Kune Kune Forschung

 

Das Hauptziel der Forschung mit Schweinen ist die Überprüfung der Hypothese, welche in den meisten Theorien der Evolution von Kognition implizit steckt, dass nämlich soziokognitive Fähigkeiten besonders dann sichtbar werden, wenn die Tiere a) in naturnahen Bedingungen gehalten werden und b) zu ihrer Ausübung durch geeignete, herausfordernde Bedingungen gezwungen werden.

Um diese Hypothese zu überprüfen haben wir begonnen, eine Serie von Tests durchzuführen, die in der Literatur der kognitiven Fähigkeiten von nicht-menschlichen Tieren üblich sind.

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Schweine zeigen eine Reihe von Verhaltensmerkmalen, die für soziale Komplexität typisch sind, aber als Allesfresser nur bescheidene technische Fähigkeiten.

Um die sozio-kognitiven Fähigkeiten zum Vorschein zu bringen, wollen wir Schweine testen, die in nahezu natürlichen Bedingungen leben: im Freiland geboren werden und aufwachsen, langsam wachsen, auf natürliche Weise Futter suchen und aufnehmen (grasen) und ihr ganzes Leben - von der Geburt bis zum natürlichen Ende - in der gewachsenen Gemeinschaft leben.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Vergleichenden Kognitionsforschung 2 beobachten ihr Verhalten (mit freiem Auge und Videokameras) und testen ihre kognitiven Fähigkeiten mit ausgeklügelten Verhaltenstests.

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Da wir annehmen, dass sozio-kognitive Fähigkeiten genützt werden, um die Gemeinschaft in Balance zu halten, Konflikte zu vermeiden und Stress zu minimieren, sammeln wir Speichelproben (mit Wattestäbchen) der darauf gut trainierten Tiere. Eine gute Immunfunktion ist wichtig für Gesundheit und Wohlbefinden der Schweine, Stress hingegen kann die Tiere beeinträchtigen.

Kolleginnen aus der Abteilung Comparative Medizin 4 helfen uns bei dieser Forschung. Unsere Befunde werden ethisch reflektiert, das heißt, sie werden im Lichte der immer größeren Bedeutung für Mensch-Tier-Beziehung, Tierhaltung und Tierethik diskutiert und der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt. Kolleginnen der Abteilung für Ethik der Mensch-Tier-Beziehung 5 übernehmen diese Aufgabe.

 

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Kategorisierung von Menschen

WissenschaftlerInnen und Landwirte sind zunehmend an den mentalen Fähigkeiten von Schweinen interessiert. Aber unser Wissen über die Wahrnehmungs- und Intelligenzleistungen hinken hinterher, besonders im visuellen Bereich.

Die wenigen Studien, die bisher dazu unternommen wurden, zeigen ein eher pessimistischen Bild, welches mit jenem anderer Nutztiere, zum Beispiel Ziegen, Schafe und Pferde, kontrastiert. Aus der Perspektive der Mensch-Tier-Beziehung wäre es besonders wichtig zu wissen, was und wie Schweine über Menschen lernen, etwa ob sie diese visuell unterscheiden können.

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Alle Schweine wurden bei uns darauf trainiert, auf den Ruf ihres Namens zu hören und an den Tests freiwillig teilzunehmen. Wenn ein Tier einmal nicht motiviert ist und sich weigert, mitzumachen, wird es an diesem Tag nicht getestet.

Mit insgesamt 33 Schweinen, die seit mehr als 2 Jahren mit uns in engem Kontakt lebten, wurde ein Versuch zur visuellen Unterscheidung von Menschen durchgeführt. Die Tiere mussten zunächst von 10 Personen (alles Frauen) die Vorder- und Rückansicht, welche als Bilder auf einem Computerbildschirm präsentiert wurden, unterscheiden. Ein Computerprogramm bestimmte die Präsentationen und erfasste die Wahlen der Tiere, somit wurde menschliche Einflussnahme ausgeschlossen.

Insgesamt 31 Tiere erreichten ein hohes (> 80 % Richtigwahlen) und stabiles Lernniveau. Diese Leistung, welche nicht durch Auswahl einfacher Merkmale wie Farbe, Größe oder Helligkeit, erreicht werden konnte, übersteigt alles, was bisher in ähnlichen Tests mit Schweinen gefunden wurde. Ein Generalisationstest, bei welchem die Tiere spontan 16 neue Personen zuordnen mussten, bestätigte diese Leistung. Mit über 84 % Richtigwahlen zeigten die Schweine, dass sie nicht einfach die Trainingsbilder auswendig gelernt hatten, sondern ein verallgemeinerbares Konzept der Ansicht (von vorne oder von hinten) gebildet hatten.

