 2011), altre che lo valutano sulla base di parametri fisiologici (Serra et al., 2018) ed altre ancora che cercano di mettere assieme parametri comportamentali e fisiologici (Young et al., 2012; Etim et
al., 2013; Clegg et al., 2015). Whitham e Wielebnowskil (2013) e Clegg e Delfour
(2017) propongono una rassegna di tecniche e criteri di varia natura (comportamentali, fisiologici ecc.) evidenziando da un lato la vastità e la complessità di questo ambito della ricerca e dall’altro la necessità dell’integrazione di tecniche differenti al fine di poter compiere una valutazione efficace del benessere.
All’interno di questo quadro la valutazione del comportamento anticipatorio rappresenta una delle tecniche più recenti per determinare lo stato di benessere degli animali e non è ancora pienamente sviluppata (Whitham & Wielebnowskil, 2013; Clegg & Delfour, 2017). Negli ultimi anni sono stati condotti numerosi studi (Spruijt et
al., 2001; Van der Harst et al., 2003a, 2003b; Boissy et al.,2007; Van der Harst &
Spruijt, 2007; Zimmerman et al., 2011; Clegg et al., 2018) per capirne i meccanismi e valutarne la possibilità di impiego nei protocolli di valutazione del benessere.
TABELLA 2. Tecniche per la misurazione del benessere (Paul-Murphy & Molter, 2019). (AVMA): Otto principi integrati per lo sviluppo e la valutazione delle politiche, delle risoluzioni e delle azioni relative al benessere degli animali
1. L'uso responsabile degli animali per scopi umani, come compagnia, cibo, fibre, attività ricreative, lavoro, istruzione, mostre e ricerche condotte a beneficio degli uomini e degli animali, è coerente con il
giuramento del veterinario.
2. Le decisioni riguardanti la cura, l'uso e il benessere degli animali devono essere prese bilanciando le conoscenze scientifiche e il giudizio professionale tenendo conto dei valori etici e sociali. 3. Agli animali devono essere forniti acqua, cibo, adeguata manipolazione, assistenza sanitaria e un ambiente appropriato per la loro cura e il loro utilizzo, con una considerazione attenta della loro biologia e
comportamento tipici della specie.
4. Gli animali dovrebbero essere curati in modi che riducano al minimo paura, dolore, stress e sofferenza. 5. Le procedure relative alla custodia, alla gestione, alle cure e all'uso degli animali dovrebbero essere
continuamente valutate e, quando indicato, raffinate o sostituite.
6. La conservazione e la gestione delle popolazioni animali dovrebbero essere umane, socialmente responsabili e scientificamente prudenti.
7. Gli animali devono essere trattati con rispetto e dignità per tutta la vita e, se necessario, provvedere a una morte umana.
8. La professione veterinaria deve continuamente sforzarsi di migliorare la salute e il benessere degli animali attraverso la ricerca scientifica, l'istruzione, la collaborazione, la difesa e lo sviluppo di legislazione
e regolamenti.
Modello delle cinque liberà
1. Libertà dalla fame e dalla sete grazie al pronto accesso all'acqua dolce e una dieta per mantenere la salute e il vigore.
2. Libertà dal disagio fornendo un ambiente appropriato che includa un riparo e una comoda area di riposo.
3. Libertà dal dolore, lesione o malattia mediante prevenzione o diagnosi e trattamento rapidi. 4. Libertà di esprimere un comportamento normale fornendo spazio sufficiente, strutture adeguate e
compagnia della stessa specie animale.
5. Libertà dalla paura e dall'angoscia assicurando condizioni e trattamenti che evitino la sofferenza mentale.
Benessere animale
1. Necessità di un ambiente adatto. 2. Necessità di una dieta adeguata.
3. È necessario essere in grado di mostrare modelli di comportamento normali. 4. Necessità di compagnia o di essere separati da altri animali. 5. Necessità di essere protetti da dolore, sofferenza, lesioni e malattie Modello dei
cinque domini
Il benessere degli animali è suddiviso in domini fisici e funzionali (nutrizione, ambiente, salute fisica, comportamento) e dominio mentale (esperienze negative e positive). Sia le condizioni interne che quelle esterne danno luogo a esperienze negative (avverse) e positive (piacevoli) soggettive, i cui effetti integrati
danno origine allo stato di benessere dell'animale. Piramide della
gerarchia dei bisogni di
Maslow
Il benessere degli animali dovrebbe essere diretto verso le categorie più alte della piramide del benessere di Maslow. Il fondo della piramide comprende i requisiti fondamentali per la sopravvivenza, compresi i bisogni fisiologici di protezione, acqua e igiene, come inteso attraverso l'esperienza e la scienza. Il centro
della piramide include le esigenze di salute fisica e di sicurezza degli animali. La parte superiore della piramide comprende le attività più varie e complesse legate al benessere, come i bisogni sociali, la stimolazione mentale e la scelta. Questa piramide, quando tutte le parti sono raggiunte, si traduce in un
animale che conserva e incoraggia le abilità naturali.
Opportunità di prosperare
1. Opportunità per una dieta equilibrata: acqua fresca e una dieta specifica, specifica per la propria specie, saranno fornite in un modo che garantisca piena salute e vigore, sia comportamentale che fisica. 2. Opportunità di auto-mantenimento: un ambiente appropriato che includa substrati specifici per specie e
rifugio che incoraggiano le opportunità di auto-mantenimento.
3. Opportunità per una salute ottimale: fornire ambienti di supporto che aumentano la probabilità di individui sani nonché una rapida diagnosi e trattamento di lesioni o malattie.
4. Opportunità di esprimere comportamenti specifici delle specie: saranno forniti spazi di qualità e appropriati raggruppamenti sociali che incoraggino comportamenti specifici delle specie a frequenze naturali e di un'adeguata diversità rispondendo alle esigenze sociali e di sviluppo di ciascuna specie nella
collezione.
5. Opportunità di scelta e controllo: fornire le condizioni in cui gli animali possono esercitare il controllo e fare scelte per evitare sofferenza e angoscia e rendere il comportamento significativo.
1.2 Comportamento Anticipatorio
Il comportamento anticipatorio è descritto da Spruijt et al., (2001) in termini di “risposte suscitate da stimoli di ricompensa che conducono e facilitano il comportamento di consumo”. Clegg et al., (2018) definiscono il comportamento anticipatorio come le “azioni intraprese per prepararsi ad un evento imminente”. Anticipare uno stimolo, o un evento, significa quindi mettere in atto un insieme di comportamenti con lo scopo di prepararsi al suo inizio e facilitare la successiva interazione con esso. Come evidenziato da Spruijt et al., (2001), e poi ripreso in altri lavori (Zimmerman et al., 2011), questo comportamento si manifesta sia in presenza di un evento positivo che in presenza di uno negativo; in questo ultimo caso però la preparazione non è volta a facilitare l’interazione con lo stimolo, bensì a evitarlo. Entrambe le definizioni presuppongono la capacità di capire in anticipo il verificarsi di un evento. A tal scopo l’animale può associarne l’inizio con un particolare momento della giornata o con un segnale specifico.
