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Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”

Vocalização de suínos em grupo sob diferentes condições térmicas

Giselle Borges

Tese apresentada para obtenção do título de Doutora em Ciências. Área de concentração: Física do Ambiente Agrícola

Piracicaba 2013

Giselle Borges Engenheira Agrícola


Orientadora: Profa.Dra. KÉSIA OLIVEIRA DA SILVA MIRANDA

Tese apresentada para obtenção do título de Doutora em Ciências. Área de concentração: Física do Ambiente Agrícola

Piracicaba 2013

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação DIVISÃO DE BIBLIOTECA - ESALQ/USP

Borges, Giselle Vocalização de suínos em grupo sob diferentes condições térmicas / Giselle Borges.- - Piracicaba, 2013.

91 p: il.

Tese (Doutorado) - - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, 2013.

1. Bem-estar animal 2. Características acústicas 3. Microclima 4. Monitoramento 5. Sons vocálicos 6. Vocalização animal I. Título

CDD 636.4 B732v

“Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte – O autor”

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DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho ao meu, finalmente, marido, esposo; LUIZ HENRIQUE, que me acompanhou e me acompanha, conviveu e convive, com todo o desenrolar do meu crescimento profissional e pessoal. Muitas vezes sei que nos coloquei à prova de muita coisa! Mas, o nosso amor e nosso respeito mútuo, é maior que isso tudo! E vencemos muitas barreiras! Este trabalho não seria possível se eu não tivesse o seu apoio, sua paciência, seu amor! Abdicando do seu conforto, sua felicidade, para que eu pudesse seguir com os propósitos da minha vida, que agora se tornou a NOSSA vida!!! Nada mais justo que seja dedicado à voce, Meu Eterno Namorado!!!

Dedico também, com todos os méritos

necessários, aos meu Pais, Patrícia e Jorge e

meus irmãos, Igor e Caio. Sofreram comigo,

sorriram comigo, e se hoje consegui finalizar

esta etapa, voces foram mais que

responsáveis!!! Por serem meu porto seguro,

meu local de refúgio.

A minha família, é a minha base!

Dedico em especial à minha Avó Ilda!! Essa sim, é meu porto seguro, meu exemplo de vontade de viver, e de superar barreiras. Fez-me entender que a forma como vivemos,

é, única e exclusivamente, reflexo da nossa cabeça!!! O corpo é simplesmente um escravo da nossa mente!

Quando se deseja alguma coisa, qualquer um é capaz de conseguir! Basta ter fé, e uma mente pensante!!

Se eu venci, a Senhora é minha maior fonte de inspiração! Exemplo de superação, sempre!! Como eu sempre digo à senhora: “eita, „Véia‟ teimosa!!!!”... Agora sei da onde

herdei minha teimosia, rs!!! Aos meus padrinhos, tios e primos que sempre torceram por mim.

E não poderia faltar eu dedicar à família que escolhi para conviver

comigo: MEUS AMIGOS!!!

Dedicado à todos voces!!!

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AGRADECIMENTOS

Primeiramente à Deus, ser supremo e único, meu guia, meu conselheiro em

minhas horas de sono, por dar-me forças para a realização de mais esta etapa de

minha vida;

À Nossa Senhora Aparecida, “Minha Mãezinha”, que me levantou, e trouxe de

volta o meu chão. Nas várias vezes em que pensei que fosse cair, colocou no meu

caminho pessoas especiais, muitas vezes, inesperadas!, até então desconhecidas!,

nas horas necessárias, me dizendo tudo que precisava ouvir. O meu eterno

agradecimento pois, se venci, foi muito mais pela fé, por não me deixar levar por

esse universo que tende a nos tirar o foco e o objetivo principal das nossas coisas!

À Universidade de São Paulo - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”

(“A ETERNA GLORIOSA”), e ao curso de pós-graduação em Física do Ambiente

Agrícola, pelas oportunidades oferecidas. Como acredito ser uma das últimas

“troianas” desse curso de pós na Esalq, deixo aqui registrado que foi ótimo enquanto

durou!

À minha orientadora, professora, amiga, irmã (porque se eu falar mãe, ela não

vai gostar muito, não! Rs!), Dra. Késia Oliveira da Silva Miranda (Késia Maria), pela

ORIENTAÇÃO, ENSINAMENTOS, PACIÊNCIA e AMIZADE, onde quer que eu

estivesse. Por me receber de braços abertos, entender minhas vontades, desejos, e

ser a primeira a me apoiar em tudo. Voce me deixou voar, sonhar!! Sou eternamente

grata por isso! Só espero que não se esqueça de mim depois que eu for embora!

Apesar de que, acho que vai ser difícil, porque EU FUI A 1ª!!!! Risos!! Deixo aqui

registrado o meu, MUITO OBRIGADA POR TUDO!! Voce ainda terá que me

aguentar por muito tempo! Rs!

Ao Professor Dr. Iran José Oliveira da Silva, por confiar em mim, por abrir as

portas para meu crescimento pessoal. Foi com voce que conheci a cidade grande,

lembra-se? Rsrs! Agradeço pela 2ª chance, e sei que não o decepcionei! Enquanto

Nupeana sei que cumpri meu papel; à minha maneira, mas cumpri! Voce e o Nupea

estarão sempre comigo. Sei que levarei daqui um grande colega de área e também,

um grande amigo. Aprendi e cresci muito com voce! Muito Obrigada!

5

Ao professor, e grande amigo, Dr. Jarbas H. Miranda, por me acolher, me

aconselhar sempre que necessário. A amizade e os choros serão para sempre, rs!!

Voce é uma pessoa iluminada! Tem um coração enorme! Transborda emoção! E

acho isso muito humano de sua parte. Sua simplicidade, ficará em voce para

sempre! Quantos “meltdowns” tive com voce por email? E voce sempre ali, com sua

calmaria para me por de volta nos trilhos. Sou muito abençoada por ter voce no meu

hall de amigos, e ficará para sempre! Muito Obrigada!!!

À banca examinadora, Profa. Daniella Jorge de Moura, Prof. Tadayuki Yanagi

Jr, Profa. Sonia M. Stefano Piedade e Prof. Sérgio Oliveira Moraes (Para mim, é

eterno SERJÃO!), por participarem de um momento tão importante na minha vida!

Acho que para mim, é uma honra finalizar mais esta etapa, com pessoas tão

especiais ao meu lado.

À banca de qualificação composta pelos professores Prof. Luiz Roberto

Angelocci, Prof. Tarlei Arriel Botrel, Prof. Gerson Barreto Mourão, pelas

contribuições e questionamentos com relação ao plano de pesquisa.

À Universidade de Illinois, em especial ao Dr. Richard Gates e Dr. Angela

Green, meus orinetadores durante o estágio de doutoramento sanduíche!! Sou muito

grata por me receberem, por me acolherem, me fazendo sentir em casa!!! Fui muito

feliz durante todo o período que fiquei junto à voces. E aprendi muito, tanto para o

crescimento profissional quanto para o pessoal. Ao Prof. Gates em especial, pela

ajuda incansável durante a condução deste trabalho! E em especial a Prof. Angela

pela insistência incansável de conseguir que este trabalho acontecesse.

Sou muito grata por tudo!! Foi uma experiência ímparl!!!

Aos meus amigos!!! Sou muito abençoada por ter tanta gente boa ao meu

redor. Agradeço a oportunidade de fazer parte da vida de voces e de voces fazerem

parte da minha. Estão todos no meu coração!!

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Que o QUARTETO inesquecível e FANTÁSTICO nunca se desfaça, não é

mesmo: Maria Luísa A. Nunes, Natália Risi e Sheila T. Nascimento, e Eu! Amizade

para toda uma vida!!! Amooo voces! Minhas best bridesmaids!

Minha rooomieeeeee! Eterna roomieee, Ana Paula de Assis de Maia. Sou

muito grata por Deus colocar voce no meu caminho! E agora voce não sairá mais!

Minha amiga irmã! Amo muito!

Tatiana, minha amiga querida! Obrigada por tudo!!! Amizade para toda a vida!!!

Adoorooo voce!! E par o Brandon, só tenho a agradecer tudo que fez por mim

enquanto nos States! Ganhei mais um amigo!.

Muito obrigada em especial às pessoas que viveram comigo as etapas de

fechamento deste trabalho: Luiz Henrique, Kesia, Jarbas, Angela, Davi, Sheiloca,

Roomie, Rojane, Brenda, Tati, Ana Lúcia, Leandro, Sílvia, Gláucia, Tadayuki,

Alessandro, Gustavo, Danielle.

A minha querida Donangela (Angela para os comuns! Rs), minha amiga linda,

adoro muitooo.Obrigada por tudo!! Tudo mesmo! Adorooo voce!

Aos Nupeanos, novos e antigos, agradeço pela convivência, pelo aprendizado

profissional e pessoal. Voces estarão sempre no meu coração: Ilze Maria, Ariane,

Fernanda, Carol, Aérica, Fred, Paulo Abili, Gustavo, Dênia (agregada), Cesar, Ana

Luísa, Maria Amelia, Bia, Fabi, Guilherme, Isabela, se me faltar a memória, me

perdoem.

Meus sinceros agradecimentos à Davi, Bia, Sandra, Sr. Hélio, Sr.Luis, Sr.

Antônio, Áureo, Juarez, Chiquinho, Fernando!! Voces são muito especiais!!

À Sílvia, meu muito obrigada pela formatação da tese. Seu papel foi mais que

essencial!

Ao CNPQ pela concessão da bolsa de estudos para o estádio sanduíche e à

Capes pela concessão da bolsa regular para o programa de Doutoramento na Esalq

7

EPÍGRAFE

Algumas vezes, o esforço é justamente o que precisamos em nossa vida. Se Deus nos permitisse passar através de nossas vidas sem quaisquer obstáculos, Ele nos deixaria aleijados. Nós não iríamos ser tão fortes como poderíamos ter sido. Nós nunca poderíamos voar.

“Eu pedi Força...

e Deus me deu Dificuldades para me fazer forte. Eu pedi Sabedoria...

e Deus me deu Problemas para resolver. Eu pedi Prosperidade...

e Deus me deu Cérebro e músculos para trabalhar. Eu pedi Coragem...

e Deus me deu Perigo para superar. Eu pedi Amor...

e Deus me deu pessoas com problemas para ajudar. Eu pedi Favores...

e Deus me deu Oportunidades. Eu não recebi nada do que pedi...

Mas eu venho recebendo o suficiente para o que preciso!" Autor Desconhecido

9

SUMÁRIO

SUMÁRIO.................................................................................................................... 9 RESUMO................................................................................................................... 11 ABSTRACT ............................................................................................................... 13 LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. 15

LISTA DE TABELAS ................................................................................................. 19 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 21 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 25 2.1 Bem-estar animal ......................................................................................... 25 2.2 Condições térmicas para suínos .................................................................. 27

2.2.1 Instalações com ambiente controlado .......................................................... 28 2.3 Vocalização animal ...................................................................................... 29

2.4 Equipamentos para registro das vocalizações: considerações técnicas ...... 32 2.5 Análises de sons .......................................................................................... 34 2.5.1 Extração das características acústicas ........................................................ 35 2.5.2 Variáveis acústicas utilizadas para caracterizar e comparar sons ............... 36

2.6 Métodos de análise das variáveis acústicas ................................................ 37 2.7 Programas desenvolvidos para análise da vocalização ............................... 38 2.8 Mineração de dados aplicada à vocalização animal .................................... 38

3 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................... 39 3.1 Localização do experimento ......................................................................... 39

3.2 Características da Instalação ....................................................................... 40 3.3 Animais e tratamentos .................................................................................. 42 3.4 Instalação dos Equipamentos ...................................................................... 45

3.4.1 Monitoramento das variáveis ambientais ..................................................... 45 3.4.2 Aquisição dos registros sonoros de vocalização .......................................... 46

3.5 Amostragem dos dados sonoros .................................................................. 48 3.6 Processamento dos áudios .......................................................................... 49

3.7 Delineamento Estatístico .............................................................................. 51 3.8 Análise do Banco de Dados ......................................................................... 51

3.8.1 Variáveis ambientais .................................................................................... 52 3.8.2 Características acústicas da vocalização ..................................................... 53 3.8.3 Modelo estatístico ........................................................................................ 54

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... 55 4.1 Avaliação das variáveis ambientais.............................................................. 55

4.1.1 Microclima em torno dos leitões ................................................................... 57 4.2 Espectro sonoro das vocalizações em grupo ............................................... 59

4.3 Características acústicas entre os tratamentos ............................................ 61 4.4 Amplitude da vocalização de leitões em grupos .......................................... 64 4.5 Frequência das chamadas em grupo nas diferentes condições térmicas .... 67 4.5.1 Frequência fundamental (Hz) ....................................................................... 67 4.5.2 Frequência Média (Hz) ................................................................................. 69

4.5.3 Frequência de Pico (Hz) ............................................................................... 70 4.6 Entropia dos sinais vocálicos ....................................................................... 72 5 CONCLUSÕES ................................................................................................... 75 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................ 77 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 79 ANEXO ...................................................................................................................... 89