Mit einem abschließenden Test, bei dem 80 Testpaare gezeigt wurden, bei denen die Bilder auf bestimmte Weise modifizierten wurden (auf den Kopf gestellt, Gesichtsmerkmale wie Augen und Mund verdreht oder entfernt) konnten wir herausfinden, welche Merkmale das visuelle Konzept bildeten. Erstaunlicherweise zeigten die Tiere große individuelle Unterschiede, was auf die Flexibilität der Tiere hinweist. Manche Merkmale waren Gesichts-spezifisch (Augen, Mund usw.), manche Ansichts-spezifisch.

Ein Generalisationstest, bei welchem die Tiere spontan 16 neue Personen zuordnen mussten, bestätigte diese Leistung. Mit über 84 % Richtigwahlen zeigten die Schweine, dass sie nicht einfach die Trainingsbilder auswendig gelernt hatten, sondern ein verallgemeinerbares Konzept der Ansicht (von vorne oder von hinten) gebildet hatten.

Dieser Befunde revidieren die bisher veröffentlichten Studien und fordern die noch immer vorherrschende Sichtweise heraus, Schweine hätten bescheidene visuelle Fähigkeiten. Es wäre wünschenswert, die Tiere in Stallhaltung durch unterschiedliche Reize, besonders auch visuelle, stärker zu stimulieren und mit dieser Art der kognitiven Anreicherung ihr Wohlbefinden zu verbessern.

Wondrak, M., Conzelmann, E., Veit, A., & Huber, L. (2018). Pigs (Sus scrofa domesticus) categorize pictures of human heads. Applied Animal Behaviour Science, 205, 19–27.

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Soziales Lernen

Von anderen zu lernen ist besonders für junge und naive Tiere wichtig und nützlich. Dabei ist die Beziehung zum Partner wichtig. Während in den meisten Studien gleichaltrige Tiere oder Geschwister als Demonstratoren ausgewählt wurden, wollten wir untersuchen, wie Jungtiere von Erwachsenen lernen.

Somit können wir Generationen übergreifende Wissensweitergabe testen. Wir ermöglichten unseren Jungschweinen (ca. ein halbes Jahr alt) wiederholt bei ihrer Mutter oder Tante zuzusehen, wenn diese - nach vorherigem Training - eine Futterkiste durch Aufschieben einer Tür öffneten. Sie selbst konnten sich an der Kiste versuchen, nachdem sie entweder eine Minute, eine Stunde oder einen Tag warten mussten.

Die Jungschweine erinnerten sich nicht bloß, wo man schieben musste, sondern taten das so, wie sie gesehen hatten, dass die Tür aufging. Das taten sie sogar nach einem Tag Pause. Kontrolltiere, die nicht zuschauen durften, zeigten keine besondere Öffnungspräferenz, aber lernten sich eine Technik ein, die sie selbst nach 6 Monaten Pause zeigten.

Zusammengenommen bewies diese Studie, dass Jungschweine ein manipulatives Problem durch den Erwerb und das Behalten wichtiger Information aus der Beobachtung ihrer Mutter oder Tante lösen können.

Veit, A., Wondrak, M., & Huber, L. (2017). Object movement re-enactment in free-ranging Kune Kune piglets. Animal Behaviour, 132, 49–59.

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Was signalisieren die Lautäußerungen von heranwachsenden Schweinen?

Den Zusammenhang von Körpergröße und Lautäußerung bei heranwachsenden Schweinen untersuchten wir in Kooperation mit Prof. Tecumseh Fitch und Maxime Garcia von der Universität Wien (Dept. Kognitionsbiologie). Die Information, die in Lautäußerungen übermittelt wird, ist ein zentrales Thema der Erforschung vokaler Kommunikation. Körpergröße ist eine solche Information.

In der akustischen Allometrie wird versucht, die spezifischen akustischen Korrelate von Körpergröße in den Lautäußerungen einer Tierart zu ermitteln. Formanten sind dabei wichtige Signale.