In ambiente controllato l’attività degli animali è regolata da una routine giornaliera flessibile. Nella Tabella 3 è riportata a titolo d’esempio la routine giornaliera per i tursiopi ospiti nel parco Zoomarine (Roma) durante il periodo di apertura al pubblico.
TABELLA 3. Routine giornaliera dei tursiopi del parco Zoomarine durante il periodo di
apertura al pubblico.
ZOOMARINE ROUTINE GIORNALIERA
ORA ATTIVITÀ
9.00 Sessione comportamenti di welfare/medici 10.00 Sessione di addestramento
11.00 Programmi educativi per il pubblico 12.15 Sessione di dimostrazione 14.00 Programmi educativi per il pubblico 15.00 Sessione di addestramento 16.00 Sessione di addestramento
La successione temporale degli eventi e la presenza di segnali ricorrenti che precede ciascuno di essi, come la presenza di veterinari a bordo vasca prima delle sessioni mediche o la preparazione degli addestratori e la musica prima dell’inizio di una sessione di dimostrazione, forniscono stimoli con cui gli animali possono capire in anticipo l’imminente verificarsi di un evento e mostrare il comportamento anticipatorio.
L’alimentazione degli animali in ambiente controllato, ove questa si verifichi ad orari prestabiliti e costanti, fornisce un ottimo esempio della capacità di associare l’arrivo del cibo, e più in generale l’inizio di un evento, con un particolare momento della giornata. In tal senso la letteratura scientifica conta numerosi esempi (Mistlberger 1994; Waitt & Buchanan-Smith 2001; Ulyan et al., 2006; Storch & Weitz, 2009). L’utilizzo di segnali correlati ad un evento per
riconoscerne l’inizio è una procedura ampiamente studiata che pone le proprie basi nei lavori di Pavlov sugli stimoli condizionati (Figura
1). Si tratta di una serie di procedure con cui
stimoli inizialmente neutri assumono un preciso significato a seguito dell’associazione con un evento e perdono così la loro neutralità (Manning & Dawkins 2015). Ad esempio il suono di un metronomo è per il cane uno stimolo neutro, tuttavia, se viene fatto suonare dopo un periodo di addestramento nel quale all’arrivo del cibo è
sempre preceduto il suono del metronomo, il cane mostrerà un aumento della salivazione. Il suono a questo punto non è più uno stimolo neutro bensì uno stimolo condizionato che in questo caso indica al cane l’arrivo del cibo. La salivazione, invece, è un riflesso condizionato, ovvero una risposta dell’animale suscitata dallo stimolo dopo che è stata compiuta questa associazione. L’esperimento di Pavlov può essere letto in chiave di comportamento anticipatorio. Il cane infatti, a seguito dell’associazione dell’inizio di un evento (l’arrivo del cibo) con un segnale (il suono del metronomo), si prepara mostrando un comportamento (l’aumento si salivazione) che gli facilita l’interazione con l’evento; in altre parole, seguendo la definizione di Spruijt
et al., (2001), l’aumento di salivazione corrisponde a “una risposta suscitata da uno
stimolo di ricompensa che facilita il comportamento di consumo”. Il condizionamento pavloviano rappresenta quindi la base e la principale tecnica per lo studio del comportamento anticipatorio in ambiente controllato, dove un animale o associa spontaneamente segnali dell’ambiente con l’inizio di un evento o, tramite un periodo di addestramento, viene addestrato ad associare segnali artificiali (introdotti dall’operatore) con l’inizio di un evento. Tramite il condizionamento pavloviano, quindi, il ricercatore può indurre la manifestazione del comportamento anticipatorio nell’animale e studiarne i meccanismi d’azione.
Spruijt et al., (2001), riassumendo i risultati di alcuni studi (Van den Berg, 1999, Van Figura 1. Vignetta sui riflessi condizionati.
comportamento esplorativo rappresenti la principale manifestazione dell’anticipazione. Lavori successivi hanno confermato tale osservazione (Van der Harst et al., 2003a, 2003b; Boissy et al., 2007; Van der Harst & Spruijt, 2007; Zimmerman et al., 2011; Clegg et al., 2018). L’aumento di attenzione per l’ambiente esterno, in seguito all’identificazione di un segnale correlato con un evento, può essere spiegato come il tentativo dell’animale di far chiarezza sul segnale che ha individuato, o meglio, rivolgendo la propria attenzione verso l’ambiente esterno, di riconoscere altri segnali che gli permettano di verificare la correttezza della previsione ed eventualmente comprendere il modo e il tempo con cui si manifesterà l’evento previsto.
Parallelamente all’attenzione, gli animali mostrano una serie di comportamenti volti a facilitare l’interazione con l’evento: questi però non sono sempre presenti e variano a seconda della specie e dello stimolo. Ad esempio Mason e Mendl (1997) descrivono le differenze comportamentali mostrate da tre diverse specie (maiale, pollo e visone) prima dell’arrivo del cibo e indicano come causa di queste differenze in parte le diverse strutture di alimentazione e in parte la diversa natura alimentare delle specie. Specie diverse percepiscono e mostrano comportamenti differenti in risposta ad uno stesso stimolo. Il gatto ad esempio, differentemente dal ratto, non aumenta la propria attività prima dell’arrivo del cibo ma al contrario tende ad assumere comportamenti predatori tipici dei felini come la posizione d’agguato (Van den Bos et al., 2003). La natura dell’evento è un altro fattore che influisce sulla diversità di comportamenti mostrati durante l’anticipazione. Zimmerman et al., (2011) evidenziano come il gallo mostri risposte comportamentali differenti in seguito alla previsione di stimoli positivi e negativi. In particolare gli animali tendono ad avvicinarsi al punto di inizio dell’evento quando questo è positivo mentre vi si allontanano se negativo. Un’ulteriore manifestazione dell’anticipazione sta nella cessazione o riduzione di comportamenti prima dell’inizio di un evento previsto. Questa riduzione è probabilmente la conseguenza dell’esibizione dei comportamenti propri dell’anticipazione, come l’aumento di attenzione, che porta l’animale a sostituire i comportamenti mostrati prima della percezione del segnale con quelli che gli permettono di prepararsi all’evento. Jensen et al., (2013) in uno studio sul tursiope mostrano come gli esemplari studiati riducano alcuni comportamenti, come il nuoto in profondità, prima dell’inizio della dimostrazione. Waitt e Buchanan-Smith (2001) osservano una diminuzione dei comportamenti di affiliazione prima di sessioni alimentari prevedibili nel macaco orsino (Macaca arctoides).