11

RESUMO


Quantificar e qualificar o bem-estar de animais de produção, ainda é um desafio. Em qualquer avaliação de bem-estar, deve-se analisar, principalmente, a ausência de sentimentos negativos fortes, como o sofrimento, e a presença de sentimentos positivos, como o prazer. O objetivo principal dessa pesquisa foi quantificar a vocalização de suínos em grupos sob diferentes condições térmicas. Em termos de objetivos específicos foram avaliar a existência de padrões vocálicos de comunicação entre animais alojados em grupo e extrair as características acústicas dos espectros sonoros das vocalizações relacionando com as diferentes condições do micro-clima da instalação. O experimento foi realizado em uma unidade de experimentação com suínos, junto à University of Illinois (EUA), com ambiente controlado. Quatro grupos de seis leitões foram utilizados para a coleta dos dados. Foram instalados dataloggers para registrar as variáveis ambientais (T, °C e UR, %) e posterior cálculo dos índices de conforto (ITU e Entalpia do ar). Foram instalados microfones do tipo cardióide no centro geométrico de cada baia que abrigava os leitões, para registro das vocalizações. Os microfones foram conectados a um amplificador de sinais, e este a uma placa de captura dos sinais de áudio e vídeo, instalados em um computador. Para as edições dos arquivos de áudio contendo as vocalizações dos leitões, o programa Goldwave® foi utilizado na separação, e aplicação de filtros para a retirada de ruídos. Na sequência, os áudios foram analisados com auxílio do programa Sounds Analysis Pro 2011, onde foram extraídos as características acústicas. A amplitude (dB), frequência fundamental (Hz), frequência média (Hz), frequência de pico (Hz) e entropia foram utilizados para caracterização do espectro sonoro das vocalizações do grupo de leitões nas diferentes condições térmicas. O delineamento do experimento foi em blocos casualizados, com dois tratamentos, e três repetições na semana, sendo executado em duas semanas. Os dados foram amostrados para uma análise do comportamento do banco de dados de vocalização em relação aos tratamentos que foram aplicados. Os dados foram submetidos a uma análise de variância utilizando o proc GLM do SAS. Dentre os parâmetros acústicos analisados, a amplitude (dB), frequência fundamental e entropia. Os tratamentos, condição de conforto e condição de calor, apresentaram diferenças significativas, pelo teste de Tukey (p<0,05). A análise de variância mostrou diferenças no formato da onda para cada condição térmica nos diferentes períodos do dia. É possível quantificar a vocalização em grupos de suínos em diferentes condições térmicas, por intermédio da extração das características acústicas das amostras sonoras. O espectro sonoro foi extraído, indicando possíveis variações do comportamento dos leitões nas diferentes condições térmicas dentro dos períodos do dia. No entanto, a etapa de reconhecimento de padrão, ainda necessita de um banco de dados maior e mais consistente para o reconhecimento do espectro em cada condição térmica, seja por análise das imagens ou pela extração das características acústicas. Dentre as características acústicas analisadas, a amplitude (dB), frequência fundamental (Hz) e entropia das vocalizações em grupo de suínos foram significativas para expressar a condição dos animais quando em diferentes condições térmicas. Palavras-chave: Micro-clima; Sons vocálicos; Bem-estar animal; Monitoramento;

Características Acústicas

13

ABSTRACT

Pig vocalization in group under different thermal conditions

To quantify and to qualify animal well-being in livestock farms is still a challenge. To assess animal well-being, it must be analyzed, mainly, the absence of strong negative feelings, like pain, and the presence of positive feelings, like pleasure. The main objective was to quantify vocalization in a group of pigs under different thermal conditions. The specific objectives were to assess the existence of vocal pattern of communication between housing groups of pigs, and get the acoustic characteristics of the sound spectrum from the vocalizations related to the different microclimate conditions. The trial was carried out in a controlled environment experimental unit for pigs, at the University of Illinois (USA). Four groups of six pigs were used in the data collection. Dataloggers were installed to record environmental variables (T, °C and RH, %). These environmental variable were used to calculate two thermal comfort index: Enthalpy and THI. Cardioid microphones were installed to record continuous vocalizations in the geometric center of each pen where the pigs were housing. Microphones were connected to an amplifier, and this was connected to a dvr card installed in a computer to record audio and video information. For doing the sound edition in a pig vocalization database, the Goldwave® software was used to separate, and filter the files excluding background noise. In the sequence, the sounds were analyzed using the software Sounds Analysis Pro 2011, and the acoustic characteristics were extracted. Amplitude (dB), pitch (Hz), mean frequency (Hz), peak frequency (Hz) and entropy were used to characterize the sound spectrum of vocalizations of the groups of piglets in the different thermal conditions. A randomized block design was used, composed by two treatments and three repetitions in a week and executed in two weeks. Data were sampled to analyze the behavior of the databank of vocalization as a relation to the applied treatments. Data were submitted to an analysis of variance using the proc GLM of SAS. Among the studied acoustic parameters, the amplitude (dB), pitch and entropy. The treatments (comfort and heat stress conditions) presented significative differences, through Tukey’s test (p<0,05). The analysis of variance showed differences to the wave format to each thermal condition in the different periods of the day. The quantification of vocalization of swine in groups under different thermal conditions is possible, using the extraction of acoustic characteristics from the sound samples. The sound spectrum was extracted, which indicated possible alterations in the piglets behavior in the different thermal conditions during the periods of the day. However, the stage of pattern’s recognition still needs a larger and more consistent database to the recognition of the spectrum in each thermal condition, through image analysis or by the extraction of the acoustic characteristics. Among he analyzed acoustic characteristics, the amplitude (dB), pitch (Hz) and entropy of the vocalizations of groups of swine were significative to express the condition of the animals in different thermal conditions. Keywords: Microclimate; Vocal sounds; Well-being; Monitoring; Acoustics features

15

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Vista aérea (a) e fachada (b) da instalação experimental para produção

de suínos ................................................................................................................... 39

Figura 2 – Croqui da instalação experimental, representando a distribuição das salas

e do sistema de climatização .................................................................................... 40

Figura 3 – (a) Detalhe do painel com placa evaporativa utilizado para resfriar e/ou

umidificar o ar de entrada para as salas, (b) aquecedor de ar (c), “inlet” para a

entrada de ar fresco e (d) exaustores para a sucção do ar, e (e) detalhe do tipo de

piso da instalação ...................................................................................................... 41

Figura 4 – Identificação das salas para alojamento dos animais, (a) vista aérea

externa e (b) vista aérea interna das baias com os animais ..................................... 42

Figura 5 – – Cronograma de execução do experimento ........................................... 44

Figura 6 – Esquema de aplicação dos tratamentos durante o período do experimento

.................................................................................................................................. 44

Figura 7 – (a) Sensores de temperatura e umidade, (b) instalação nas baias com os

animais ...................................................................................................................... 45

Figura 8 – Sensor de temperatura e umidade relativa instalado na área externa à

instalação .................................................................................................................. 45

Figura 9 – Equipamento datalogger para registro de dados de temperatura e

umidade do ar, utilizados para aferir as variáveis ambientais ................................... 46

Figura 10 – Detalhe dos equipamentos utilizados para o monitoramento acústico das

vocalizações. (a) microfone e amplificador conectados e (b) placa de vídeo utilizada

para receber e armazenar no computador os registros sonoros ............................... 46

Figura 11 – Equipamentos utilizados para aquisição do áudio e vídeo durante o

experimento. (a) monitoramento dos animais fora da instalação, (b) amplificadores e

(c) detalhe do microfone instalado na baia dos animais. ........................................... 47

Figura 12 – Detalhamento da instalação dos equipamentos para aquisição das

informações relativas às variáveis ambientais, dos animais. (a) detalhamento de uma

das salas e (b) área reservada ao alojamento dos animais e disposição dos

equipamentos ............................................................................................................ 48

Figura 13 – Agrupamento dos sinais sonoros em relação aos períodos do dia. (a)

representa as amostras coletadas ao longo de um período e (b) o agrupamento dos

áudios ........................................................................................................................ 49

16

Figura 14 – Extração do ruído de fundo das amostras de vocalização dos leitões. (a)

amostra contendo ruído de fundo e (b) amostra após a filtragem do som ................ 50

Figura 15 – Inteface do Programa Sound Analysis Pro 2011.(Cortesia: Dra. Sarah M.

N. Wooley – Pesquisadora chefe do Communication Neuroscience Lab - Columbia

University - Columbia University | Department of Psychology) ................................. 50

Figura 16 – Médias diárias dos valores de temperatura do ar durante o período de

experimentação no interior da sala e do ambiente externo à instalação .................. 55

Figura 17 – Médias diárias dos valores de umidade relativa durante o período de

experimentação no interior da sala e do ambiente externo à instalação .................. 55

Figura 18 – Comportamento temperatura (a) e os índices entalpia (b) e ITU (c), em

relação à condição ideal pré-estabelecida ................................................................ 58

Figura 19 – Comportamento dos espectros sonoros das vocalizações dos leitões

durante os períodos do dia em que forma submetidos à condição de conforto e calor

.................................................................................................................................. 60

Figura 20 – Valores médios das características acústicas, amplitude (dB), frequência

fundamental, média e de pico (Hz) para as diferentes condições térmicas .............. 63

Figura 21 – Amplitudes médias das vocalizações para a interação com o período do

dia e tratamento. Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas entre os períodos

e minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo

Teste de Tukey ......................................................................................................... 66

Figura 22 – Frequências fundamentais médias das vocalizações para a interação

com o período do dia e tratamento. Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas

entre os períodos e minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças

estatísticas (p<0,05) pelo Teste de Tukey ................................................................ 68

Figura 23 – Frequências médias das vocalizações para a interação com os períodos

e os tratamentos. Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas entre os períodos

e minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo

Teste de Tukey ......................................................................................................... 69

Figura 24 – Frequências de pico das vocalizações para a interação com os períodos

e tratamento. Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas entre os períodos e

minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste

de Tukey ................................................................................................................... 71

Figura 25 – (a) Entropia das vocalizações para a interação com os períodos e

tratamento. Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas entre os períodos e

17

minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste

de Tukey. (b) e (c) Representação da entropia em relação à temperatura em cada

período, para as condições de conforto e calor ......................................................... 73

19

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Condições térmicas recomendadas para suínos (baseada em estudos de

tolerância térmica nos EUA) ...................................................................................... 43

Tabela 2 – Características acústicas utilizadas para as análises das vocalizações.. 53

Tabela 3 – Médias dos valores de Temperatura (°C), Umidade relativa (%), entalpia

(kJ /kgarseco-1) para os diferentes tratamentos, períodos do dia, e semana de

criação ....................................................................................................................... 57

Tabela 4 – Valores médios das características acústicas nas diferentes condições

térmicas ..................................................................................................................... 62

Tabela 5 – Médias dos valores de amplitude (dB) das vocalizações dos leitões nos

tratamentos e diferentes períodos do dia, independentes da semana de criação .... 64

Tabela 6 – Médias da frequência fundamental (Hz) das vocalizações dos leitões nos


Tabela 7 – Médias da frequência média (Hz) das vocalizações dos leitões nos


Tabela 8 – Valores médios da frequência de pico (Hz) das vocalizações dos leitões

nos tratamentos e nos diferentes períodos do dia, independentes da semana de

criação ....................................................................................................................... 70

Tabela 9 – Médias dos valores de Entropia das vocalizações dos leitões nos


21

1 INTRODUÇÃO

O monitoramento contínuo de animais vem se tornando um método

comumente utilizado por pesquisadores que avaliam o sistema de produção atrelado

ao bem-estar dos animais. As informações coletadas continuamente visam a

fornecer dados que expressam, verdadeiramente, as condições do ambiente e as

atividades comportamentais pois, os animais não sofrem de alterações

comportamentais, seja por inibição, medo, alerta, devido à presença humana ou

outro agente causador.

O desenvolvimento de técnicas e métodos não-invasivos de identificação e

monitoramento dos animais em confinamento tais como, registros contínuos e

automáticos das variáveis do ambiente e dos animais em grupo em seu estado

natural de criação, por exemplo, vocalização e comportamento, pode fornecer

informações de forma a auxiliar na tomada de decisão. Quanto mais eficiente for o

método, melhor será o gerenciamento dos diversos setores envolvidos no sistema

de produção.

Atualmente, tem-se a Zootecnia de Precisão como área correlata aos assuntos

relacionados à ambiência animal, buscando a implementação e aplicação de

diversos processos interligados que atuam juntos em uma rede complexa, com a

finalidade de fornecer respostas contínuas, visando o rastreamento, monitoramento

e controle.

É neste contexto que as modernas tecnologias (sensores, monitoramento por

imagem e som, transmissão de dados via rede sem fio, rastreabilidade) são

inseridas a impulsionar para que a tecnologia seja adequada ao sistema de

produção animal de maneira acessível.

Dentre as diversas variáveis que, atualmente, tem sido consideradas em

pesquisas que envolvem animais de produção, tem-se destaque o comportamento

animal e, os aspectos físicos do ambiente no interior da instalação. Diante disso,

para realizar estudos sobre o comportamento animal em sistemas intensivos de

produção, tem-se utilizado de métodos capazes de qualificar e quantificar de

maneira espontânea, a resposta do animal frente às variações ambientais.

As diversidades de comportamentos apresentados pelos animais mostram o

reflexo do estado emocional ou fisiológico ocasionado por um evento externo aos

22

quais são submetidos, e muitas vezes, são desconhecidos do ponto de vista do

animal.

Um método, que tem se mostrado eficiente e atua de forma não-invasiva

avaliando o comportamento animal em resposta ao seu estado de bem-estar, é a

vocalização. Trata-se da produção de sons como maneira de expressar uma

sensação animal, podendo ocorrer de forma espontânea, como parte de seu

repertório natural ou ser mediado por fatores que alterem a condição ideal de cada

indivíduo.

Atualmente, a grande dificuldade em se trabalhar com vocalização animal é

saber com exatidão o que a expressão sonora representa, principalmente frente a

diferentes condições ambientais, na qual os animais são submetidos diariamente.

Além disso, é de extrema importância a sua caracterização, pois pode ser um

indicador importante, caso o ambiente e as condições de manejo não estejam

propícias ao animal.

O estudo da vocalização associado ao comportamento em condições micro-

climáticas diferentes caracteriza-se por um estudo inédito e inovador. Atua no

registro e gerenciamento de informações importantes, relativas à capacidade de

percepção do animal às condições térmicas adversas no ambiente em que estão

inseridos e, possivelmente quantificar, por intermédio da resposta animal, uma

manifestação diferente quando em condições térmicas ideais.