In dieser Studie der akustischen Allometrie untersuchten wir, ob Formanten der Grunzlaute von Schweinen Informationen über die Körpergröße enthalten. Wir nahmen dafür Grunzlaute von 20 Ferkeln auf, maßen die Länge des Vokaltrakts mit einem mobilen Röntgengerät und wogen die Tiere.

Kontrolliert auf Alter und Geschlecht fanden wir einen engen Zusammenhang von Körpergewicht und Länge des Vokaltrakts, was wiederum die Formantenhäufigkeit bestimmte. Diese scheinen also die Körpergröße des Senders über die Wachstumsphase hinweg zu vermitteln. Sogenannte Playback-Versuche sind notwendig, um die Rolle der Wahrnehmung dieser Signale bei der Schweinekommunikation zu erforschen.

Garcia, M., Wondrak, M., Huber, L., & Fitch, W. T. (2016). Honest signaling in domestic piglets (Sus scrofa domesticus): vocal allometry and the information content of grunt calls. Journal of Experimental Biology, 219(12), 1913–1921.

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Gemeinschaftsstruktur

Kaum wurde bisher die genaue Form der Gemeinschaft einer gemischt-geschlechtlichen Schweineherde untersucht. Ein Dauerthema unserer Schweineforschung ist daher die Bestimmung der Dominanzhierarchie und ihre Dynamik über die Zeit, sowie das Netzwerk der Beziehungen zwischen allen Tieren.

Letzteres wird durch die Interaktionen zwischen den Tieren bestimmt und spielt eine wichtige Rolle für das Gruppenleben. Wir werten dazu unzählige Videos aus, die wir von der gesamten Herde (mit Kameras auf hohen Masten) oder welche Studentinnen von einzelnen Tieren oder Interaktionen zwischen zwei Tieren mit Handheld-Kameras aufgenommen haben.

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Informierte Futtersucher

Wenn einzelne Tiere in der Gruppe wissen, wo es gute Nahrung gibt, andere aber nicht, könnten letztere zu Schmarotzern werden. Taktische Täuschung wäre eine Gegenstrategie der Wissenden. In dieser Studie, welche an jene von Suzanne Held und Kollegen in Bristol angelehnt ist, werden jeweils zwei Tiere in einer Art Wettstreit getestet.

Zunächst trainierten wir 10 Tiere mittleren Ranges, in einer Freiluftarena eine Portion guten Futters (Brot oder Soletti) in einem bestimmten Versteck (von fünf) zu finden. Weiters trainierten wir 10 Tiere höheren und 10 Tiere niedrigeren Ranges, eine Portion Futter in der Arena zu finden, wobei diese immer an einer anderen Stelle versteckt wurde. Sie wussten danach also nur, dass es irgendwo Futter gibt, aber nicht wo.

Die Beziehung zwischen den im Test beteiligten Tiere wurde an Hand der sozialen Netzwerkanalyse bestimmt, die im halben Jahr vor dem Experiment durchgeführt wurde. 

Es wurden Paare aller Kombinationen aus einem wissenden und einem unwissenden Tier gebildet. An den Testtagen wurde zunächst das wissende Tier eines Paares zur Kontrolle seines Wissensstandes und seiner Motivation einmal alleine getestet. Gleich danach wurden beide Tiere  zusammen in die Arena gelassen.

us den Videoaufnahmen ermitteln wir, welches Tier zuerst das versteckte Futter erreicht, welche Interaktionen es zwischen den beiden Tieren gibt, und vor allem wie sich das wissende Tier im Vergleich zum Einzeltest davor verhält.

Diese Studie ist noch im Laufen. Man wird sehen, ob das wissende Tier Strategien (im Falle eines dominanten Partners) gegen Ausgenutztwerden entwickelt.

Held et al. (2002). Foraging pigs alter their behaviour in response to exploitation. Animal Behaviour, 64, 157-165

Held et al. (2010). Domestic pigs, Sus scrofa, adjust their foraging behaviour to whom they are foraging with. Animal Behaviour, 79(4), 857-862.

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Persönlichkeit

Wie ein Tier auf einen neuen Reiz reagiert hängt unter anderem von seiner Persönlichkeit ab. Proaktive und reaktive Persönlichkeiten scheinen individuelle Unterschiede im Verhalten von Tieren, welche unter ähnlichen Bedingungen leben, zu erklären. Sie lassen auch Aussagen über das individuelle Wohlbefinden zu.