In definitiva, per comportamento anticipatorio si intende un grande insieme di comportamenti messi in atto da un animale al fine di prepararsi ad un evento previsto.
Questo insieme contiene al suo interno due sottogruppi: i comportamenti di attenzione e i comportamenti di facilitazione. (Spruijt et al., 2001; Van der Harst et
al., 2003) Il primo sottogruppo si manifesta indipendentemente dalla specie e dalla
natura dell’evento e ha lo scopo di identificare segnali che confermino la previsione dell’animale e gli chiariscano il modo ed il tempo con cui si verificherà l’evento. Il secondo sottogruppo presenta una grande varietà di comportamenti che si manifestano in maniera dipendente dalla specie e dalla natura dell’evento. Questi comportamenti infatti hanno il compito di facilitare l’interazione dell’animale con l’evento previsto e conseguentemente variano a seconda della sua natura e di quella della specie. Infine, durante l’anticipazione, si ha la riduzione di alcuni comportamenti dovuta alla manifestazione dei due sottogruppi sopra citati.
Oggi gli studi sul comportamento anticipatorio sono volti principalmente a capirne i meccanismi al fine della messa a punto di tecniche per la valutazione del benessere di animali in ambiente controllato (Whitham & Wielebnowskil, 2013; Clegg & Delfour, 2017). Il potenziale dell’anticipazione nella valutazione del benessere risiede nella sua capacità di riflettere sia lo stato dell’animale sia ciò di cui ha bisogno (Spruijt et al., 2001). Di seguito sono riportati tre esempi di studio del benessere che hanno visto l’impiego del comportamento anticipatorio (Van der Harst et al., 2003; Zimmerman
et al., 2011; Clegg et al., 2018).
In uno studio sul ratto domestico Van der Harst et al., (2003) hanno utilizzato il comportamento anticipatorio, espresso come aumento dell’attenzione per l’ambiente esterno, per valutare lo stato di benessere di animali tenuti in due condizioni differenti. Gli esemplari del primo gruppo erano tenuti in gabbie standard mentre quelli del secondo in gabbie arricchite con tunnel e altre strutture. Dopo un periodo di addestramento, nel quale a entrambi venne fatto associare l’arrivo di una ricompensa a base di saccarosio con una combinazione di luce e suono, misurarono il comportamento anticipatorio tra il segnale e l’arrivo della ricompensa. Come ipotizzato all’inizio dello studio, i risultati mostrarono una risposta anticipatoria più forte nel gruppo tenuto in gabbie standard. Gli autori interpretarono questo risultato come la conseguenza di uno stato di stress maggiore dovuto alla condizione delle gabbie. Gli animali del primo gruppo, trovandosi in un ambiente che forniva loro meno stimoli, erano più sensibili all’arrivo della ricompensa.
Zimmerman et al., (2011) in uno studio sul gallo comune (Gallus domesticus), hanno messo in evidenza come gli individui di questa specie eseguano comportamenti anticipatori differenti in associazione a stimoli di natura differente (neutra, positiva e negativa). Rispetto ad una situazione di controllo (evento neutro) fu osservato un
sessioni con una ricompensa (evento positivo: cibo fornito agli animali) che in quelle con una punizione (evento negativo: animali bagnati con un getto d’acqua). Questi due comportamenti vennero collegati a un aumento generale dell’attenzione volta a cogliere i segnali, in questo caso uditivi, che indicavano l’arrivo del cibo o dell’acqua. L’aumento dell’attività dell’animale (numero di passi eseguiti) e l’allontanamento dalla zona di somministrazione dello stimolo furono invece associati all’evento negativo. Al contrario, una diminuzione dell’attività, un aumento del comfort e l’avvicinamento alla zona d’arrivo del cibo vennero collegati all’evento positivo (Zimmerman et al., 2011).
Clegg et al., (2018) hanno misurato le differenze nell’anticipazione, espresse come variazioni dello stato di vigilanza, da parte di un gruppo di sei tursiopi (Tursiops
truncatus) in relazione a tre stimoli differenti: neutro (controllo), fornitura di giochi e
interazione con addestratori. Successivamente hanno registrato il grado di partecipazione ad ognuna delle tre situazioni valutando l’esistenza di una correlazione con l’anticipazione. I risultati dell’esperimento confermarono l’ipotesi di una correlazione positiva tra i due fattori: l’interazione con addestratori aveva visto una maggior partecipazione e una maggior anticipazione; al contrario, per la fornitura di giochi si erano verificati livelli più bassi di entrambi ma comunque significativamente più alti rispetto al controllo. Con questo studio gli autori hanno evidenziato come l’interesse per un dato evento, misurato come grado di partecipazione a esso, sia correlato al livello di anticipazione (Clegg et al., 2018).
Da questi studi emerge come il comportamento anticipatorio possa essere utilizzato per valutare lo stato di benessere di un gruppo di animali, per determinare la natura positiva o negativa di uno stimolo che li riguarda e per valutare l’interesse che nutrono per un evento.
Per la valutazione del benessere può essere utile conoscere quanto un evento interessi ad un animale. Un brusco e significativo aumento o diminuzione d’interesse nei confronti di uno stimolo può indicare differenti stati di malessere (Van der Harst
et al., 2003). Ad esempio nel tursiope l’interesse per il gioco è stato correlato a
situazioni di benessere (Delfour & Beyer 2011), conoscere il livello d’interesse che un animale nutre nei confronti di uno stimolo in condizioni di salute e monitorarne eventuali variazioni, può quindi essere un utile strumento per una valutazione generale dello stato dell’animale. Anche nell’ambito della promozione del benessere può risultare utile conoscere l’interesse dell’animale per uno stimolo. L’arricchimento ambientale, ad esempio, è uno strumento ampiamente utilizzato per promuovere il benessere in ambiente controllato (Delfour & Beyer 2011). Consiste nell’utilizzo di
comportamenti; tuttavia, affinché abbia effetto è necessario sapere quali oggetti sono d’interesse, e quindi efficaci, e quali non sono d’interesse e quindi non efficaci (Neto et al., 2016).
Essere capaci di discriminare tra stimoli positivi e negativi permette sia di valutare la natura di nuovi eventi a cui si vuole esporre gli animali, sia di rimuovere o rendere positivi eventi negativi a cui gli animali sono già sottoposti. Riconoscere la natura degli stimoli gioca quindi un ruolo fondamentale nella valutazione e determinazione del benessere. L’insieme di questi risultati, sebbene mostri le potenzialità del comportamento anticipatorio negli studi di valutazione del benessere, evidenzia un’ambiguità nell’interpretazione dei risultati. Infatti, l’attenzione per l’ambiente esterno, il parametro maggiormente utilizzato per quantificare l’anticipazione, anche se permette di determinare l’interesse per eventi differenti non è correlata con la natura degli eventi. Non è quindi possibile utilizzare i comportamenti di attenzione per valutare la positività o negatività di uno stimolo, a tal scopo bisogna ricorre al secondo sottogruppo di comportamenti che compongono l’anticipazione: i comportamenti di facilitazione.