Além disso, o estudo da vocalização em grupo de animais caracteriza-se como

um método não-invasivo de coleta de informações. A característica principal desse

método é a ausência de manipulação do animal para registro das informações, e

inclusão do monitoramento e registro contínuo do comportamento e emissão sonora.

Devido à escassez de pesquisas que utilizam o registro contínuo da

vocalização de suínos durante o tempo de confinamento, e, avaliam as questões de

bem-estar em ambiente produtivo, os estudos voltados para a bioacústica animal

caracteriza-se como um estudo recente e inovador para animais de produção. Trata-

se, de uma nova tendência mundial em função das exigências internacionais, cada

vez mais rigorosas quanto às boas práticas ligadas ao bem-estar animal.

Dessa forma, faz-se cada vez mais necessário que pesquisas sejam

direcionadas para a identificação e estabelecimento de padrões indicadores, bem

como o estabelecimento de novas variáveis comportamentais. Essas contribuições

serão fornecedores de dados para sistemas inteligentes, utilizando a resposta dos

23

animais como uma ferramenta promissora no diagnóstico e monitoramento dos

animais.

A presente pesquisa propôs uma nova metodologia para avaliar o estado de

bem-estar dos animais mediante condições térmicas diferentes, por intermédio do

monitoramento contínuo da vocalização produzida por animais em convívio social de

grupo.

Diante do exposto, o objetivo principal foi quantificar a vocalização de suínos

em grupos sob diferentes condições térmicas.

E os objetivos específicos foram:

avaliar a existência de padrões vocálicos de comunicação entre animais

alojados em grupo; e

extrair as características acústicas dos espectros sonoros das vocalizações

relacionando com as diferentes condições do micro-clima da instalação.

25

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Bem-estar animal

Durante a última década, houve um grande crescimento na implementação de

métodos de avaliação do bem-estar dos animais, e de auditorias do bem-estar

animal, nos diversos setores, mas principalmente, animais de produção (bovinos e

bubalinos, aves, caprinos e ovinos, equídeos, e suínos), animais de zoológicos e de

companhia (cães e gatos). Esses métodos incluem um programa de garantia de

qualidade da carne, leite e ovos; certificação e rotulagem de produtos alimentícios;

programas de credenciamento e certificação de zoológicos, laboratórios e abrigos de

animais, e comprovação de cumprimento das normas de proteção dos animais que é

exigido pelos órgãos regulamentadores (WIDOWSKI et al., 2012).

O manejo racional associado ao estudo do comportamento animal pode

assegurar melhores condições de bem-estar e gerar ganhos diretos e indiretos na

produtividade e na qualidade do produto final.

Por outro lado, o manejo inadequado além de causar estresse e sofrimento

desnecessários, afeta diretamente a qualidade da carne em fatores como cor, pH,

consistência e tempo de prateleira, além de reduzir significativamente o rendimento

de carcaça, devido à incidência de hematomas e contusões. Além disso, dieta,

condições higiênicas e instalações adequadas, assim como saúde animal, entre

outros, também devem ser observados e praticados pelo produtor rural (MAPA,

2013).

O bem-estar dos animais de produção tem sido amplamente discutido em

virtude de uma demanda de mercado que passou a exigir maior segurança

alimentar. Nas últimas décadas, algumas sociedades reduziram a aceitação de

produtos de origem alimentar de baixo custo em virtude do sofrimento aos quais os

animais eram submetidos em sistemas produtivos intensivos (MOLENTO, 2005).

Entretanto, discutir bem-estar não é um assunto novo dentro dos sistemas de

criação. Em 1979, a FAWC (Farm Animal Welfare Council) estabeleceu as “cinco

liberdades”, que são cinco medidas básicas e necessárias para garantir um mínimo

de qualidade de vida aos animais destinados ao consumo humano. Desde então,

estas liberdades passaram a servir como base para formar padrões de bem-estar

26

em todo o mundo. De acordo com a proposta, os sistemas de produção devem

proporcionar liberdade contra medo e estresse, liberdade contra dor, ferimentos e

doença, liberdade contra fome e sede, liberdade contra desconforto e liberdade para

expressar seus comportamentos normais.

De maneira geral, o conceito de bem-estar animal pode ser definido como o

estado de um indivíduo em relação às suas tentativas de se adaptar ao seu

ambiente (BROOM, 1986) sendo esta adaptação capaz de exigir maior ou menor

esforço por parte do animal e assim criar situações de bem-estar que variam em

uma escala de muito bom a muito ruim (BROOM; MOLENTO, 2004). Entretanto,

atualmente, as preocupações com o bem-estar têm levado a discussões sobre a

capacidade de “sentir” dos animais, priorizando valorizar seus sentimentos como

forma de evitar frustrações e garantir sua saúde psicológica.

A ausência de bem-estar durante a vida do animal, ocasionada por diversos

fatores, incluindo os ambientais, proporciona a presença de estresse crônico nos

suínos, fato este que pode interferir muito na qualidade da carne que chega aos

abatedouros. Muitos manejos efetuados no ciclo de vida dos suínos alteram de

forma acentuada o estado emocional dos animais, causando-lhes estresse. O

estresse é uma resposta de adaptação, mediada por características individuais ou

processos psicológicos como conseqüência de um evento externo atuando de forma

negativa sobre o indivíduo. Este evento pode ser denominado de “agente estressor”,

podendo reduzir o bem-estar (MOBERG; MENCH, 2000).

De maneira geral, o estresse pode ser compreendido como uma resposta do

animal aos estímulos adversos, podendo estes ser de origem física (excesso de frio

ou calor) ou social (presença de novos animais), afetando o sistema imunitário do

animal, resultando em menor resistência às infecções (PIFFER; PERDOMO;

SOBESTIANSKY, 1998).

Os parâmetros relacionados à mensuração de bem-estar devem ser baseados

na demonstração de comportamentos normais ou aversivos, grau em que os

comportamentos preferidos são apresentados, observações da expectativa de vida,

comprometimento de crescimento e reprodução, presença de lesões corporais,

ocorrência de doenças, imunossupressão, tentativa fisiológica e comportamental de

adaptação, reatividade (BROOM; JOHNSON, 1993).

Muitos procedimentos realizados nos sistemas de produção não estão de

acordo com as propostas atuais de bem-estar, ou seja, corte de cauda, dentes e

27

castração sem analgesia ou anestesia em leitões são promotores de dor aguda logo

após os processos cirúrgicos e podem ainda promover dor crônica durante o

processo de cicatrização. O uso da vocalização animal tem sido uma ferramenta

utilizada entre pesquisadores para a avaliação de dor aguda em leitões (LEIDIG et

al., 2009; MARX et al., 2003; TAYLOR; WEARY, 2000; WEARY; BRAITHWAITE;

FRASER, 1998), entretanto, o uso da vocalização para identificar diferentes

situações às quais os animais são submetidos pode ser limitado dependendo da

espécie animal estudada (DUNCAN, 2005).

2.2 Condições térmicas para suínos

Dentre as fases de criação dos suínos, a fase de pós desmame tem sido

considerada como a fase mais crítica dos suínos, pois, os leitões ainda estão

desenvolvendo seu sistema imune e estão se adaptando às mudanças de ambiente

e dieta alimentar. Geralmente, os leitões permanecem na fase de creche até

completarem 8 semanas de vida (média de 56 dias) ou peso médio de 40kg.

Preconiza-se que seja oferecido aos animais, um ambiente agradável e uma dieta

adequada durante esta fase.

Leitões com quatro semanas de vida (28 dias) requerem temperaturas de pelo

menos 27°C (NRC, 1981). Em regiões de clima temperado, principalmente na região

do hemisfério norte, devido ao inverno rigoroso, são necessários equipamentos

suplementares de aquecimento. Leitões durante a fase de creche devem ser

protegidos de correntes de ar internas e de altas velocidades de ar. Sensores de

temperatura que registram as temperaturas de máxima e mínima são muito úteis na

incidência de flutuação nas temperaturas. Os sensores devem ser instalados na

altura do animal para melhor acurácia da sensibilidade térmica dos animais.

Dentre as variáveis ambientais, a temperatura uma das mais importantes a ser

considerada na avaliação térmica de animais, pois, podem afetar a saúde, bem-estar

e a eficiência na produção intensiva de suínos, considerando essencial entender a

resposta do animal confinado em relação ao ambiente térmico, a fim de minimizar os

efeitos negativos do desconforto térmico (BANHAZI et al., 2008).

A primeira reação de um suíno ao aumento da temperatura é a mudança no

comportamento (HUYNH et al., 2005), reduzindo sua atividade e buscando por áreas

úmidas. Suínos, de maneira geral, possuem sua capacidade de trocas evaporativas

28

limitada, ou seja, de perder água por evaporação na superfície da pele (HUYNH et

al., 2005; INGRAM, 1965).

Quando são expostos a temperaturas elevadas, os suínos podem sofrer

alterações na frequência respiratória, temperatura retal e diminuir o acesso à

alimentação (NIENABER et al., 1996; QUINIOU et al., 2000), além aumentar a

procura por áreas úmidas, para facilitar as trocas por condução (AARNINK et al.,

1996).

Um estudo proposto por Brown-Brandl et al. (2001) avaliaram os efeitos do

estresse por calor em suínos nas fases de crescimento e terminação em ambiente

controlado. Os autores avaliaram a produção de calor dos suínos, freqüência

respiratória, temperatura retal e verificou-se um aumento de 17-20% na taxa de

produção de calor e que a freqüência respiratória foi o melhor indicador de estresse

nos suínos. Contudo, altas temperaturas ambientais afetam de maneira negativa nos

suínos, ocasionando alterações em sua temperatura retal e superficial da pele,

freqüência respiratória (MANNO et al., 2005).

Além dos métodos fisiológicos para quantificar o estado de estresse e bem-

estar, os métodos não-invasivos tem auxiliado em possíveis predições da condição

térmica por intermédio de análise de imagens (PANDORFI; PIEDADE, 2008;

PANDORFI et al., 2007), níveis de ruído registrados em ambiente de produção

intensiva (BORGES et al., 2010; SAMPAIO et al., 2007; SARTOR et al., 1999;

SILVA-MIRANDA et al., 2012) e, alguns poucos estudos envolvendo a vocalização

de animais (HILLMANN; HOLLEN, VON; BU, 2003; HILLMANN et al., 2004)

2.2.1 Instalações com ambiente controlado

Uma típica instalação, com ambiente controlado, para alojamento de leitões em

idade de creche abriga de 10 a 20 leitões, podendo abrigar grupos maiores,

dependendo da área mínima pelo animal recém desmamado.

A área mínima adotada por animal durante a fase de pré-creche e creche, varia

de acordo com o peso do animal. Até 15kg, a área mínima requerida é de 0,18m² em

média, e ao final da fase de creche em que, o peso do leitão em média é de 40kg, a

área mínima requerida por animal é de 0,36 m² (SPOOLDER; EDWARDS;

CORNING, 2000; THOMPSON; BREWER; BREWER, 2002).

29

Os pisos ripados permitem aos leitões, permaneceram mais limpos e secos e

podem ser confeccionados com o mesmo material utilizado em pisos na

maternidade. Caso a opção seja para os pisos parcialmente ripados, recomenda-se

a instalação de bebedouros acima destas áreas. Sabe-se que, todos os suínos

necessitam de acesso livre à água fresca e limpa, com bebedouros ajustados

apropriadamente para cada idade dos animais.

2.3 Vocalização animal

Pesquisas envolvendo vocalização de suínos tiveram seus estudos iniciados

em meados do século XX, na Alemanha. Grauvogl (1958) classificou um repertório

acústico produzido pelos suínos, em vinte e três tipos de expressões vocais.

Partindo desse trabalho, outras pesquisas foram conduzidas, sendo capazes de

extrair e analisar a frequência do sinal sonoro das chamadas emitidas pelos suínos,

utilizando métodos sonográficos.

Dados oriundos dos registros de vocalizações têm sido comumente utilizados

em sistemas de predição do ambiente aéreo com a finalidade de evitar problemas

respiratórios em suínos, atuando indiretamente como um indicador do nível de

poluição do ar (CHEDAD et al., 2001; EXADAKTYLOS et al., 2007, 2008; FERRARI

et al., 2008; GUARINO et al., 2008; GUTIERREZ et al., 2010; MOSHOU et al., 2001;

SILVA et al., 2008; VAN HIRTUM; BERCKMANS, 2002; VAN HIRTUM;

BERCKMANS, 2004).

Em se tratando de leitões na maternidade, registros vocálicos também têm

auxiliado na avaliação clínica de diferentes níveis de lesões acometidas por artrite

(RISI, 2010) e na redução do índice elevado de esmagamento (FRIEND et al., 1989).

Entender a maneira como os animais se comunicam, pode ser uma alternativa

para a compreensão de seus sentimentos, com a vantagem de não interferir na

forma natural de expressão do comportamento, devendo-se se atentar a avaliar

espécies que são capazes de se expressar por vocalizações (DUNCAN, 2005).

Por se tratar de um método que não altera a rotina do ambiente, a vocalização

transformou-se em um auxiliar importante em estudos de bem-estar.

As chamadas emitidas são capazes de fornecer informação sobre o estado

emocional de um animal e podem refletir sua necessidade psicológica frente à

30

ausência de indivíduos que habitualmente estariam participando de seu convívio

social (APPLEBY et al., 1999; WATTS; STOOKEY, 2000).

Em se tratando dos suínos, por serem animais sociáveis, apresentam um

repertório bem desenvolvido de comportamento comunicativo.

Partindo deste princípio, Jensen e Algers (1984) elaboraram um etograma de

vocalização de leitões durante a fase de amamentação, sugerindo cinco classes de

vocalizações (coaxar, grunhido profundo, grunhido alto, gritos, guincho). O coaxar foi

classificado como um som curto, normalmente emitido no início da amamentação,

com frequências iniciais e finais aproximadamente iguais. O grunhido profundo foi

classificado como curto, com frequência fundamental abaixo de 1kHz, já o grunhido

alto foi semelhante ao baixo, porém com frequência fundamental maiores que 1kHz.

