Up-beat motion in swimming limbs: New insights into assessing movement of free-living marine vertebrates.

A new system is presented for assessing the movement of animal limbs including, after suitable calibration, quantification of limb stroke frequency and amplitude, which may be used to derive limb angular velocity and acceleration. The system is based on use of an archival unit logging data from a Hall sensor, itself set to sense magnetic-field strength at frequencies of up to 30 Hz. Typically, the Hall sensor is placed on the animal body adjacent to the limb being monitored, while a small magnet is glued to the limb. Changes in limb position result in variation of the magnetic-field strength perceived by the sensor. Captive trials were successfully performed on a harbour seal (Phoca vitulina), an Australian sea lion (Neophoca cinerea) and a hawksbill turtle (Eretmochelys imbricata), as well as on 18 free-living Magellanic penguins (Spheniscus magellanicus). The unit performed well in almost all cases, illustrating that stroke frequency was relatively invariant in any species tending, however, to be higher in smaller animals and showing that the primary variance was manifest in stroke amplitude. As an example of the utility of the system, the importance of buoyancy was demonstrated in the penguins, which had longer glide phases and lower flipper beat amplitudes at greater depths, because body air was compressed, which reduced upthrust. The small size of the system (ca. 25 g in air) makes it suitable for a wide range of marine vertebrates. Potential problems of system sensitivity, the suitability of particular recording frequencies and the value of appropriate calibration are discussed

Hankering back to ancestral pasts: constraints on two pinnipeds, Phoca vitulina & Leptonychotes weddellii foraging from a central place

Innerhalb der Familie der Pinnipedia liegt eine große inter- und intraspezifische Variabilität bezüglich der Zeiteinteilung vor, die die Tiere im Verlaufe eines Jahres an Land bzw. auf See verbringen. Daraus ergibt sich ein breites Spektrum an Entfernungen, die einzelne Robben zum Nahrungserwerb zurücklegen. Die Gründe für diese inter- und intraspezifischen Unterschiede sind jedoch nicht sofort ersichtlich. Man kann davon ausgehen, daß es sich bei Artspezifischen Strategien um ein angepasstes Verhalten handelt, das den Nahrungserwerb auf See bei gleichzeitiger Optimierung der Ruhezeit an Land maximiert. Betrachtet man die gesamte, für den Nahrungserwerb zur Verfügung stehende Zeit im Verhältnis zur Transitzeit zwischen Ruheplatz und Jagdgründen und der Zeit zwischen dem Aufenthalt an der Wasseroberfläche und in der Jagdtiefe, so spielen diese Beziehungen offensichtlich eine wichtige Rolle. Die vorgelegte Arbeit untersucht das Jagdverhalten von zwei Pinnipedier- Arten, dem Seehund Phoca vitulina und der Weddellrobbe Leptonychotes weddellii, in Bezug auf Faktoren, die die zurückgelegten Strecken und die Dauer von Jagdbeutezügen im Verhältnis zu den Ruhezeiten bestimmen. Um dieser Fragestellung gerecht zu werden, wurden methodische Fortschritte in der Telemetrietechnik entwickelt und getestet. Zur feinskaligen Analyse der Bewegungen der Tiere unter Wasser wurde das Prinzip der Koppelnavigation in einen Datenlogger (Fahrtenschreiber) inkorporiert. Anhand der aufgezeichneten Parameter galt es herauszufinden, wie viel Zeit die Tiere mit unterschiedlichen Aktivitäten verbringen und wo diese stattfinden. Um Gebiete zu identifizieren, die dem tatsächlichen Beuteerwerb dienen, wurde der Fahrtenschreiber zusammen mit einem Maul-Sensor (Inter- Mandibular Angle SENsor = IMASEN) verwendet. Die zeitliche Gliederung eines Tauchganges, zusammen mit Informationen über Schwimmgeschwindigkeit als auch frontalem und lateralem Neigungswinkel, zeigten, dass Seehunde spezifische Reise-, Erkundungs-, Nahrungssuch- und Schlaftauchgänge vollziehen. Abgesehen von den 3 Schlaftauchgängen traten sehr ähnliche Verhaltensweisen auch bei den Weddellrobben auf. Ein hohes Maß an gewundenen Bewegungen im Verlauf der Schwimmstrecke wird als Indiz für aktive Beutesuche angesehen und war bei den Seehunden am intensivsten in Gebieten mit einer Wassertiefe von mindestens 10 Metern und in einer Entfernung von mindestens 20 Kilometern von ihrem Ruheplatz zu finden. Dies stimmt mit der größten Aufenthaltsdichte überein, die damit auf wichtige Nahrungsgebiete für diese Spezies im Untersuchungsgebiet hinweist. Im Gegensatz dazu nutzten die Weddellrobben zum Nahrungserwerb die Gewässer direkt unter ihrem Ruheplatz auf dem Eis und zeigten daher keine Unterschiede in der Gewundenheit ihrer Bewegungen, die mit horizontalem Transit in Verbindung gebracht werden konnten. Basierend auf diesen Erkenntnissen kann ein Beutezugzyklus, bestehend aus einem Beutezug und nachfolgender Ruhephase, unterteilt werden in die Zeit, die mit aktiver Beutesuche verbracht wird (was nur in der Bodenphase von Jagdtauchgängen möglich ist) und ‚sonstiger’ Zeit, die sich sowohl aus der Ruhephase an Land als auch aus horizontalem und vertikalem Transit zusammensetzt. Als Maß für die Effizienz des Nahrungserwerbes wird der Quotient aus der Zeit, die mit der aktiven Nahrungssuche verbracht wird und der Dauer des Beutezugzyklus vorgeschlagen. Die invertierte Effizienz hingegen kann als ein Maß für ein zeit-bezogenes ‚Beute-Erwerbs-Verhältnis’ (‚prey-acquisition ratio’ = PAR) hergenommen werden, welches eine Aussage trifft über die nötige Beutedichte im Jagdrevier, um die in Abhängigkeit von der Entfernung zum Ruheplatz entstehenden energetischen Ausgaben zu decken. Basierend auf Daten der beiden Robbenarten wurde dieser Index (PAR) anhand eines Modells dargestellt. Untersucht wurde, in wieweit horizontaler und vertikaler Transit, der die Nähe zur Beute und deren vertikale Verteilung in der Wassersäule repräsentiert, Einfluss auf das PAR nehmen. Die Arbeit zeigt, dass effiziente Jagdgründe für Robben auf der Grundlage der tatsächlichen Beutedichte in 4 Abhängigkeit der Veränderung des PAR als Funktion der Nähe zur Beute bestimmt werden können. Die Ergebnisse machen deutlich, dass das effizienteste Verhalten für Robben darin besteht, so lange Zeit wie möglich am Stück auf See zu bleiben