Viste le sue grandi potenzialità e la sua grande diffusione, il comportamento anticipatorio potrebbe rappresentare uno strumento efficace per valutare, conservare e promuovere il benessere di animali mantenuti in ambiente controllato.
2. SCOPO DELLA TESI
Il presente studio si inserisce in un contesto generale di lavori volti a valutare la possibilità di utilizzo del comportamento anticipatorio come strumento nella valutazione del benessere degli animali.
La domanda principale a cui ho cercato di rispondere è:
il comportamento anticipatorio permette di distinguere diverse gradazioni di interesse all’interno dello stesso evento?
Lo scopo di questo lavoro è quindi quello di approfondire le conoscenze sul comportamento anticipatorio e in particolare valutare il grado di correlazione tra interesse e anticipazione.
Sebbene l’efficacia del comportamento anticipatorio per studiare l’interesse sia già stata verificata, tutti gli studi effettuati fino ad ora si sono concentrati sulla discriminazione dell’interesse tra eventi differenti (Clegg et al., 2018). Con questo studio invece si vuole valutare la capacità dell’anticipazione nel discriminare differenti livelli d’interesse all’intero dello stesso evento. Ho quindi ipotizzato che variazioni di intensità nell’anticipazione, espresse come variazione dei comportamenti di attenzione, fossero correlate a diversi gradi di interesse all’interno di uno stesso evento. Un evento, infatti, può verificarsi in maniera diversa e può quindi avere effetti diversi sull’animale. L’interazione con oggetti, ad esempio, potrebbe suscitare diversi livelli di interesse a seconda del tipo di oggetti che viene fornito. Lo stesso si può ipotizzare per sessioni alimentari in cui si utilizzano cibi differenti, o sessioni di addestramento/dimostrazione nelle quali vengono richiesti all’animale comportamenti differenti.
Ho inoltre cercato di rispondere a due problemi che riguardano le modalità di studio del comportamento anticipatorio.
Il primo riguarda la necessità di addestrare gli animali ad associare uno stimolo con un evento seguendo un paradigma pavloviano. Sebbene questa sia una procedura consolidata, esso richiede tempo per la fase di addestramento. Abbiamo quindi valutato una tecnica “veloce” per la misurazione del comportamento anticipatorio che non richiede la fase di condizionamento e che di conseguenza risulta essere molto più rapida rispetto alla tecnica principale (tecnica con condizionamento pavloviano). Il secondo problema riguarda la mancanza di un parametro capace di comprendere al suo interno la natura (positiva o negativa) di un evento e il grado di interesse dell’animale. Infatti, l’attenzione risulta correlata con l’interesse dell’animale ma non
l’intensità del comportamento anticipatorio come intensità dello spostamento dell’animale rispetto alla posizione di inizio dell’evento. Ho quindi ipotizzato che maggiore è lo spostamento verso il punto di inizio, maggiore è l’interesse dell’animale per quell’evento che è percepito positivamente. Al contrario maggiore è l’allontanamento dal punto di inizio, maggiore è l’interesse per quell’evento, percepito negativamente.
Allo scopo di verificare l’efficacia delle due nuove tecniche, ho poi confrontato i loro risultati con quelli ottenuti con la tecnica principale.
Una risposta positiva alle ipotesi formulate permetterebbe quindi di conoscere più a fondo le potenzialità dell’anticipazione e fare un passo avanti verso il suo utilizzo come strumento per la valutazione del benessere.
3. MATERIALI E METODI 3.1 Tursiope PHYLUM Chordata CLASSE Mammalia ORDINE Cetacea SOTTORDINE Odontoceti FAMIGLIA Delphinidae GENERE Tursiops
Con il termine Tursiope si identifica uno dei generi della famiglia dei delfinidi. Per lungo tempo la comunità scientifica ha dibattuto sul numero di specie comprese all’interno del genere Tursiops. La difficoltà di stabilire il numero esatto di specie appartenente a questo genere risiede nelle caratteristiche di questi animali che presentano un'ampia distribuzione spaziale e variazioni nei caratteri morfologici (Moller & Beheregaray, 2001). Per questi motivi nel corso della storia sono state descritte diverse specie e sottospecie che però non si sono rivelate tali. Moller e Beheregaray (2001) riportano l’esempio di Tursiops gillii, Tursiops nuuanu e Tursiops
gephyreus, un tempo considerate specie a sé stanti che oggi sono raggruppate
all’interno del Tursiops truncatus.
Grazie a recenti tecniche di analisi genetiche e molecolari (Le Duc et al., 1999; Wells & Scott, 2009) è stato possibile a fare chiarezza sull’abbondanza di specie e come riportano Charlton-Robb et al., (2011) oggi ne vengono riconosciute solamente tre: il
Tursiops truncatus (Montagu, 1821), il Tursiops aduncus (Ehrenberg, 1832) ed il Tursiops australis (Charlton-Robb, 2011). T. truncatus dei tre è la specie più diffusa e
si ritrova in tutti i mari del mondo fatta eccezione per quelli polari (Notarbartolo di Sciara e Demma, 2004). T. aduncus e T. australis invece hanno areali molto più limitati: T. aduncus abita le acque costiere dell'oceano Indiano, dell’Indo-Pacifico e del nord dell'Australia (Rice, 1998). T. australis invece si ritrova unicamente nelle acque costiere e lagunari del Sud-Ovest dell'Australia (Charlton-Robb, 2011).
Hanno una dimensione media del corpo che varia tra i 2,5-3 m di lunghezza per un peso di 300-350 kg. I neonati, che alla nascita sono lunghi circa 1 m e pesano intorno ai 15-20 kg, vengono partoriti dopo 12 mesi di gestazione. Per i sei mesi successivi rimangono a stretto contatto con la madre che li allatta fino alla fine del sesto quando iniziano a nutrirsi di pesce. Lo svezzamento completo avviene intorno a metà del secondo anno di vita, e comunque prima della nascita del piccolo successivo. La vita media di un tursiope è di 30 anni e la maturità sessuale viene raggiunta verso il decimo
anno di vita dalle femmine e tra il decimo e il tredicesimo dai maschi (Notarbartolo di Sciara e Demma, 2004).