O grito foi classificado como chamadas longas com altas frequências, emitidas em

interações agressivas entre indivíduos de mesma ninhada, e o guincho foi

classificado como semelhantes aos gritos, mas com frequência um pouco menor.

Quando expostos a situações de estresse ou conflito, os suínos são capazes

de expressar diferentes comportamentos individuais para conseguir lidar com estas

situações; a vocalização é uma formas que utilizam para se expressarem, e pode ser

percebida e tomada como parâmetro mesmo nas primeiras semanas de suas vidas

(HESSING et al., 1993).

Vocalizações mais intensas são encontradas em leitões com até 28 dias de

vida, principalmente quando estes, são retirados de suas respectivas ninhadas,

expressando assim, sinais comportamentais de angústia. Estes sinais variam de

acordo com a idade, pois, leitões mais jovens emitem mais sons em alta freqüência,

quando comparados a leitões com maior idade (WEARY; APPLEBY; FRASER,

1999).

A vocalização na análise do comportamento dos suínos pode auxiliar nos

estudos referentes a profundidade da dor, estresse e desconforto aos quais os

animais possam estar submetidos (PUPPE et al., 2005). Condições de estresse

puderam ser classificadas como ações de separação, fome ou manipulação por

contenção ou apreensão, permitindo que os animais expressem vocalizações em

altas frequências (FRASER, 1975a).

As vocalizações emitidas em situações de estresse podem servir, inclusive,

como um indicador de qualidade de diferentes estímulos estressantes e como uma

avaliação instantânea do estado interno do animal (DÜPJAN et al., 2008). Estudos

31

realizados por diferentes autores mostram que os animais reagem às situações

estressantes como, por exemplo, desmame, fome e dor mostrando vocalizações de

alta frequência (FRASER, 1974; MARCHANT-FORDE et al., 2003).

Estudos de vocalização têm enfatizado a resposta vocal dos suínos submetidos

a diferentes procedimentos de castração, normalmente realizados nos primeiros dias

de vida (CORDEIRO et al., 2012; LEIDIG et al., 2009; MARX et al., 2003; PUPPE et

al., 2005; TALLET et al., 2010; TAYLOR et al., 2001; TAYLOR; WEARY, 2000; Von

BORELL et al., 2009; WEARY; BRAITHWAITE; FRASER, 1998).

Durante este procedimento, os leitões produzem gritos de alta frequência

(>1000Hz) quando comparados com um grupo controle submetido apenas à

manipulação necessária para a realização do procedimento, sem a castração

(MARX et al., 2003). Animais castrados sem procedimentos anestésicos (anestesia

local) emitem um maior número de gritos, com frequências mais elevadas, quando

comparados com animais submetidos ao mesmo procedimento, mas sob efeito de

anestésico local (MARX et al., 2003).

Utilizando-se do estudo da vocalização em suínos, Taylor et al.(2001)

constataram que a teoria de que animais menores sentem menos dor do que

animais mais velhos é falsa, obtendo como resultado em seus estudos a presença

da dor durante a castração em diferentes idades. As vocalizações são produzidas

voluntariamente em animais por intermédio de expressões vocais que podem indicar

estados específicos emocionais que acontecem espontaneamente ou induzidos por

meio de eventos externos.

Diferentemente da fala em seres humanos, cujo repertório vocal é mais amplo,

elaborado e com muitos significados, a vocalização em animais é limitada a poucos

tipos de chamadas. Mudanças de estados emocionais dos animais pode ser efeito

de reações fisiológicas ou do ambiente, podendo ser medida e avaliada

considerando o significado individual de uma vocalização para animais de mesma

espécie (SCHRADER; TODT, 1998).

Estudos térmicos realizados com leitões verificaram que existem chamadas

variadas, quando expostos a ambientes com diferentes temperaturas, ou seja, à

temperatura de 14°C os animais vocalizam mais, com maior frequência e duração

em relação a leitegadas submetidas à temperatura de 30°C, demonstrando que a

temperatura é um fator que propicia a alteração comportamental do animal (WEARY;

FRASER, 1997).

32

Esta teoria também pode ser confirmada por Hillmann et al., (2004), que ainda

concluíram que a vocalização em alta frequência é um indicador da termorregulação

comportamental quando os suínos são expostos a temperaturas inferiores à

temperatura de conforto térmico.

Em muitas ocasiões, as vocalizações não estão presentes, ou seja, nem todo

estado emocional do animal é comunicado, como em casos de estresse ou dor

crônica (MANTEUFFEL; PUPPE; SCHÖN, 2004; PUPPE; MANTEUFFEL, 2004),

porém, algumas condições em que o estado físico do animal está comprometido

podem promover perturbações na vocalização normal do animal (TOKUDA et al.,

2002).

De qualquer maneira, a vocalização fornece indicações sobre um animal e,

antes de utilizá-la como um indicador de bem-estar, deve-se ter provas de que a

variação nas chamadas não reflete uma variação do estado do animal (WEARY;

FRASER, 1997).

2.4 Equipamentos para registro das vocalizações: considerações técnicas

A primeira etapa para a aquisição de equipamentos para captar os registros

sonoros, é a definição dos objetivos e objeto de estudo, foco da pesquisa e as

condições ambientais do local de execução da pesquisa (BLUMSTEIN et al., 2011).

Como a tecnologia evolui rapidamente, a utilização de tecnologias específicas

para captar e registrar dados sonoros tornam-se, de certo modo, não recomendadas

pois, podem se tornar obsoletas e inacessíveis em um curto espaço de tempo. O

melhor é se balizar em fatores importantes, que devem ser considerados para a

escolha adequada dos componentes para cada sistema de gravação (TATUM,

2013).

A escolha do tipo de microfone ou sensor ideal para os registros sonoros deve

estar diretamente ligada ao tipo de animal estudado, pois, estes equipamentos

possuem características diferentes, e principalmente, bandas de frequência

diferentes.

Conhecendo previamente sobre as principais características dos microfones

que existem disponíveis, torna-se mais fácil a escolha dos mais adequados para

cada situação. A qualidade sonora torna-se aceitável para o microfone ideal, por

meio da frequência de resposta e claridez da transmissão, além disso, é preciso

33

verificar a compatibilidade do microfone adquirido com o equipamento que realizará

o registro das informações sonoras (TATUM, 2013).

Os animais em estudo e/ou o ambiente sonoro a ser monitorado determina a

resposta de frequência e o tipo de microfone necessário para capturar

adequadamente todos os sons de interesse que, classificando-os em diferentes

faixas de frequência (BLUMSTEIN et al., 2011).

O tipo mais simples de microfone é o omnidirecional, isto é, que capta som

vindo de todas as direções, da frente de trás e dos lados. Pode ser chamado

também, de microfone de pressão, por considerar apenas a força com que cada som

chega ao diafragma. Estes microfones costumam ser mais sensíveis a ruídos

mecânicos que os unidirecionais, havendo maior ocorrência de sons menos

direcionais, ou graves, do que ocorrência de sons mais agudos. Por isso, a

probabilidade de um som agudo se desviar antes de chegar ao diafragma deste tipo

microfone é grande.

Microfone do tipo bidirecional é típico dos microfones de capacitor, pois capta

sons da frente e de trás, e não dos lados. O microfone de capacitor capta sons dos

dois lados do diafragma, porém, quando atingem a frente e atrás do microfone com

diferenças de fase, se anulam, também pode ser considerado como microfone de

velocidade; por considerar diferenças da velocidade (fase) com que o som chega ao

diafragma.

Os microfones unidirecionais possuem como característica principal, a função

de captar o som oriundo de uma única direção. Possui grande sensibilidade aos

sons captados pela frente da cápsula, e pouca sensibilidade aos sons de outras

direções, e pode ser subdividido em cardióide, supercardióide, hipercardióide e

ultradirecional. Vários estudos com envolvendo registros de fala e/ou vocalização

utilizaram este tipo de microfone (FERNANDES et al., 2011; HILLMANN et al., 2004;

MATROSOVA et al., 2007; SANVITO; GALIMBERTI; MILLER, 2007).

34

2.5 Análises de sons

Vocalização é uma resposta comum a um estado emocional do animal no qual

pode ser usado para atrair o sexo oposto, buscar por companheiras (os), procurar

comida, emitir sinal de perigo, brincar e para a comunicação entre eles (YU et al.,

2010).

A vocalização tem sido utilizada em animais, não somente na identificação de

espécies de animais selvagens, mas também para monitorar o estado fisiológico de

animais de produção (HE; FANG; LONG, 1996; JIANG; ZHENG, 2003). As

características dos sons dos animais são concentradas, especialmente nas

características do domínio do tempo e nas propriedades do domínio da frequência

(SANVITO; GALIMBERTI; MILLER, 2007), no qual fornece uma base teórica para o

estabelecimento de um sistema de avaliação do bem-estar baseado na vocalização

e de um sistema de alerta da saúde animal através de estudos aprofundados da

vocalização animal.

Para que seja comprovada a existência de diferença entre as vocalizações

emitidas por animais em ambiente de produção intensiva, deve-se primeiramente

fazer uma análise sonora considerando o estudo e interpretação dos parâmetros

físicos inseridos no som (MANTEUFFEL; PUPPE; SCHÖN, 2004). A análise sonora

da vocalização animal tem sido submetida a métodos cada vez mais criteriosos e

sofisticados na tentativa de identificar com maior precisão as características de

sinais capazes de transmitir informações de importância biológica (NARINS;

CAPRANICAT, 1977).

Vocalização de animais é similar a linguagem humana, na qual possui

mudanças complexas e diferentes significados (CHEN et al., 2009). Porém, é sabido

que animais não podem se comunicar como os humanos, mas, a tecnologia do

processamento da fala também pode ser utilizada para a pesquisa com animais (YU

et al., 2010).

35

2.5.1 Extração das características acústicas

O espectro sonoro pode ser definido como a caracterização gráfica das ondas

que compõe os sons audíveis e não audíveis pelo se humano. O espectro sonoro é

composto pela frequência fundamental que compõe o som e cada um de seus

harmônicos (formantes) que soam junto com a fundamental.

Segundo Jensen e Algers (1984), é possível analisar os espectrogramas

partindo-se de duas frentes: uma delas é pela análise de padrões, feita com base

em sobreposições de imagens, podendo estas serem realizadas manualmente ou

por intermédio de técnicas computadorizadas de rastreamento. Já, a outra forma de

avaliar um espectrograma, é pela análise dos parâmetros acústicos que compõe o

sinal sonoro.

Os primeiros métodos de análise de vocalização nos suínos foram elaborados

a partir de métodos observacionais capazes apenas de classificar diferentes tipos de

chamadas frente a diferentes situações em que os animais eram submetidos

(FRASER, 1974, FRASER, 1975a; FRASER, 1975b, GRAUVOGL, 1958; GEVERINK

et al., 2002; HESSING et al., 1993; ILLMANN; SPINKA, 1999).

Aspectos visuais de sonogramas, sem processamento digital vieram a auxiliar

os estudos relacionados à vocalização, entretanto não forneciam informações

consistentes sobre as variáveis acústicas envolvidas nas chamadas. Extração de

informações acústicas no domínio do tempo faz referência à avaliação de dados

como a energia, duração, seqüência e volume de chamadas, sendo considerado o

método mais básico de extração de características, no entanto não fornece qualquer

informação sobre as frequências (MANTEUFFEL; PUPPE; SCHÖN, 2004).

A introdução do processamento digital de sinais pelo uso da Transformada

Rápida de Fourier complementou os sistemas de análise sonora permitindo o

surgimento dos sonogramas digitais para análises bioacústicas (BOERSMA;

WEENINK, 2013; TCHERNICHOVSKI et al., 2000). A transformada de Fourier é uma

equação que permite converter informações que ocorrem no domínio do tempo, para

o domínio da frequência e vice-versa.

Técnicas para extrair características da vocalização, como extração no domínio

do tempo e no da freqüência, podem utilizar o modelo Cesptrum (no qual as

periódicas são separadas das não- periódicas) e codificação de predição linear.

36

Todas essas características são analisadas por várias metodologias, como análises

estatísticas, modelos ocultos de Markov e as Redes Neurais Artificiais (NÄÄS et al.,

2008).

A extração de parâmetros no domínio da frequência permite a identificação de

parâmetros como a freqüência fundamental e seus harmônicos, freqüências de

maior amplitude e a intensidade sonora das chamadas. Estas ferramentas de

aplicação são amplamente utilizadas para a caracterização do sinal sonoro

(MANTEUFFEL; PUPPE; SCHÖN, 2004; SCHÖN et al., 1999).

2.5.2 Variáveis acústicas utilizadas para caracterizar e comparar sons

Um som pode ser definido como um fenômeno vibratório resultantes de

variações de pressão no ar (FERNANDES, 2002). A qualidade fisiológica do som

complexo pode ser definida por três parâmetros: a altura, a intensidade e o timbre.

A altura de um som é a qualidade que referencia a freqüência com que um som

é percebido, ou seja, um som pode ter uma baixa frequência (grave) ou alta

frequência (agudo). Tratando-se de uma série harmônica, pode-se dizer que a

primeira frequência representada pela mais baixa e forte freqüência de um som é a

frequência fundamental (pitch). Algumas vezes esta freqüência fundamental pode

não ser audível, sendo mascarada pela freqüência emitida pela sua harmônica

subseqüente. A capacidade do ouvido humano de captar sons é limitada em uma

faixa definida entre 20 a 20.000Hz. Os sons com menos de 20Hz são chamados de

infra-sons e os sons com mais de 20.000Hz são chamados de ultra-sons (GERGES,

2000). Variações da freqüência fundamental podem estar relacionadas a variações

de tensão, comprimento e massa das cordas vocais.