Von freilebenden Schweinen, welche ihre natürlichen Verhaltensdispositionen ausleben können und somit ihr angeborenes Potential zur Vermeidung oder Verminderung von Stress ausschöpfen können, weiß man dazu – im Vergleich zu im Stall gehaltenen Tieren – wenig.

Wir haben begonnen, die Persönlichkeit der Mütter und ihrer Nachkommen zu untersuchen. Wir verwenden standardisierte Tests ("neue Umgebung", "neues Objekt") um Furcht, Neugierverhalten, und Reaktion auf soziale Isolation zu messen.

Generell waren die bisherigen Resultate sehr überraschend. Im Unterschied zu im Stall gehaltenen Schweinen, zeigten unsere frei-gehaltenen Kune Kune Schweine kein besonderes Interesse an der neuen Umgebung oder dem neuen Objekt. Sie zeigten dagegen Interesse am frischen Gras.

Eine mögliche Erklärung wäre, dass unsere Schweine ohnedies in einer sehr angereicherten Umgebung leben, wo sie ständig neuen Objekten ausgesetzt sind. 

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Stress und Wohlbefinden

Ein wesentlicher Teil des Schweineprojekts ist die Etablierung einer geeigneten Methode für das routinemäßige Sammeln von Speichelproben für Stress- und Immunanalysen (Kortisol, IgA und andere Biomarker) von Freilandschweinen. Das Beproben soll nicht-invasiv sein (Speichelproben aus der Mundhöhle), auf einem bestimmten Training der Tiere basieren, und die geeigneten Verfahren und Techniken (Materialien, Beprobungszeitpunkt und -dauer, Validierung, etc.), identifizieren. 

Wir haben wöchentlich von jedem Tier (mindestens) eine Speichelprobe gesammelt, eine am Vormittag (zwischen 9 und 10 Uhr) und eine am Nachmittag (zwischen 14 und 15 Uhr). Dazu haben wir kommerziell erhältliche Wattestäbchen (Hydrozellulose und Baumwolle) etwa 40 bis 60 Sekunden vorsichtig in die Mundhöhle geschoben. Dann wurden die Proben schockgefroren und bei -20°C aufbewahrt.

Später wurden die ca. 3000 Proben mit Hilfe eines hoch sensitiven EIA analysiert. Ebenso wurde das Saugverhalten der Ferkel analysiert.

Wondrak, M., Palme, R., Tichy, A. & Glenk, L.-M. (2015). Salivary cortisol secretion of semi-feral pigs under natural weaning conditions. Poster at ISWE (International Society of Wildlife Endocrinology) Conference, Berlin, Germany, 12-14 Oct 2015.

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Transportstress

Der bei Tiertransporten auftretende Kurzzeitstress bei Nutztieren wurde bereits hinlänglich untersucht. Wir wollten den Transportstress unserer drei Sauen am Weg von ihrem Herkunftsort in Oberösterreich zu einer Zwischenstation in Niederösterreich auf nicht-invasive Weise mit Hilfe von Speichelproben bestimmen.

Außerdem bestimmten wir Speichel-NGAL (Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin) als einen zusätzlichen Marker für stress-induzierte Immunrreaktion. Der Transport dauerte 90 min. Die Speichelproben wurden eine Weile vor dem Transport (Basiswert), unmittelbar vor und nach dem Beladen und nach der Ankunft entnommen. Der Speichelkortisol-Konzentration wurde mit Hilfe eines hoch sensitiven EIA ermittelt, NGAL mit ELISA (Pig NGAL ELISA Kit, BioPorto).

Die Kortisolkonzentration stieg vom Basiswert zum Wert unmittelbar nach dem Transport um die zweifachen Menge bei einem Tiere und um die sechsfache Menge bei den beiden anderen Tieren. Im Unterschied dazu waren die NGAL-Werte vor dem Transport höher als unmittelbar nach dem Transport.

Glenk, L.-M., Palme, R. & Wondrak, M. (2015). Non-invasive stress-measurement during road transportation of semi-feral Kune Kune Pigs. A Pilot Study. Poster at ISWE (International Society of Wildlife Endocrinology) Conference, Berlin, Germany, 12-14 Oct 2015.

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Clever Pig Lab