I tursiopi presentano una particolare struttura sociale nota come a fissione-fusione (Wῢrsig & Wῢrsig, 1977) caratterizzata da gruppi in costante mutamento, con rotture temporanee (fissione) e successiva formazione (fusione) di nuovi sottogruppi. Il meccanismo di fissione-fusione è guidato principalmente dall’età e dal sesso degli individui. Raggiunta l’indipendenza dalla madre, infatti, i piccoli di entrambi i sessi si separano dall’unità familiare per costituire un gruppo misto di giovani. Alla maturità sessuale, le femmine lasciano il gruppo per andare ad unirsi ad una unità famigliare (solitamente quella delle loro madri) dove rimangono per il resto della vita. I maschi invece formano alleanze, di due o pochi più individui. (Notarbartolo di Sciara e Demma, 2004). Secondo Wells et al., (1980) si possono distinguere due gruppi: i primari, formati da piccole unità di individui che rimangono associati per lunghi periodi e i secondari, che invece sono formati dall’aggregazione temporanea di gruppi primari. Esistono poi quattro strutture di unità che si possono formare: madre-piccolo, giovani, bande di femmine e maschi adulti (Pryor & Norris, 1991). La prima unità è costituita dall’associazione di madri e piccoli per un periodo che va oltre il tempo si svezzamento di questi e può durare anche 8 anni, fino alla nascita di un nuovo piccolo (Greiler et al., 2003). Il gruppo dei giovani è formato invece dai piccoli svezzati che hanno lasciato le madri e che si uniscono con individui di età simile. I gruppi di femmine sono spesso formate da esemplari imparentati che formano gruppi stabili di piccole dimensioni (Pryor & Norris, 1991). Spesso questi gruppi presentano al loro interno anche i piccoli. Infine il gruppo dei maschi adulti si forma sull’alleanza di due o pochi individui i quali rimangono assieme per tutta la vita e possono unirsi temporaneamente con altri gruppi di maschi per scopi alimentari, riproduttivi o di difesa del territorio (Connor et al., 2000).
Al tursiope vengono riconosciute notevoli abilità cognitive (Güntürkün, 2014) che vanno dalla coscienza di sé (Reiss & Marino, 2001, Dibble et al., 2017) fino alla presenza di una forma di “cultura” trasmessa da generazione a generazione (Krutzen
et al., 2015). Queste capacità unite all’abilità di apprendere nuovi comportamenti e
di utilizzare oggetti hanno fatto del tursiope una specie fortemente studiata e rappresentata in acquari e giardini zoologici.
3.2 Informazioni generali
Lo studio si è svolto presso il giardino zoologico di Zoomarine (Roma), che è stato aperto nel 2005 e si estende su una superficie di circa 40000 m², ospitando numerose specie differenti tra cui il tursiope.
Questo studio si è concentrato su 7 dei 10 esemplari attualmente presenti nel parco. La Figura 2 riporta le caratteristiche degli esemplari studiati.
Le fasi di osservazione, addestramento e campionamento sono durate in totale sei mesi, divisi in due periodi da tre ciascuno: Marzo – Maggio 2018 e Ottobre – Dicembre 2018. Tutte le attività di ricerca si sono svolte nei giorni di chiusura del parco per avere maggior concentrazione nello studio. (Figura 3).
Durante tutto il periodo di studio i sette delfini erano parte di due sottogruppi diversi e quindi occupavano diverse vasche. La natura dei sottogruppi era variabile e non dipendente dal sesso o dall’età degli animali. Nella Tabella 4 è riportata la struttura dei sottogruppi presenti nelle varie fasi dello studio.
Figura 3. Calendario di lavoro dello studio. In bianco i giorni nei quali non sono state compiute
osservazioni. In giallo i giorni di osservazioni per la fase di studio dell’interesse per diversi oggetti. In azzurro i giorni di osservazione per lo studio del comportamento anticipatorio con la tecnica veloce. In rosso i giorni della fasi di addestramento secondo un paradigmia pavloviano e dello studio dell’interesse comprendente Leah. In verde i giorni di osservazione per la tecnica principale e la tecnica spaziale.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 MARZO APRILE MAGGIO OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE
TABELLA 4.Composizione dei sottogruppi nelle varie fasi dello studio.
FASI DELLO STUDIO GRUPPI
Interesse per oggetti diversi King; Thai; Zeus Paco; Marco; Quina Comportamento anticipatorio (tecnica veloce) King; Thai; Zeus Paco; Marco;
Quina Condizionamento Pavloviano e interesse per oggetti diversi (Leah
inclusa)
King; Thai; Zeus;
Leah; Quina Parco; Marco Comportamento anticipatorio (tecnica principale e tecnica
spaziale)
King; Thai; Zeus;
Leah; Quina Parco; Marco
La rotazione dei gruppi nelle vasche ha permesso di non considerarle come fattore discriminatorio ma ha reso necessario utilizzare varie postazioni di osservazione. Nella
Figura 4 è riportata l’immagine del delfinario con evidenziate le posizioni di
osservazione per ciascuna vasca. Tutte le posizioni di osservazione sono state scelte in modo tale che l’operatore non fosse visibile dagli animali. In tutte le fasi di lavoro le sessioni si sono svolte alla mattina tra le 10 e le 14 e hanno visto la partecipazione e la collaborazione degli addestratori. Al fine di poter analizzare i comportamenti studiati tutte le sessioni di osservazione sono state registrate mediante l’utilizzo di una videocamera GoPro Hero 5 Black e della action cam AAAmaze. Il software per lo studio del comportamento BORIS (Friard & Gamba, 2016) è stato utilizzato per esaminare le registrazioni e calcolare il tempo di manifestazione dei comportamenti studiati. Le immagini ottenute con la GoPro Hero 5 Black sono state analizzate con il software Photoshop 2018 (per maggior dettagli vedi tecnica 3). È stato inoltre impegnato il software Surfer 13 per l’elaborazione delle mappe dei conteggi.
Figura 4. Schema della disposizione delle vasche dei delfini. Nella figura è riportato il numero di ogni
vasca, lo sfondo rosso indica quelle utilizzate per le osservazioni durante lo studio, mentre lo sfondo bianco indica quelle non utilizzate. I triangoli neri rappresento i punti di osservazione. L’immagine adiacente ad ogni triangolo riporta la visuale della videocamera in quella posizione.
3.3 Prima fase: Studio dell’interesse per oggetti differenti
Al fine di poter valutare se il comportamento anticipatorio possa essere utilizzato per distinguere diversi livelli di interesse per uno stesso evento, ho iniziato dividendo un evento in due livelli di interesse.
Lo studio per l’interesse verso oggetti d’arricchimento ha il fine di determinare quali oggetti siano stimolanti per gli animali ed eventualmente possano essere adoperati in progetti d’arricchimento ambientale. Per questo motivo questi studi sono ampiamenti diffusi e contano su di un’ampia bibliografia e procedure consolidate (Delfour & Beyer, 2011; Neto et al., 2016). Inoltre il tursiope è conosciuto per essere una specie propensa al gioco e all’interazione con oggetti diversi (Delfour & Beyer, 2011; Neto et al., 2016), per cui l’interazione verso oggetti differenti rappresenta un buon caso di evento divisibile in due livelli di interesse.
Questa fase dello studio è durata circa due mesi, tra Marzo e Aprile 2018 e ha seguito la procedura già utilizzata nel lavoro di Delfour e Beyer (2011).