As harmônicas são freqüências que surgem de forma consecutiva à freqüência

fundamental e participam da composição da onda sonora. Este conjunto de sons

secundários, também conhecidos como sons harmônicos que acompanham o som

principal (frequência fundamental) formam o timbre, que é a qualidade capaz de

diferenciar dois sons de mesma freqüência e intensidade. Os sons harmônicos que

acompanham a freqüência fundamental dependem da geometria do ambiente de

produção da fonte sonora, ou seja, variam conforme o formato da boca e seus

anexos, faringe e tensão das cordas vocais.

37

A intensidade sonora é a quantidade de energia contida em um movimento

vibratório (FERNANDES, 2002), sendo a qualidade sonora fator essencial que

permite um som ser percebido a uma maior ou menor distância da fonte sonora e

como conseqüência a intensidade torna-se mais expressiva quanto maior for a

superfície de vibração da fonte sonora (GARCIA, 2002).

2.6 Métodos de análise das variáveis acústicas

Para se analisar as variáveis acústicas que estão presentes nas vocalizações,

vários autores utilizam-se de métodos estatísticos com a finalidade de obter uma

análise básica dos parâmetros, utilizando-se então da análise de variância e testes

de comparação de médias (APPLEBY et al., 1999; CORDEIRO et al., 2012;

FERRARI et al., 2008; RISI, 2010).

Cordeiro et al.(2012) elaboraram uma análise de variância com os parâmetros

extraídos dos sinais acústicos registrados em diferentes condições de estresse em

granja e encontraram diferença significativa (p<0,05) na variação máxima e mínima

do sinal da amplitude. Porém, durante o manejo da castração, não foram

encontrados diferenças nas vocalizações de leitões castrados com ou sem o uso de

anestesia (p>0,05).

No entanto, existem diversos autores que tem trabalhado com métodos mais

sofisticados, como o uso de sistemas inteligentes de aprendizado, tais como, redes

neurais artificiais para a classificação de sinais sonoros emitidos pelos animais, com

a finalidade de reconhecer padrões de vocalização mediante uma condição, seja ela,

de medo, dor manifestada pelo indivíduo (CHEDAD et al., 2001; HIRTUM, VAN;

BERCKMANS, 2003; JÜRGENS, 2002; MOSHOU et al., 2001; MOURA et al., 2006;

NÄÄS et al., 2008; PUPPE; MANTEUFFEL, 2004; RISI, 2010).

Illmann et al. (2001) estudaram aplicaram o método da análise da função

discriminante (DFA, em inglês) para identificar a vocalização de leitões na

maternidade. Foram coletadas amostras de vocalizações da leitegada (grupo de

leitões mantidos na maternidade durante a fase de amamentação. A análise atua no

processo de classificação das vocalizações em atributos previamente estabelecidos,

por exemplo, “vocalização corresponde à leitegada” ou “vocalização não

corresponde à leitegada”. Em suma, a análise da função discriminante calcula as

38

combinações lineares das variáveis de interesse, neste caso, dos parâmetros

acústicos.

2.7 Programas desenvolvidos para análise da vocalização

Vários são os programas desenvolvidos para avaliar a vocalização animal

(GESS et al., 2011; MANTEUFFEL; SCHÖN, 2004; SCHÖN et al., 1999; Von

BORELL et al., 2009; BROWN; HEATHCOTE, 2009; LEE et al., 2006; MOURA et al.,

2008; PUPPE; MANTEUFFEL, 2004; TCHERNICHOVSKI et al., 2000).

O Sound Analysis Pro – 2011 baseia-se no sistema de processamento de sinal

digital (DSP), capaz de realizar gravações sonoras extraindo informações por meio

de processamento de sinais digitais em tempo real. Elabora análises espectrais com

auxílio da transformada rápida de fourier (FFT), transformando um segmento

pequeno de som que é descrito no domínio do tempo, para o domínio da frequência

e vice-versa (TCHERNICHOVSKI et al., 2000).

2.8 Mineração de dados aplicada à vocalização animal

A Mineração de Dados, dentre outras ferramentas direcionadas para a tomada

de decisão e para ações mais precisas, têm contribuído para o avanço e a

velocidade das pesquisas em produção animal, auxiliando na extração de releváveis

informações com relação às questões relacionados ao bem-estar dos animais de

produção (CORDEIRO et al., 2012; NÄÄS et al., 2008; PERISSINOTO et al., 2009).

O processo de “data mining” trata da extração de conhecimento previamente

desconhecido e potencialmente útil a partir de dados, podendo auxiliar na

descoberta de padrões, partindo do banco de dados, para descrever estruturas não

conhecidas ou para predizer novas situações (FAYYAD; PIATETSKY-SHAPIRO;

SMYTH, 1996).

39

3 MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Localização do experimento

O experimento foi realizado, durante os meses de junho e julho de 2011, em

uma Unidade para Experimentação com Suínos (“Grein Farm”) localizada na região

sul do Campus Urbana-Champaign da Universidade de Illinois, no Estado de Illinois,

EUA (Figuras 1a e 1b). Esta pesquisa recebeu a aprovação do Comitê Institucional

para Cuidados e Utilização de Animais em Experimentos (IACUC) da Universidade

de Illinois, sob o protocolo de número 11083 (ANEXO A).

(a)

(b)

Figura 1 – Vista aérea (a) e fachada (b) da instalação experimental para produção de suínos

40

3.2 Características da Instalação

A unidade experimental climatizada possuía quatro salas idênticas de

dimensões de 9,80m de comprimento por 8,50m de largura (medidas internas), pé

direito de 2,20m, paredes e forro construídos com material isolante, oito baias para

abrigar os animais por sala e um corredor central (Figura 2).

“inlets” para a entrada de ar fresco

Baias para alojamento dos animais

Painel com placa evaporativa Linha de exaustores

Aquecedor

Figura 2 – Croqui da instalação experimental, representando a distribuição das salas e do sistema de climatização

O sistema de climatização foi projetado para a capacidade máxima de 72

animais/sala, alojados no sistema “wean to finish”, abrangendo desde a fase de pós-

desmame dos leitões (peso médio de 5kg/animal), até a fase de terminação (peso

médio de 130kg).

Cada sala era composta por um painel evaporativo, localizado no corredor

lateral que davam acesso às salas (Figura 3a).

Para o aquecimento do ar, haviam dois aquecedores (Figura 3b), sendo um no

corredor lateral (local de entrada do ar fresco) e um dentro da instalação. Havia

Corredor

Corredor

Corredor

Corredor

41

quatro “inlets” (Figura 3c) instalados no forro (teto) das salas, eram responsáveis

pela entrada de ar fresco nas salas e três exaustores (Figura 3d) que realizavam a

sucção do ar de dentro da sala para o ambiente externo e também, a renovação do

ar na sala. O piso das salas era do tipo ripado, feitos com vigotas de concreto

armado (Figura 3e). Havia um fosso para o acúmulo dos dejetos sob o piso ripado.

(a) (b)

(c) (d)

(e)

Figura 3 – (a) Detalhe do painel com placa evaporativa utilizado para resfriar e/ou umidificar o ar de entrada para as salas, (b) aquecedor de ar (c), “inlet” para a entrada de ar fresco e (d) exaustores para a sucção do ar, e (e) detalhe do tipo de piso da instalação

42

As salas foram identificadas por cores, e localização geográfica (Norte, Sul,

Leste, Oeste) para facilitar a organização do experimento (Figuras 4a e 4b).

(a) (b)

Figura 4 – Identificação das salas para alojamento dos animais, (a) vista aérea externa e (b) vista aérea interna das baias com os animais

3.3 Animais e tratamentos

O número de leitões, em cada grupo avaliado, foi escolhido com a finalidade de

atender ao propósito de coletar dados de vocalização em grupo, além de seguir as

normas específicas de área mínima para leitões até o término do período de

alojamento. A área mínima requerida para suínos aos 15kg, em idade de creche é

de 0,18m²/suíno, e aos 30kg, de 0,36m²/suíno (CARR, 1998).

Vinte e quatro leitões da linhagem mista de Landrace com Large-white, recém

desmamados (idade média de dezenove dias), foram retirados da maternidade,

separados por sexo, e redistribuídos aleatoriamente, por sorteio, em quatro grupos

de seis animais, formando um grupo misto, de três machos e três fêmeas.

Os leitões foram alojados nas respectivas salas e acondicionados em

condições térmicas de conforto. Foi estabelecido um período inicial de sete dias para

a aclimatação e reestabelecimento da dominância nos grupos. Durante o período de

experimentação, as quatro salas foram utilizadas simultaneamente, com as mesmas

condições térmicas, porém controladas individualmente.

Os tratamentos foram aplicados em dias alternados, com elevação da

temperatura de maneira gradativa. Os mesmos foram estabelecidos, respeitando a

exigência térmica dos leitões para cada semana de vida, conforme descrito na

Tabela 1.

43

Tabela 1 – Condições térmicas recomendadas para suínos (baseada em estudos de tolerância térmica nos EUA)

Fase e peso Condições ideais

Abaixo de Acima de

Fêmeas em lactação e

leitões recém nascidos

15,5 a 26,7°C para fêmeas; 32,2°C

para leitões em escamoteador

10°C para

fêmeas

32,2°C para

fêmeas

Pré-creche (5 a 15kg) 26,7 a 32,2°C 15,5°C 35°C

Creche (15 a 38kg) 18,5 a 26,7°C 4,5°C 35°C

Crescimento (38 a 75kg) 15,5 a 24°C -3,9°C 35°C

Terminação (75 a 110kg) 10 a 24°C -5°C 35°C

Matrizes e Cachaços 15,5 a 24°C -5°C 32,2°C

Zona crítica

Adaptado de (NRC, 1981)

Durante o período de coleta de duas semanas, as condições térmicas de cada

tratamento foram estabelecidas em função da idade dos leitões, em semanas.

Os leitões na quinta semana de vida, compreendem a fase de pré-creche,

inicia-se no pós-desmame, com peso médio de 5kg por animal e termina após duas

semanas de fornecimento de ração pré-inicial, ou até atingirem o peso médio de

15kg, aos 35 ou 40 dias de idade. Após os 35 dias, a raçao passou a ser pré – 36,

ou seja, demarca o início da fase de creche compreendendo o período de quinze

dias de alimentação com esta raçao, e faixa de peso de 15 a 38 kg.

Balizados no manejo dos animais, e nas condições de térmicas propostas na

tabela 1, os tratamentos definidos e aplicados foram:

Condição de Conforto (CCo),

Condição Moderada de Calor (CMCa) e

Condição de Calor (CCa),

No primeiro dia de cada semana, os leitões foram alojados em condições

térmicas de conforto. Para os dias subsequentes, foram expostos ao tratamento

(CMCa ou CCa) por um dia, seguido pelo tratamento testemunha (CCo) por um dia,

alternando desta forma durante toda a semana, perfazendo três repetições em cada

tratamento, dentro da semana (Figura 5).

44

Conforto Conforto Conforto Conforto Conforto Conforto Conforto

Adaptação Adaptação Adaptação Adaptação Adaptação Adaptação Adaptação

DIA 1 DIA 2 DIA 3 DIA 4 DIA 5 DIA 6 DIA 7

CCo de CCo para CMCa Conforto de CCo para CMCa Conforto de CCo para CMCa CCo - Pausa

27 °C 27 °C para 34±2°C 27 °C 27 °C para 34±2°C 27 °C 27 °C para 34±2°C 27 °C °C

DIA 8 DIA 9 DIA 10 DIA 11 DIA 12 DIA 13 DIA 14

CCo de CCo para CCa CCo de CCo para CCa CCo de CCo para CCa CCo - Pausa

24 °C 24 °C para 34±2°C 24 °C 24 °C para 34±2°C 24 °C 24 °C para 34±2°C 24 °C

Idade: 3 e 4 semanas (5 a 15kg)

Idade: 5 semanas (15 a 38kg)

Idade: 6 semanas (15 a 38kg)

Figura 5 – – Cronograma de execução do experimento

Os animais não foram submetidos a condições críticas de estresse térmico,

com temperaturas maiores que 35°C, e também não foram expostos a condições de

desconforto térmico por períodos prolongados, atendendo às exigências

estabelecidas pelo comitê de ética que inspecionou o experimento. As condições

térmicas foram alternadas em função dos dias de experimentação. Os animais

tiveram acesso livre a água e comido durante todo o experimento.

Foi estabelecido a elevação gradativa da temperatura em 2°C (HUYNH et al.,

2005) até que fosse atingido o valor máximo da temperatura correspondente ao

tratamento aplicado e, adotado um tempo de exposição, de 3 horas, dos leitões a

cada nível de temperatura atingido, para o monitoramento e coleta das variáveis

ambientais e vocalizações, conforme o esquema apresentado na Figura 6.

CCo (°C) CMCa (°C) CCo (°C) CCa (°C)

8:00 27 29 24 26

11:00 27 31 24 28

14:00 27 33 24 30

17:00 27 35 24 32

20:00 27 27 24 34

Semana 1 Semana 2

Tempo de exposição de 3h

Horário




Figura 6 – Esquema de aplicação dos tratamentos durante o período do experimento

45

3.4 Instalação dos Equipamentos

3.4.1 Monitoramento das variáveis ambientais

Para quantificar as variáveis ambientais, foram registrados dados de

temperatura (°C) e umidade relativa (%).

Sensores, tipo dataloggers, foram identificados por salas (Figura 7a) e

instalados próximos aos animais, a uma altura de 0,60cm da área em que os

animais foram alojados (Figura 7b).

(a) (b)

Figura 7 – (a) Sensores de temperatura e umidade, (b) instalação nas baias com os animais

Foi instalado um sensor na área externa à instalação para o monitoramento

das variáveis ambientais externas à instalação (Figura 8).

Figura 8 – Sensor de temperatura e umidade relativa instalado na área externa à instalação

Os sensores foram fixados sob uma capa protetora em isopor para evitar

incidência direta de radiação, seja da lâmpada de aquecimento instalada nas baias,

ou, da incidência direta de intempéries na área externa à instalação (radiação solar

direta, chuva, ventos fortes, dentre outros).