Options for modulating intra-specific competition in colonial pinnipeds: the case of harbour seals (Phoca vitulina) in the Wadden Sea

Colonial pinnipeds may be subject to substantial consumptive competition because they are large, slow-moving central place foragers. We examined possible mechanisms for reducing this competition by examining the diving behaviour of harbour seals (Phoca vitulina) after equipping 34 seals (11 females, 23 males) foraging from three locations; Romo, Denmark and Lorenzenplate and Helgoland, Germany, in the Wadden Sea area with time-depth recorders. Analysis of 319,021 dives revealed little between-colony variation but appreciable inter-sex differences, with males diving deeper than females, but for shorter periods. Males also had higher vertical descent rates. This result suggests that males may have higher overall swim speeds, which would increase higher oxygen consumption, and may explain the shorter dive durations compared to females. Intersex variation in swim speed alone is predicted to lead to fundamental differences in the time use of three-dimensional space, which may help reduce consumptive competition in harbour seals and other colonial pinnipeds

Measuring Energy Expenditure in Sub-Adult and Hatchling Sea Turtles via Accelerometry

Measuring the metabolic of sea turtles is fundamental to understanding their ecology yet the presently available methods are limited. Accelerometry is a relatively new technique for estimating metabolic rate that has shown promise with a number of species but its utility with air-breathing divers is not yet established. The present study undertakes laboratory experiments to investigate whether rate of oxygen uptake (o2) at the surface in active sub-adult green turtles Chelonia mydas and hatchling loggerhead turtles Caretta caretta correlates with overall dynamic body acceleration (ODBA), a derivative of acceleration used as a proxy for metabolic rate. Six green turtles (25–44 kg) and two loggerhead turtles (20 g) were instrumented with tri-axial acceleration logging devices and placed singly into a respirometry chamber. The green turtles were able to submerge freely within a 1.5 m deep tank and the loggerhead turtles were tethered in water 16 cm deep so that they swam at the surface. A significant prediction equation for mean o2 over an hour in a green turtle from measures of ODBA and mean flipper length (R2 = 0.56) returned a mean estimate error across turtles of 8.0%. The range of temperatures used in the green turtle experiments (22–30°C) had only a small effect on o2. A o2-ODBA equation for the loggerhead hatchling data was also significant (R2 = 0.67). Together these data indicate the potential of the accelerometry technique for estimating energy expenditure in sea turtles, which may have important applications in sea turtle diving ecology, and also in conservation such as assessing turtle survival times when trapped underwater in fishing nets

Com l'efecte Hall explica com cacen les foques de Weddell

Sense resu

Monitoring jaw movements: A cue to feeding activity

We investigated the potential of a recently-developed data logger that monitors jaw movements using a magnet/Hall sensor combination to identify features that characterize prey ingestion. Experiments were conducted on eleven captive animal species of mammals, birds and turtles, with carnivorous and herbivorous feed- ing habits, exploiting either marine or terrestrial environments. Following calibra- tion, the timing of prey ingestion was accurately detected in all instances but food manipulation prior to swallowing led to a large interspecific variability in jaw opening angle over time. Pros and cons of the system are given together with an assessment of the applicability of such a tool for ecological studies on free-ran- ging animals. Overall, the system proved promising for estimation of the quanti- ty and quality of the food