Ho iniziato scegliendo 19 oggetti tra i 27 comunemente utilizzati dagli animali riportati in Figura 5.
La scelta di questi oggetti è stata presa considerando la praticità di impiego durante lo studio e il diverso possibile utilizzo da parte degli animali. Per questi motivi sono stati esclusi oggetti particolarmente ingombranti, come il kayak, ed oggetti che forniscono la stessa possibilità di interazione: ad esempio le tre boe morbide (oggetto
A, B e C in Figura 5), sono state considerati come copie di un unico oggetto. La Figura
6 rappresenta i 19 oggetti impiegati nello studio.
Essendo questi oggetti già conosciuti dagli animali non è stata necessaria una fase di presentazione ma è stato possibile iniziare immediatamente le osservazioni. Nella
Figura 7 è riportata la sequenza con cui ho studiato l’interesse.
Ho iniziato scegliendo in maniera casuale 4 o 6 oggetti dai 19 utilizzati (Figura 7 in alto). Successivamente ho introdotto questi oggetti nella vasca con gli animali in modo che il loro numero fosse doppio rispetto al numero di esemplari presenti (Figura
7 centrale), lasciando quindi ai delfini
la possibilità di scegliere con quale interagire (Figura 7 in basso).
Ho registrato per 15 minuti gli animali durante le loro interazioni con gli oggetti e ho calcolato il tempo con cui ogni animale ha interagito con ciascun di essi. Per interazione si intende la manipolazione/utilizzo da parte dell’animale dell’oggetto. La diversa natura degli oggetti porta a diverse modalità di interazione:
alcuni vengono lanciati da una parte all’altra della vasca, altri spostati con il rostro ed altri con le pinne. Per questo motivo, al fine di calcolare il tempo di utilizzo nel caso di oggetti che vengono lanciati ho considerato l’interazione continua se l’animale nuota senza distrarsi (senza interagire con altri animali, esplorare la vasca, utilizzare altri
Figura 7. Schema delle procedure usate per saggiare
l’interesse degli animali. In alto: i 19 oggetti dai quali ne venivano scelti 4 o 6 in maniera casuale. Al centro: introduzione dei giochi in vasca con gli animali. In basso: osservazione degli animali durante l’interazione con i giocattoli.
Figura 6. I 19 oggetti utilizzati nello studio per la valutazione dell’interesse. In bianco il numero
oggetti) verso il punto di caduta e una volta raggiunto riprende immediatamente il contatto con l’oggetto (Figura 8).
Questa procedura è stata ripetuta una volta al giorno, per ogni sottogruppo, per un totale di 19 giorni.
La preferenza per un oggetto può essere influenzata dalla gerarchia sociale per cui è possibile che un esemplare non abbia interagito con un oggetto non perché non ne sia interessato, ma perché il dominante lo sceglieva per primo. Nella
Figura 9 è riportata la gerarchia tra gli
animali impiegati nello studio. Tale gerarchia è stata determinata da osservazioni precedenti condotte da addestratori e da biologi del parco. Al fine eliminare l’effetto della gerarchia sociale, ho valutato i risultati preliminari (vedi risultati), e ho scelto l’oggetto numero 1 come il più probabile di alto
interesse e gli oggetti numero 4, 10, 14 come i più probabili di minor interesse. ho quindi testato l’interesse verso i due tipi di oggetti (probabile alto interesse e
Figura 8. Nella figura è riportato un esempio di interazione continua con un oggetto lanciato. L’esemplare
a sinistra nelle foto, dopo aver lanciato la boa nuota senza distrarsi e una volta raggiunta riprende immediatamente l’interazione.
Figura 9. Gerarchia sociale degli animali a
Zoomarine. Più un animale è in alto maggiore è la dominanza, le figure che si sovrappongono parzialmente significano parziale dominanza.
con ciascun di essi. Differentemente dalla procedura sopra descritta, in questa fase ho fornito agli animali solo uno dei due tipi di oggetti in ogni sessione, dividendo quindi le sessioni con oggetti di probabile alto interesse da quelle con oggetti di probabile basso interesse, e introducendo in vasca un numero di copie dell’oggetto uguale al numero di animali presenti. Sono quindi state fatte 13 nuove osservazioni per ciascuno dei due tipi di oggetti.
Infine ho utilizzato un modello lineare generalizzato a effetti misti per valutare differenze nell’interesse tra i due tipi di oggetti da parte degli animali studiati.
Leah per tutti i primi tre mesi di osservazione è stata impegnata nelle cure parentali della figlia Luna (Figura 10). Per questo motivo non ha partecipato al lavoro di ricerca compiuto tra Marzo – Maggio 2018. Al fine di includerla nello studio, nel secondo trimestre di ricerca Ottobre –
Dicembre 2018, ho testato il suo interesse e quello degli altri 6 esemplari per i due tipi di oggetti replicando la procedura sopra descritta.
3.4 Seconda fase: Studio del comportamento anticipatorio
In questo lavoro il comportamento anticipatorio è stato studiato mediante tre tecniche differenti così da poterne confrontare l’efficacia e valutarne l’utilizzo in studi futuri.
Sebbene le tre tecniche siano strutturate con procedure, raccolta ed analisi dati differenti, si basano tutte su due assunti di base:
• Al fine di anticipare un evento un animale deve correlarne l’inizio con un segnale.
• L’intensità con cui un animale anticipa un evento è correlata all’interesse per esso. Diversa intensità significa diverso interesse per eventi diversi.
Le tre tecniche hanno lo stesso scopo: testare la possibilità di utilizzare il comportamento anticipatorio per distinguere differenti livelli di interesse all’interno dello stesso evento. Per questo motivo tutte e tre sono antecedenti alla fase si studio dell’interesse per oggetti diversi e fanno riferimento ai risultati di tale fase.
TECNICA 1 “PRINCIPALE”
La tecnica 1 “principale” è stata eseguita nel secondo trimestre di ricerca Ottobre – Dicembre 2018, ed è quindi temporalmente successiva alla tecnica 2 “veloce”. La procedura impiegata in questa tecnica è ampiamente diffusa negli studi sul comportamento anticipatorio (Krebsa et al., 2017; Clegg et al., 2018) ed è stata quindi utilizzata in questo lavoro come tecnica principale; una sorta di cartina tornasole per testare l’efficacia dello studio nel rispondere allo scopo primario e nel valutare la bontà delle altre due tecniche. Per questo motivo viene trattata prima delle altre due. Questa tecnica pone le proprie basi sul
condizionamento pavloviano, ovvero sulla trasformazione da parte dell’animale di uno stimolo neutro in condizionato. Ho quindi addestrato i delfini ad associare segnali visivi differenti con arrivo di oggetti di interesse differente. Nella Figura 11 sono riportati i tre segnali visivi utilizzati: il pannello nero indica l’arrivo degli oggetti di alto interesse, il pannello bianco l’arrivo degli oggetti di basso interesse mentre il
pannello bianco e nero l’arrivo di nessun oggetto. Quest’ultimo segnale è stato Figura 11. Tre segnali visivi utilizzati nello studio.