46

Os dados foram registrados em intervalos de 5min e foram utilizados sensores

tipo datalogger da marca Hobo (HOBO Pro v2 Part # U23-001, ONSET, Southern

MA, USA) (Figura 9).

Figura 9 – Equipamento datalogger para registro de dados de temperatura e umidade do ar, utilizados

para aferir as variáveis ambientais

Os sensores datalogers operaram, para a variável temperatura, na faixa de

operação de -40°C a 100°C, acurácia de 0,2°C para a faixa de 0°C a 50°C e

resolução de 0,02°C a 25°C. O tempo de resposta do sensor era de 3min para

movimentação de ar de 1m.s-1. Para a variável e, de 0 – 100%, acurácia de ± 2,5%,

resolução de 0,03% e tempo de resposta era de 40min.

Para a fixação dos equipamentos foi instalada uma malha de arame no sentido

longitudinal à baia dos leitões.

3.4.2 Aquisição dos registros sonoros de vocalização

O monitoramento contínuo das vocalizações foi realizado por meio de um

microfone unidirecional, cardióide (XM8500, Behringer Inc., Bothell, USA) conectado

a um amplificador de sinal (Micropower PS400, Behringer Inc., Bothell, USA) e este,

a uma placa de áudio e vídeo conectada a um computador (Figuras 10a e 10b).

(a) (b)

Figura 10 – Detalhe dos equipamentos utilizados para o monitoramento acústico das vocalizações. (a) microfone e amplificador conectados e (b) placa de vídeo utilizada para receber e armazenar no computador os registros sonoros

47

Os microfones selecionados para a captação das vocalizações foram do tipo

unidirecional, pois possui como característica principal, a função de captar o som

oriundo de uma única direção, por este motivo respondeu melhor aos estímulos

sonoros originados na altura dos animais. O microfone possuía grande sensibilidade

aos sons captados na frente da cápsula, e pouca sensibilidade aos sons de outras

direções.

Para o registro contínuo da vocalização dos animais, após a conexão com o

microfone, o amplificador foi conectado à placa de áudio e vídeo (Geovision, GV-

1240-8, Irvine, CA, USA), instalada no computador (Figuras 11a, 11b e 11c). Para o

registro dos áudios, não foi possível estabelecer um período de gravação fixa, sendo

as amostras registradas em função da sensibilidade do microfone e do ajuste

manual do amplificador.

(a)

(b) (c)

Figura 11 – Equipamentos utilizados para aquisição do áudio e vídeo durante o experimento. (a) monitoramento dos animais fora da instalação, (b) amplificadores e (c) detalhe do microfone instalado na baia dos animais.

48

Os microfones foram instalados no centro geométrico das baias que alojavam

cada grupo de leitões, a uma altura máxima de 0,8m do piso das baias e as câmeras

foram instaladas no teto da instalação. Os animais foram alojados em uma baia de

cada sala (Figura 12).

Figura 12 – Detalhamento da instalação dos equipamentos para aquisição das informações relativas às variáveis ambientais, dos animais. (a) detalhamento de uma das salas e (b) área reservada ao alojamento dos animais e disposição dos equipamentos

3.5 Amostragem dos dados sonoros

Os arquivos de áudio foram agrupados de acordo com a divisão do dia em

quatro períodos: 1 – madrugada (00:00 – 05:55), 2 – manhã (06:00 – 11:55), 3 –

tarde (12:00 – 17:55) e 4 – noite (18:00 – 23:55).

Após o período de experimentação, os sinais sonoros foram descarregados e

armazenados no computador, a uma taxa amostragem de 8000Hz e resolução de 16

bits. As etapas de agrupamento dos sinais sonoros (Figura 13) em relação aos

períodos previamente estabelecidos e alteração das frequência de amostragem para

44100Hz e acurácia de 16 bits (para melhorar a qualidade do sinal), foram realizadas

com o auxílio do programa Audacit® versão 2.0.2 (NÄÄS et al., 2008; RISI, 2010;

SILVA, 2008).

49

(a) (b)

Figura 13 – Agrupamento dos sinais sonoros em relação aos períodos do dia. (a) representa as amostras coletadas ao longo de um período e (b) o agrupamento dos áudios

3.6 Processamento dos áudios

Devido ao monitoramento contínuo, foi encontrado bastante ruído de fundo nas

amostras de sons coletadas durante todo o período de experimentação. A filtragem

prévia com o software Audacity foi realizada, porém o ruído de fundo ainda foi

problema para a extração das vocalizações.

O ruído de fundo foi devido ao funcionamento dos exaustores, sendo mais

acentuado após o término da exposição dos animais aos tratamentos referentes às

condições de desconforto térmico.

Após o insucesso com o programa Audacity na elaboração de um filtro para os

áudios, foi utilizado o programa GoldWave® para a realização desta etapa de

processamento dos áudios (GESS et al., 2011; TCHERNICHOVSKI et al., 2000).

A extração do ruído de fundo foi elaborada com o auxílio da ferramenta “noise

reduction” do Goldwave®. Inicialmente, foi selecionado o trecho sonoro em que o

ruído de fundo foi predominante, e este foi copiado. Após selecionado o ruído de

fundo, fez-se a seleção de toda a amostra sonora e a ferramenta “noise reduction”

foi executada, com a opção de reduzir o ruído de fundo a partir do arquivo

previamente selecionado.

50

As Figuras 14a e 14b, ilustram o procedimento, em (a) o espectro puro e em (b)

o espectro após a remoção do ruído de fundo.

(a)

(b)

Figura 14 – Extração do ruído de fundo das amostras de vocalização dos leitões. (a) amostra contendo ruído de fundo e (b) amostra após a filtragem do som

Para quantificar e extrair dos parâmetros acústicos das amostras coletadas, foi

utilizado o programa SAP2011 – Sound Analysis Pro – 2011 (TCHERNICHOVSKI et

al., 2000; WOOLLEY, 2012).

O SAP 2011 foi elaborado utilizando os princípios da transformada de fourier

(FFT) para análise de sinais, e, foi capaz de extrair as características acústicas

referente às amostras de vocalização previamente selecionadas (Figura 15).

Figura 15 – Inteface do Programa Sound Analysis Pro 2011.(Cortesia: Dra. Sarah M. N. Wooley –

Pesquisadora chefe do Communication Neuroscience Lab - Columbia University - Columbia University | Department of Psychology)

Os parâmetros extraídos foram: amplitude (dB), frequência média (Hz),

frequência fundamental (Hz), frequência de pico (Hz), e entropia (base logarítmica).

Cada arquivo de som foi explorado neste programa, mediante a seleção de

trinta pontos, ao longo da duração do arquivo. Em cada ponto selecionado foi

51

possível a extração das características acústicas referente ao arquivo em processo

de análise. vários ao longo do foi dividida em intervalos para a extração das

caractéristicas acústicas. O programa permitiu selecionar os intervalos manualmente

para que, na sequência, calculasse a média dos valores referente ao intervalo

selecionado.

3.7 Delineamento Estatístico

O delineamento estatístico para o experimento foi em blocos casualizados,

estruturado em quatro blocos e dois tratamentos, com três repetições ao longo do

tempo. Foram duas semanas de coleta de dados, portanto, para cada semana foi

adotado o mesmo delineamento experimental.

Cada bloco correspondeu a um grupo de seis animais alojados em cada uma

das quatro salas.

3.8 Análise do Banco de Dados

Esta pesquisa caracterizou-se como um estudo prévio da vocalização de

grupos de leitões sob diferentes condições térmicas. Foi possível aplicar diferentes

condições térmicas em ambientes de criação de suínos, idênticos e controlados, e

ainda, registrar o comportamento sonoro dos animais de maneira contínua.

Devido ao grande volume de dados acumulados ao longo dessas duas

semanas de experimentação, foi realizada uma análise prévia para melhor entender

o comportamento dos dados como um todo. Diante disso, os dados foram extraídos

de uma sala dentre as quatro avaliadas.

Foram utilizados dois dias de cada semana de coleta de dados, sendo que,

cada dia foi a representação de uma condição térmica diferente, ou seja, conforto e

calor na semana 1 e, conforto e calor para a semana 2.

Foi elaborada uma análise descritiva, enfatizando, as características acústicas

das vocalizações em grupo dentre os tratamentos (CCo e CMCa – 5ª semana e,

CCo e CCa – 6ª semana); dentre os períodos do dia (madrugada, manhã, tarde e

noite) e dentre as diferentes condições térmicas (T, °C; UR, %; h, kJ.kg-1arseco e ITU).

52

3.8.1 Variáveis ambientais

Dados de temperatura do ar (t, °C), temperatura de ponto de orvalho (tpo, °C) e

umidade relativa (%), foram registrados 24h por dia, com leituras programadas a

cada 5 minutos, no interior das quatro salas que alojaram os leitões, e no ambiente

externo à instalação para monitorar as condições do ar externo, pois este era o ar

succionado para dentro das salas.

Foram calculados os dados médios, mínimos e máximos das variáveis

ambientais mensuradas no interior das salas que abrigavam os leitões e externo à

instalação para quantificar a condição do ambiente para cada tratamento aplicado

aos animais, nas duas semanas de coleta de dados.

Para a análise do ambiente térmico para os leitões, cada dia foi dividido em

quatro períodos (madrugada, manhã, tarde e noite), sendo calculados, os valores

médios, mínimos e máximos para cada variável ambiental. Os períodos foram

divididos nas seguintes faixas horárias:

Madrugada: 00:00 – 05:55

Manhã: 6:00 – 11:55

Tarde: 12:00 – 17:55

Noite: 18:00 – 23:55

Para quantificar o ambiente térmico, e associá-lo com a vocalização dos

animais em grupo, foram utilizados os Índices de Temperatura e Umidade (ITU) e a

Entalpia do ambiente.

O ITU foi calculado de acordo com a eq. (1) desenvolvida originalmente por

Thom, 1959:

ITU = Tbs + 0,36 Tpo + 41,2 (1)

em que,

Tbs - temperatura de bulbo seco (°C), e

Tpo - temperatura do ponto de orvalho (°C).

53

A entalpia do ambiente foi calculada de acordo com a eq. (2) proposta por

Rodrigues et al. (2011)1.

0,052.t)+.(71,28.10p

UR+1,006.t=h

)t+237,3

7,5.t(

B

(2)

em que,

h – entalpia, kJ kg-1 ar seco;

t – temperatura de bulbo seco do ar,°C;

UR – umidade relativa, %;

pB – pressão barométrica local, mmHg.

3.8.2 Características acústicas da vocalização

Para a análise das vocalizações dos leitões, foi elaborada uma análise com a

finalidade de verificar diferenças estatísticas entre as características acústicas dos

sons, nas diferentes condições térmicas, períodos do dia, para as duas semanas de

coleta de dados. As características acústicas utilizadas na análise estão

representadas na Tabela 2

Tabela 2 – Características acústicas utilizadas para as análises das vocalizações

Características acústicas

Amplitude (dB)

Frequência fundamental (Hz)

Frequência média (Hz)

Frequência de pico (Hz)

Entropia

Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) utilizando-se o

procedimento dos Modelos Lineares Gerais – GLM do programa estatístico do SAS®

(SAS, 2009). Foi utilizado o procedimento LSMEANS para a obtenção de médias

ajustadas das variáveis, e efetuadas as comparações pelo Teste de Tukey (p<0,05),

considerando para cada variável resposta, o efeito de tratamento e período.

1 A equação para cálculo da entalpia referenciada por Rogrigues et al. (2010), trata-se de uma recente adaptação da equação proposta por Albright (1990), para que valores de temperatura, umidade relativa e pressão atmosférica local, possam ser incorporados diretamente na equação referenciada.

54

3.8.3 Modelo estatístico

O modelo estatístico que descreveu a análise dos dados ambientais e das

características acústicas foi representado pela eq. 3:

(3)

em que,

Yikm = n-ésima observação das variáveis no i-ésimo tratamento, no k-ésimo período

do dia, na m-ésima semana de vida dos animais;

gi = efeito fixo do i-ésimo tratamento (i = CCo, CMCa, CCa);

tk = efeito fixo do k-ésimo período (k = madrugada, manhã, tarde, noite);

lm = efeito fixo da m-ésima semana (m = 5 ou 6);

tlik = efeito da interação entre o i-ésimo tratamento com o k-ésimo período;

tcim = efeito da interação entre o i-ésimo tratamento com a m-ésima semana;

Ɛ ikm = efeito residual, que inclui todas as demais fontes de variação não

consideradas no modelo, além do erro de determinação;

µ = média paramétrica.

55

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Avaliação das variáveis ambientais

A caracterização do microclima da sala durante todo o período de

experimentação, para o registro das vocalizações, foi realizada por meio dos valores

médios da temperatura e umidade relativa média, mínima e máxima, além das

médias em cada período no qual, cada dia de experimento foi dividido (madrugada,

manhã, tarde e noite). Os resultados desses valores estão ilustrados nas Figuras 16

e 17, respectivamente.

2928

32

29 2930 30

27

21

37

22

29

34

28

1,01,0

1,9

1,3

1,1

1,6

1,8

0,1 0,1

0,3

0,2 0,10,2 0,2

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Média Mín Máx Madrugada Manhã Tarde Noite

Te

mp

era

tura

( C

)

T ( C) Texterna( C) Desvio padrão Erro padrão

Figura 16 – Médias diárias dos valores de temperatura do ar durante o período de experimentação no interior da sala e do ambiente externo à instalação

80

69

88

7882

79 7983

49

9997

76

57

90

5,0

5,5

5,4

6,66,8

5,7

5,1

0,7 0,7 0,70,9 0,9

0,8 0,7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Média Mín Máx Madrugada Manhã Tarde Noite

Um

ida

de

Re

latv

a (%

)

UR (%) URexterna (%) Desvio padrão Erro padrão

Figura 17 – Médias diárias dos valores de umidade relativa durante o período de experimentação no interior da sala e do ambiente externo à instalação

56

As estimativas do desvio padrão e do erro padrão foram calculadas para

melhor representação da eficiência do sistema de controle dentro das instalações,

proporcionando ambientes praticamente idênticos, em termos de valores médios

diários, pois ao longo do dia o comportamento da condição ambiental pode ser

afetado pelas condições do ambiente externo, seja devido ao posicionamento do sol,

direção dos ventos, dentre outros.