Il pannello nero rappresenta l’arrivo degli oggetti di alto interesse, quello bianco di oggetti di basso interesse e quello bianco e nero l’arrivo di nessun oggetto.
bordo vasca ad indurre comportamenti di attenzione, il parametro utilizzato per misurare l’anticipazione, ma al contrario fosse il significato del cartello a indurre la manifestazione del comportamento anticipatorio.
La fase di addestramento è durata circa due mesi, tra Ottobre e Novembre 2018. Ho iniziato mostrando agli animali un determinato segnale e mettendo gli oggetti corrispondenti immediatamente in vasca. Ho ripetuto questa procedura 1 volta al giorno, per ciascuno dei 3 cartelli, e nell’arco dei 2 mesi ho incrementando in maniera graduale il tempo tra la presentazione del segnale e l’arrivo degli oggetti, da 0 secondi fino a 5 minuti (Figura 12).
Per tutto il tempo della sessione di osservazione, dalla presentazione del segnale fino alla rimozione degli oggetti, il segnale è sempre rimasto in una posizione visibile agli
Figura 12. Presentazione degli oggetti e del segnale corrispondente agli animali (A) e manifestazione dei
due comportamenti di attenzione: spyhopping (C) e looking (B) durante i cinque minuti precedenti all’introduzione degli oggetti in vasca (D).
animali. In tutte le repliche gli oggetti sono stati rimossi dopo 5 minuti dalla loro introduzione in vasca. In questo modo alla fine della fase di addestramento il segnale, all’inizio neutro (senza significato), era stato trasformato in un segnale condizionato (con un significato preciso) e gli animali avevano messo in relazione l’arrivo di oggetti di alto interesse con la presenza del pannello nero, l’arrivo di oggetti di basso interesse alla presenza del pannello bianco e l’arrivo di nessun oggetto con la presenza del pannello bianco e nero.
Nel mese successivo, Dicembre 2018, ho misurato l’intensità del comportamento anticipatorio nei 5 minuti successivi alla presentazione del segnale. A tal scopo ho calcolato il tempo speso dagli animali in comportamenti di attenzione verso l’ambiente esterno. Nelle Figure 12 e 13 sono riportati i due comportamenti scelti: spyhopping e looking. Nello spyhopping l’animale esce dall’acqua in posizione verticale con parte del corpo, mentre nel looking l’animale nuota tenendo uno o entrambi gli occhi sopra il livello dell’acqua guardando in una direzione precisa. La scelta di questi comportamenti è stata presa in quanto già utilizzati come indicatori di attenzione in uno studio precedente sul comportamento anticipatorio nel tursiope (Clegg et al., 2018).
Questa procedura è stata ripetuta un totale di 13 giorni, nei quali agli animali sono stati presentati tutti i cartelli ogni giorno, scegliendo in maniera casuale l’ordine di presentazione. Al termine di questa fase quindi ogni animale era stato osservato 13 volte in ciascuna delle tre sessioni (alto interesse, basso interesse, controllo).
Figura 13. I due comportamenti di attenzione studiati. Nello spyhopping l’animale esce dall’acqua in
posizione verticale con parte del corpo, mentre nel looking l’animale nuota tenendo uno o entrambi gli occhi sopra il livello dell’acqua e guardando in una direzione precisa.
Infine ho utilizzando il modello lineare generalizzato a effetti misti per valutare eventuali differenze nell’intensità di anticipazione nelle 3 sessioni, nonché eventuali differenze nell’anticipazione tra individui di età e sesso differente (vedasi Figura 2 per dettagli sugli animali studiati).
TECNICA 2 “VELOCE”
La tecnica 2 “veloce” non è mai stata utilizzata negli studi sul comportamento anticipatorio tuttavia rispetto alla tecnica principale (tecnica 1) richiede un minor tempo di applicazione. La decisione di utilizzarla subito dopo la fase di studio dell’interesse nel Maggio 2018, e quindi prima dell’utilizzo della tecnica 1, è stata presa considerando le limitazioni di tempo imposte dall’arrivo dell’estate e dall’apertura del parco, che avrebbe fornito meno tempo per la fase di addestramento e raccolta dati richieste dalla tecnica 1.
Per questa tecnica non ho utilizzato particolari segnali visivi ma ho impiegato gli oggetti stessi come segnali del proprio arrivo. Ho infatti ipotizzato che la presenza a bordo vasca degli oggetti fosse sufficiente affinché gli animali ne associassero la presenza all’arrivo e quindi fornisse uno stimolo capace di indurre la manifestazione del comportamento anticipatorio. In questo modo si evita la fase di addestramento e questa tecnica risulta quindi molto più veloce della principale.
Ho iniziato posizionando gli oggetti a bordo vasca e, senza fase di addestramento, li ho lasciati in vista ai delfini per 5 minuti. Terminato il tempo li ho introdotti in acqua lasciando agli animali la possibilità di interagirvi per altri 5 minuti. Come per la tecnica 1, ho ripetuto questa procedura una volta al giorno, scegliendo in maniera casuale l’ordine delle sessioni (alto interesse, basso interesse e senza oggetti). In questo modo al termine di questa fase ogni animale era stato osservato 19 volte in ciascuna delle tre sessioni. Ho quindi analizzato le registrazioni e i dati ottenuti con allo stesso metodo impiegato nella tecnica 1. Durante la sessione di controllo (senza oggetti) ho analizzato il comportamento degli animali durante 5 minuti non preceduti dal posizionamento a bordo vasca degli oggetti. I dati sull’intensità del comportamento anticipatorio durante il controllo possono essere considerati una sorta di “rumore di fondo” in quanto misurano l’intensità dell’attenzione quando gli animali non prevedono inizio di un evento specifico.
Differentemente dalla prima tecnica ho misurato anche la direzione dell’anticipazione per cercare di capire se i comportamenti di attenzione degli animali fossero rivolti in generale verso l’ambiente esterno, ed in particolare verso la casetta degli addestratori, o specificatamente verso la posizione degli oggetti. Ho quindi misurato il tempo speso in comportamenti di attenzione verso l’ambiente esterno e verso gli
oggetti. A tal scopo ho valutato la direzione di tali comportamenti osservando la direzione dello sguardo degli animali rilevato nelle videoregistrazioni. Ho poi saggiato le differenze nel tempo speso in comportamenti di attenzione verso gli oggetti e verso l’ambiente esterno tramite un modello lineare generalizzato a effetti misti. Questa analisi si è resa necessaria per poter interpretare correttamente i risultati. Se gli animali stessero effettivamente anticipando l’arrivo degli oggetti, avrebbero dovuto ricercare nell’ambiente esterno segnali che indicassero l’introduzione di questi nella vasca, quindi avrebbero dovuto rivolgere la loro attenzione principalmente verso la casetta degli addestratori: è da questa, infatti, che gli addestratori sarebbero arrivati per introdurre gli oggetti. Al contrario se avessero rivolto la loro attenzione direttamente agli oggetti non sarebbe stato possibile affermare con certezza che stessero anticipando l’evento in quanto la loro attenzione poteva essere il frutto di una curiosità o di un tentativo di trovare un modo per prenderli.