Os valores do desvio padrão variaram em ±1°C, para as temperaturas mais

amenas do dia, que foram as temperaturas médias e mínimas, e, durante períodos

mais amenos do dia, como a manhã. Para temperaturas e períodos mais quentes, o

desvio padrão se aproximou de ±2°C. Para os valores de umidade relativa, a

porcentagem foi de 5% nos períodos da tarde e noite, e, temperaturas média,

mínima e máxima. Para os períodos da madrugada e da manhã, o desvio padrão foi

de 6%, aproximadamente.

Como o ar interno das instalações era proveniente do ambiente externo à

instalação, em algumas situações foi difícil manter temperaturas e

conseqüentemente os animais em condições de conforto, principalmente em

condições em que, a temperatura do ambiente externo estava mais alta que a

necessária para o conforto. Isto ocorreu devido, ao sistema de resfriamento ser

pouco eficiente, com ausência de condicionamento do ar, apresentando somente, o

sistema de placas evaporativas para resfriamento do ar de entrada.

57

4.1.1 Microclima em torno dos leitões

As faixas de temperatura consideradas de conforto variaram de acordo com a

semana em que os dados foram coletados, pois a idade e peso dos leitões

influenciam diretamente em sua necessidade térmica. No entanto, para a Condição

Moderada por Calor (CMCa), a faixa de conforto adotada foi de 27°C e na semana

em que foi aplicado a Condição por Calor (CCa), a faixa de conforto foi de 24°C.

Para as condições moderadas por calor e condições de calor, foram adotados

limites máximos de temperatura de 35°C, pois, acima desse limite, os animais

entrariam na zona crítica de temperatura (NRC, 1981).

A Tabela 3 apresenta os valores médios das variáveis ambientais, temperatura

(°C), umidade relativa (%), e os índices de conforto, entalpia, e ITU, para os diversos

tratamentos, períodos do dia e semanas de criação.

Tabela 3 – Médias dos valores de Temperatura (°C), Umidade relativa (%), entalpia (kJ /kgarseco-1

) para os diferentes tratamentos, períodos do dia, e semana de criação

Idade Períodos T (°C) UR (%) h (kJ/kgarseco) ITU

Conforto Calor Conforto Calor Conforto Calor Conforto Calor

5a semana

Madrugada (0:00 - 5:55)

27 27 60 70 60 66 75 76

Manhã (6:00 - 11:55)

27 28 67 81 64 76 75 78

Tarde (12:00 - 17:55)

28 29 71 80 70 79 77 79

Noite (18:00 - 23:55)

29 31 72 72 74 82 78 81

6a semana

Madrugada (0:00 - 5:55)

29 29 80 81 79 80 79 79

Manhã (6:00 - 11:55)

28 29 81 83 76 81 78 79

Tarde (12:00 - 17:55)

27 33 81 69 72 87 76 84

Noite (18:00 - 23:55)

27 32 80 82 71 93 76 83

Os valores de entalpia (h) e do índice de temperatura e umidade (ITU) foram

calculados para as condições pré-estabelecidas de conforto e calor. Os valores

apresentados foram os valores médios registrados pelos dataloggers, em cada

período do dia. Foi possível perceber que, para a 5ª semana, em que a exigência

térmica dos leitões, de 27°C, foi atingida durante a condição de conforto. Para os

valores de temperatura durante a condição de calor, houve a elevação gradativa,

atingindo valores máximos de 31°C, caracterizada como condição de desconforto

58

térmico. No entanto, para a 6ª semana, a temperatura de 24°C não pode ser

atingida, devido às condições do ar externo à instalação. O sistema de resfriamento

apresentou-se insuficiente para realizar o resfriamento do ar com eficiência. As

temperaturas médias para a 6ª semana, para a condição de conforto, apresentaram-

se acima das condições ideais de conforto para os leitões. Já na condição de calor,

as faixas de temperaturas foram atingidas gradativamente, apresentando valores

máximos de 33°C, no período da tarde, sendo caracterizado como condição de

desconforto térmico.O fato da temperatura não atingir a condição de conforto na 6ª

semana, responde o fato da análise de variância não considerar a semana como

uma interação significativa entre as variáveis respostas.

A umidade relativa, mesmo ajustada em 70%, oscilou durante todo o período

de experimentação, sem possibilidades de valores exatos durante todo o período.

As Figuras 18a, 18b e 18c illustram o comportamento da temperatura e dos

índices de conforto médios aferidos na sala, em relação à condição ideal pré-

estabelecida para o alojamento dos leitões.

20

22

24

26

28

30

32

34

Madrugada (0:00 - 5:55)

Manhã (6:00 -11:55)

Tarde (12:00 -17:55)

Noite (18:00 -23:55)

Te

mp

era

tura

( C

)

Conforto Calor Calor Conforto

5a semana

6a semana

50

60

70

80

90

Madrugada (0:00 - 5:55)

Manhã (6:00 -11:55)

Tarde (12:00 -17:55)

Noite (18:00 -23:55)

En

talp

ia (

kJ

.Kg

ars

ec

o-1


5a semana

6a semana

(a) (b)

65

70

75

80

85

90

Madrugada (0:00 - 5:55)

Manhã (6:00 -11:55)

Tarde (12:00 -17:55)

Noite (18:00 -23:55)

ITU


5a semana

6a semana

(c)

Figura 18 – Comportamento temperatura (a) e os índices entalpia (b) e ITU (c), em relação à condição ideal pré-estabelecida

Para condições do conforto em que a temperatura foi de 24°C e 27°C e

umidade relativa de 70%, os valores de entalpia (h) foram, respectivamente, de 57 e

59

66 kJ.kgarseco-1 e, os valores de ITU foram de, 72 e 76. Para as condições de calor

até 33°C (valor máximo atingido na sala) e umidade relativa de 70%, a entalpia (h)

foi de 88 kJ.kgarseco-1 e, ITU de 84. As linhas tracejada e contínua, na horizontal

representam as condições de conforto para as duas semanas de criação.

4.2 Espectro sonoro das vocalizações em grupo

As vocalizações são produzidas voluntariamente em animais por intermédio de

expressões vocais que podem indicar estados específicos emocionais que

acontecem espontaneamente ou induzidos por meio de eventos externos

(SCHRADER; TODT, 1998).

O propósito deste estudo foi quantificar vocalizações em grupos de leitões,

alojados sob diferentes condições térmicas ao longo dos dias de criação em fase de

pré-creche e creche. No entanto, a Figura 19 ilustra o comportamento dos espectros

sonoros para os quatro períodos em que os sons foram amostrados, filtrados e

analisados, para as condições de conforto e estresse.

60

Madrugada Madrugada

Manhã Manhã

Tarde Tarde

Noite Noite

Figura 19 – Comportamento dos espectros sonoros das vocalizações dos leitões durante os períodos do dia em que forma submetidos à condição de conforto e calor

Avaliando de maneira comparativa as duas condições foi possível identificar

alterações no formato da onda para as condições de conforto e entre os períodos ao

longo do dia. É notório que, em condições de conforto, os perfis sonoros mostram

uma atividade comunicativa entre os animais, mais intensa que, quando em

condições de desconforto por calor.

O perfil sonoro durante os períodos sofreram alterações, apresentando formas

de ondas mais intensas nos períodos da madrugada e manhã, com diminuição

drástica no período da tarde, seguindo o mesmo comportamento para a noite. Por se

tratar de um exemplo para a condição de conforto, ainda não é possível afirmar se o

comportamento se repete para os outros dias, em que os animais permaneceram em

condições de conforto e, se este comportamento se repete para as outras salas.

Torna-se necessário trabalhar com bancos de dados maiores e analisar a forma do

espectro para a busca por um padrão de onda sonora para leitões em grupos.

Segundo Jensen e Algers (1984), é possível analisar os espectrogramas partindo-se

61

de duas frentes: uma delas é pela análise de padrões, feita com base em

sobreposições de imagens, podendo estas serem realizadas manualmente ou por

intermédio de técnicas computadorizadas de rastreamento. Já, a outra forma de

avaliar um espectrograma, é pela análise dos parâmetros acústicos que compõe o

sinal sonoro.

O fator manejo também deve ser verificado, para isso, as análises

comportamentais serão imprescindíveis para os aprofundamentos dos resultados

apresentados. Segundo Manteuffel; Puppe e Schön (2004), em muitas ocasiões, as

vocalizações não estão presentes, ou seja, nem todo estado emocional do animal é

comunicado, como em casos de estresse ou dor crônica. No entanto, algumas

condições em que o estado físico do animal está acometido cronicamente podem

promover perturbações na vocalização normal do animal (TOKUDA et al., 2002).

Quando o suíno é alojado em baias, o nível dos registros de vocalização pode

variar consideravelmente. Em geral, sons com altas intensidades serão registrados

durante o dia. E também, durantes os períodos de arraçoamento, a intensidade de

sons aumentam consideravelmente devido a movimentação, a disputa e desejo dos

leitões em se alimentar (EXADAKTYLOS et al., 2003).

O espectro sonoro foi extraído, indicando possíveis variações do

comportamento dos leitões nas diferentes condições térmicas dentro dos períodos

do dia. No entanto, a etapa de reconhecimento de padrão, ainda necessita de um

banco de dados maior e mais consistente para o reconhecimento do espectro em

cada condição térmica, seja por análise das imagens ou pela extração das

características acústicas.

4.3 Características acústicas entre os tratamentos

Devido ao fato do monitoramento ser contínuo, foi possível obter registros de

vocalizações de suínos quando em grupo de maneira não-invasiva e sem alterar o

nível de adaptação dos animais na sala.

Apesar dos registros sonoros apresentarem ruído de fundo nas amostras

coletadas, o processo de filtragem auxiliou na captura de espectros referentes às

vocalizações dos animais, com a extração dos parâmetros acústicos.

62

O presente trabalho apresentou como resposta ao objetivo secundário, a

extração das características acústicas dos espectros sonoros das vocalizações

relacionando com as diferentes condições do micro-clima da instalação (Tabela 4).

Tabela 4 – Valores médios das características acústicas nas diferentes condições térmicas

Características Acústicas Tratamentos

Conforto Calor

Amplitude (dB) 43a 40b Frequência fundamental (Hz) 1188b 1563a

Frequência média (Hz) 1926a 1923a Frequência de pico (Hz) 1788a 1741a

Entropia -5,2a -3,6b Médias seguidas de letras distintas minúsculas nas linhas, indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste de Tukey

Para o efeito do tratamento isolado, as características acústicas como,

Amplitude (dB), Frequência Fundamental (Hz) e Entropia apresentaram-se

significativas para o efeito do tratamento isolado.

As Figuras 20a, 20b, 20c, 20d ilustram a variação da amplitude (dB),

frequência fundamental (Hz), frequência média (Hz) e frequência de pico (Hz), das

vocalizações dos leitões em grupo em relação aos índices de conforto, ITU e

Entalpia, para as condição de conforto e calor,

63

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

10

20

30

40

50

60

70

80

70 70 71 73

Fre

qu

ên

cia

(H

z)

Am

pli

tud

e (d

B)

Entalpia (kJ/kgarseco)

Amplitude - confortoFrequência fundamental, HzFrequência média, HzFrequência de Pico, Hz

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

10

20

30

40

50

60

70

80

73 78 83 87

Fre

qu

ên

cia

(H

z)

Am

pli

tud

e (d

B)

Entalpia (kJ/kgarseco)

Amplitude - calor

Frequência fundamental, Hz

Frequência média, Hz

Frequência de Pico, Hz

(a) (c)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

10

20

30

40

50

60

70

80

77 77 77 77

Fre

qu

ên

cia

(H

z)

Am

pli

tud

e (d

B)

ITU

Amplitude - conforto




0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

10

20

30

40

50

60

70

80

77 79 81 82

Fre

qu

ên

cia

(H

z)

Am

pli

tud

e (d

B)

ITU

Amplitude - calor




(b) (d)

Figura 20 – Valores médios das características acústicas, amplitude (dB), frequência fundamental, média e de pico (Hz) para as diferentes condições térmicas

64

4.4 Amplitude da vocalização de leitões em grupos

A vocalização de leitões criados em grupos, tem sido estudada por diversos

pesquisadores, porém, a forma adotada de quantificar a emissão de sons pelos

animais foi por intermédio dos registros de intensidade sonora, também conhecida

por, nível de ruído, nível de pressão sonora, ou pela amplitude do sinal,em dB.

A Tabela 5 apresenta as médias da variável amplitude encontrada nos

espectros sonoros das vocalizações dos leitões em grupo para os diferentes

tratamentos e períodos do dia.

Durante os períodos da noite e madrugada, a ambiente térmico se manteve em

condições de conforto durante todo o experimento. A elevação gradativa ocorreu

durante o dia, sendo que, ao fim do tempo de exposição da última temperatura

avaliada, o sistema de climatização era programado para retornar às condições de

conforto, seja de 27°C na 5ª semana ou 24°C na 6ª semana.

Tabela 5 – Médias dos valores de amplitude (dB) das vocalizações dos leitões nos tratamentos e

diferentes períodos do dia, independentes da semana de criação

Variável Períodos Tratamentos

(Horários no dia) Conforto Calor

Amplitude, dB

Madrugada (0:00 - 5:55) 47 Aa 45 Aa

Manhã (6:00 - 11:55) 52 Aa 33 Bb

Tarde (12:00 - 17:55) 39 Bb 51 Aa

Noite (18:00 - 23:55) 34 Ba 32 Ba

Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas nas colunas e minúsculas nas linhas) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste de Tukey

Isto explica o fato que, nos períodos da noite e madrugadas, a amplitude do

sinal não apresentou diferenças estatísticas entre os tratamentos (Tabela 5), com

valores médios de 34 e 32dB nos períodos da noite e, 47 e 45dB para os períodos

das madrugadas.