Leah non è stata considerata per testare questa tecnica perché impegnata nelle cure materne della figlia Luna nel periodo di studio.
TECNICA 3 “SPAZIALE”
La tecnica 3 “spaziale” si differenzia dalle precedenti non per la procedura di addestramento o per i segnali utilizzati ma per la raccolta ed analisi dati. Infatti mentre nelle due tecniche sopra descritte il comportamento anticipatorio è stato misurato come tempo speso in comportamenti di attenzione, con questa tecnica ho misurato l’anticipazione analizzando il comportamento spaziale dei tursiopi. In particolare, ho cercato di capire se la variazione nella posizione del gruppo di animali all’interno della vasca sia collegata all’interesse, ed al livello di interesse, per un determinato evento. A questo scopo ho confrontato la differenza nelle posizioni occupate dagli animali nelle tre sessioni, espressa come variazione della loro distanza dal punto di inizio dell’evento (punto di introduzione degli oggetti), o meglio, come tempo trascorso dal gruppo di animali a varie distanze dal punto di introduzione degli oggetti.
Ho quindi eseguito questa tecnica nello stesso periodo della tecnica 1, una volta finita la fase di addestramento, Dicembre 2018.
Per l’analisi delle posizioni dei tursiopi, ho utilizzato la funzione “scatto in sequenza” della fotocamera GoPro Hero 5 Black per scattare una foto ogni secondo di registrazione. In questo modo al termine di ogni sessione di osservazione ho ottenuto 300 foto corrispondenti ai 300 secondi (5 minuti) trascorsi dalla presentazione del segnale all’arrivo degli oggetti. Al fine di eliminare l’effetto della prospettiva dalle
Photoshop 2018 e utilizzato il righello prospettico per misurare angolo e distanza reale, senza l’effetto della prospettiva, di ogni individuo dal punto di introduzione degli oggetti. Ho poi riportato questi due dati su un foglio di lavoro Excel.
Utilizzando la funzione del seno e del coseno ho convertito l’angolo e la distanza degli animali dal punto di introduzione degli oggetti in coordinate cartesiane X; Y, a tale scopo la posizione di inizio dell’evento, che è rimasta costante per tutto lo studio, è stata considerata come centro del piano cartesiano con coordinate 0; 0.
Ho diviso il piano cartesiano con una griglia formata da quadrati di tre metri per tre e per ogni individuo ho contato quante osservazioni fossero presenti all’intero di ognuno di essi. In questo modo ho ottenuto, per ogni animale, il numero di volte che è stato osservato in ogni quadrato. Essendo che ogni osservazione corrisponde alla posizione degli animali in una foto ed avendo scattato una foto ogni secondo di registrazione, il numero di osservazioni presenti all’interno di ogni quadrato corrisponde al numero di secondi trascorsi al suo interno dagli individui. Ho quindi ripetuto questa procedura per ognuna delle tredici repliche di ciascuna delle tre sessioni.
La percentuale di tempo trascorso a varie distanze dal punto di introduzione degli oggetti, misurata come percentuale di tempo trascorso nei quadrati, è stata utilizzata come variabile dipendente per la costruzione di modelli comprendenti l’identità degli individui come fattore casuale, il tipo di segnale, il sesso, l’età ed il sottogruppo come fattori fissi, al fine di verificare quali di questi abbiano un effetto sulla distanza degli animali dal punto di inizio dell’evento.
Infine ho cercato di creare una rappresentazione visiva del fenomeno e ho quindi costruito tre mappe dei conteggi, una per ognuna delle tre sessioni, utilizzando il software Surfer 13. A tale scopo ho inserito nel programma le coordinate centrali di ogni quadrato con associato la percentuale media di osservazioni presenti al suo interno.
3.5 Analisi dei dati
L’analisi statistica è stata effettuata mediante l’utilizzo del software del settore SPSS 25.0.
Modello lineare generalizzato a effetti misti:
“In molti programmi informatici l’analisi della varianza non prevede delle procedure specifiche ma è diventata una delle possibili opzioni dell’analisi della regressione” (Soliani, 2005). A tal fine si utilizza come variabile dipendente il parametro studiato e come variabile indipendente una variabile “dummy” con valori 0; 1; 2 ecc., ai cui valori corrisponde uno dei livelli del fattore studiato. “La variabile dummy nel più semplice dei casi (solo due livelli del fattore) può essere definita come una variabile qualitativa binaria che diventa una finta variabile quantitativa”(Soliani, 2005). L’ipotesi nulla del modello ipotizza che il coefficiente angolare della retta passante per i punti medi dei due livelli del fattore (media dei valori della variabile dipendente appartenente a ciascun livello) sia uguale a 0. Il test quindi fornisce un valore di F che quantifica lo scostamento da 0 del coefficiente angolare: più è elevato questo scostamento, maggiore sarà la differenza tra le medie dei valori presi in considerazione. Questo test è chiamato modello lineare semplice se applicato a due livelli del fattore mentre se applicato a più di due livelli prende il nome di modello lineare generalizzato. Se poi si comprendono all’interno dell’analisi l’effetto di più fattori di cui almeno uno fisso ed uno casuale allora prende il nome di modello lineare generalizzato a effetti misti (Soliani, 2005).
Questi modelli forniscono al ricercatore una serie di vantaggi pratici ben riassunti da Cunnings (2012). Con il modello a effetti misti è infatti possibile comprendere contemporaneamente numerosi fattori fissi, considerando quindi l’effetto di più variabili indipendenti sia di natura continua, come altezza ed età, che di natura categorica, come sesso e trattamento, all’interno della stessa analisi. Questi modelli offrono inoltre la possibilità di modellare la gerarchia degli effetti casuali, ovvero quegli effetti dovuti a quei fattori all’interno dello studio campionati in maniera casuale come ad esempio l’identità degli individui. La struttura del campionamento può introdurre gerarchia e quindi dipendenza tra questi fattori. Con i modelli a effetti misti è possibile includere nell’analisi la gerarchia dei dati considerando quindi la relazione tra fattori casuali (Cunnings 2012). Ulteriori vantaggi sono derivanti dal fatto che sebbene questi modelli assumano la normalità dei dati, è possibile adattarli a vari tipi di distribuzioni (Queue & Van den Bergh, 2008), e risultano poi meno sensibili a violazione delle condizioni di sfericità e omoschedasticità e alla presenza di dati