Quando submetidos às condições de conforto, não houve diferença estatística

entre os períodos da madrugada e manhã e entre os períodos da tarde e noite,

porém, os períodos que antecederam ao meio dia, apresentaram amplitudes maiores

e significativas, 47 e 52dB, que os períodos da tarde e noite, 39 e 34dB, o que indica

atividade dos animais durante períodos em que o manejo não é executado.

65

Antes do início do tratamento de calor, os leitões apresentaram vocalizações

em condições de conforto, durante a madrugada com amplitudes médias de 45dB,

porém, ao iniciar o tratamento com o incremento de 2°C na temperatura e exposição

por 3h, houve uma queda da amplitude do sinal vocálico de 52dB para 33dB, o que

pode ser um indicativo que os animais perceberam a alteração das condições

térmicas do ambiente. Durante o período da tarde, a amplitude da vocalização dos

leitões apresentou valores de 51dB, não diferindo estatisticamente do período da

madrugada, em que os animais estavam em condições de conforto, porém, a

temperatura, na qual os leitões foram submetidos, durante o período da tarde foi de

29°C, sendo este valor não considerado crítico para quantificar o desconforto

térmico.

Ao final da exposição dos animais ao tratamento, durante o período da noite, a

amplitude das vocalizações sofreu um decréscimo, retornando ao valor próximo do

período da manhã, de 32dB, podendo ser mais um indicativo de condição

desconfortável, pois, durante a noite, a temperatura na qual os leitões foram

submetidos, atingiu valores máximos de 33°C, sendo consideradas de desconforto.

Moura et al.(2008) detectaram que, em situações em que os leitões sofrem de

algum tipo de estresse, a amplitude do sinal sonoro apresenta valores em média de

52dB de estresse, já em condições sem estresse, a amplitude do sinal vocálico não

ultrapassou 44dB ao longo do tempo. Valores semelhantes foram encontrados m

durante o monitoramento contínuo da vocalização em grupo de leitões.

Os valores encontrados de amplitude, foram abaixo dos encontrados por Silva-

Miranda et al. (2012) que, em avaliação da amplitude sonora de leitões em

diferentes condições térmicas, constataram que, para temperaturas acima de 30°C,

a amplitude variou de 55 a 60dB, sendo bem inferiores às encontradas pelos

autores, para as condições de conforto, 70 a 75dB. O efeito da propagação dos

sons sofre forte influência das características das instalações, e os autores,

conduziram o estudo em uma câmara climática, com dimensões menores que as

salas onde o presente estudo foi conduzido. No entanto, Von Borell et al (2009)

afirmaram em estudo com grupos de leitões que, as vocalizações registradas

apresentaram menor intensidade sonora, 25dB, quando comparadas a vocalizações

de animais individuais.

66

A Figura 21 ilustra os valores da amplitude (dB) das vocalizações dos leitões

em grupo, nos diferentes períodos do dia e nas diferentes condições térmicas.

Figura 21 – Amplitudes médias das vocalizações para a interação com o período do dia e tratamento.

Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas entre os períodos e minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste de Tukey

Os valores mais elevados de amplitude nas condições de conforto são

explicados devido ao comportamento dos leitões. Quando em desconforto térmico

por calor, os animais tendem a diminuir seu nível de atividade para evitar trocas

térmicas com o ambiente. Os animais permanecem a maior parte do tempo deitados,

para facilitar as trocas por condução, pois possui glândulas sudoríparas pouco

desenvolvidas, sendo desconsideras as trocas térmicas evaporação (HUYNH et al.,

2005). Sem a interação animal - animal, a intensidade sonora das vocalizações é

menor, e os animais retornam ao estado normal de atividade com o retorno das

condições ambientais adequadas.

O uso da vocalização como uma ferramenta para identificar condições de

estresse em leitões em ambiente de produção intensiva, quando comparado à

estudos de níveis de estresse durante operações de manejo, tais, como, castração

com ou sem anestesia, corte de dentes, dentre outros, apresenta valores mais

baixos e contínuos de amplitudes. Isto implica em registros mais uniformes das

vocalizações quando comparado a sons em procedimentos que existe a

manipulação do manipulação, como exemplo, a castração (Von BORELL et al.,

2009).

67

4.5 Frequência das chamadas em grupo nas diferentes condições térmicas

4.5.1 Frequência fundamental (Hz)

A frequência do sinal emitido pelos leitões variou em função da condição

térmica na qual os animais foram submetidos. A faixa de frequência de maior

ocorrência de sons em instalações para suínos, varia entre 20 a 6300Hz (TALLING

et al., 1998). Na fase de maternidade, o grito de leitão é superior a 1000Hz (WEARY;

BRAITHWAITE; FRASER, 1998). Picos de frequência, ocasionados por ventiladores,

foram identificados nas salas contendo os animais e após filtrar as amostras foram

retirados.

A Tabela 6 apresenta as médias da frequência fundamental (Hz) das

vocalizações dos leitões nos tratamentos e diferentes períodos do dia, sendo

independentes da semana de criação.

Tabela 6 – Médias da frequência fundamental (Hz) das vocalizações dos leitões nos tratamentos e

diferentes períodos do dia, independentes da semana de criação




Madrugada (0:00 - 5:55) 1190 Aa 1249 Ba

Manhã (6:00 - 11:55) 1151 Ab 1813 Aa

Tarde (12:00 - 17:55) 1175 Aa 1661 ABa

Noite (18:00 - 23:55) 1236 Aa 1529 ABa


A frequência fundamental não apresentou diferença estatística entre os

períodos para a condição térmica de conforto, na qual os animais foram submetidos,

apresentando valores praticamente constantes de, 1190Hz, 1151Hz, 1175Hz, e

1236Hz, para os períodos, madrugada, manhã, tarde e noite.

Durante o período da manhã, iniciou-se o incremento na temperatura da

temperatura da sala em 2°C, para atingir a condição final de calor de, no máximo,

35°C. A frequência fundamental apresentou seu valor máximo de 1813Hz,

comparado aos demais períodos, seguido pelos períodos da tarde e noite, porém, os

dois últimos períodos citados, os valores da frequência fundamental não foram

68

significativos para representar a condição térmica nesses períodos. Não foi possível

encontrar valores de frequência fundamental em monitoramento contínuo de

animais, porém, em análises de gritos vocálicos de suínos, adquiridos através da

manipulação do animal, os valores da frequência fundamental da amostra situavam-

se na faixa de 0-1000Hz (CORDEIRO, 2012; CORDEIRO et al., 2012; RISI, 2010).

Os gritos normalmente possuem valores de frequência fundamental e de pico

menores, que grunhidos de suínos.

Para situações em que os leitões foram submetidos, ou não, a algum tipo de

estresse, Moura et al.(2008) captaram sinais vocálicos em bandas de frequência

semelhantes, situadas na faixa de 1001-2000Hz .

A Figura 22 ilustra o gráfico das frequências fundamentais médias das

vocalizações para a interação com os períodos e tratamentos.

Figura 22 – Frequências fundamentais médias das vocalizações para a interação com o período do

dia e tratamento. Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas entre os períodos e minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste de Tukey

Ambos os parâmetros analisados, amplitude e frequência fundamental,

apresentaram resultados significativos no período da manhã, logo após o início da

elevação gradativa da temperatura. Existem indícios que os animais se comunicam

quando algo está para acontecer, principalmente quando se encontram em

situações de perigo, o fato da alteração dos parâmetros acústicos ocorrer durante a

primeira alteração no valor da temperatura ambiente, pode ser um indício de que os

leitões se comunicaram, prevendo que a condição térmica do ambiente estava

69

passando por alterações. White et al.(1995) preconizam que, alterações na

frequência fundamental é um indicativo de estresse.

4.5.2 Frequência Média (Hz)

A Tabela 7 apresenta os valores médios da frequência média das vocalizações

nos tratamentos, e nos diferentes períodos do dia.

Tabela 7 – Médias da frequência média (Hz) das vocalizações dos leitões nos tratamentos e diferentes períodos do dia, independentes da semana de criação



Madrugada (0:00 - 5:55) 2098 ABa 1843 Aa Frequência média, Hz Manhã (6:00 - 11:55) 2287 Aa 2023 Aa

Tarde (12:00 - 17:55) 1692 Ba 1966 Aa Noite (18:00 - 23:55) 1629 Ba 1862 Aa


A frequência média não apresentou valores significativos entre os tratamentos.

Para a condição mde conforto, no período da manhã, a frequência apresentou o

maior valor médio, apresentando diferença significativa entre os períodos da tarde e

noite, não sendo significativo para o período da madrugada.

A Figura 23 ilustra o gráfico das frequências médias das vocalizações para a

interação com os diferentes períodos do dia e tratamento.

Figura 23 – Frequências médias das vocalizações para a interação com os períodos e os tratamentos. Médias seguidas de

letras distintas (maiúsculas entre os períodos e minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste de Tukey

70

O período da manhã, durante a condição de conforto foi o que apresentou

maior valor de frequência média qunado comparados entre os períodos e, entre

tratamentos, de 2287Hz. (MOURA et al., 2008) encontraram valores de frequência

para leitões em situações de estresse, de 3001 a 4000Hz, e para condições de

conforto, de 1001 a 2000Hz.

4.5.3 Frequência de Pico (Hz)

A frequência de pico é representada pela frequência de maior no espectro

sonoro. Com os valores apresentados na Tabela 8, pode-se observar que a

frequência de pico encontrada nos espectros sonoros das vocalizações dos leitões

em grupos, não apresentaram valores significativos para explicar o efeito dos

tratamentos na emissão sonora dos animais. Não houve diferenças siginificativas

entre os períodos associados aos tratamentos.

Tabela 8 – Valores médios da frequência de pico (Hz) das vocalizações dos leitões nos tratamentos e

nos diferentes períodos do dia, independentes da semana de criação



Madrugada (0:00 - 5:55) 2039 Aa’ 1582 Aa

Frequência de Pico, Hz Manhã (6:00 - 11:55) 1996 Aa 1840 Aa

Tarde (12:00 - 17:55) 1564 Aa 1849 Aa

Noite (18:00 - 23:55) 1556 Aa 1706 Aa


71

Pela Figura 24 observam-se os valores médios das frequências de pico das

vocalizações, para os tratamentos aplicados nos diferentes períodos do dia.

Figura 24 – Frequências de pico das vocalizações para a interação com os períodos e tratamento.

Médias seguidas de letras distintas (maiúsculas entre os períodos e minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste de Tukey

A frequência de pico para as condições térmicas, dentro dos períodos, não

apresentaram valores significativos, porém, percebe-se que durante os períodos da

madrugada e manhã, encontram-se os maiores valores de frequência de pico,

comparado aos demais períodos, o que pode ser um indicativo de movimentação

dos animais com incidência de vocalização durante o período da madrugada. Como

ocorre durante a condição de conforto, um fator a ser considerado é que, no dia

anterior à situação de conforto, os leitões foram submetidos à condição de calor,

durante o dia, ocasionando menor movimentação dos animais nos períodos diurno,

pois os leitões tendem a evitar competições com o meio quando em condições fora

da condição de conforto.

A alteração do ambiente interno pode ocasionar a alteração no ciclo circadiano

dos animais, pois, durante o período em que exerceriam suas atividades

comportamentais normais, permaneceram em situação de alerta até que o ambiente

atinja as condições e conforto idéias. Quando são expostos a temperaturas

elevadas, os suínos podem sofrer alterações na frequência respiratória, temperatura

retal e diminuir o acesso à alimentação (NIENABER et al., 1996; QUINIOU et al.,

72

2000), além aumentar a procura por áreas úmidas, para facilitar as trocas por

condução (AARNINK et al., 1996).

4.6 Entropia dos sinais vocálicos

Pela Tabela 9 podem ser conferidos os valores de entropia extraídos dos

espectros vocálicos, dentro dos períodos e nas diferentes condições térmicas.

Tabela 9 – Médias dos valores de Entropia das vocalizações dos leitões nos tratamentos e diferentes períodos do dia, independentes da semana de criação



Madrugada (0:00 - 5:55) -4 Aa -3,4 Aa

Entropia Manhã (6:00 - 11:55) -7,8 Bb -3,4 Aa

Tarde (12:00 - 17:55) -4,4 Aa -4 Aa

Noite (18:00 - 23:55) -4,4 Aa -3,7 Aa


A entropia avalia o grau de desorganização de um sistema. Em um sinal

sonoro, avalia o grau de desorganização do espectro sonoro. Ruído é normalmente

caracterizado como um espectro sonoro em banda larga com a energia sonora

“desejada” suavemente embutida dentro da faixa de ruído. Por mais uniforme que for

a vocalização, aida sim, possuem a estrutura frequência pouco uniforme.

Entropia é considerada uma medida pura, e não possui unidade. Teoricamente,

dentro de uma escala de 0 a 1, os ruídos brancos (combinação simultânea de todos

os sons e todas as frequências) possuem valor de entropia igual 1 e a forma de

onda perfeita, possui entropia de 0.

Expandindo a faixa para a escala logarítmica, as faixas se ampliam do zero ao

menos infinito. Sendo assim, os ruídos brancos possuem log1=0, e a forma de onde

perfeita de um sinal, possui valor de menos infinito. Para os espectros vocálicos,

quanto maior o valor da entropia, mais próximo de 0, e maior será a chance de

captar ruído branco ao invés de vocalizações. O programa Sound Analysis Pro,

utilizado para extrair os parâmetros acústicos, considera um valor de entropia default

de -2 (default para pássaros da espécie mandarim). A partir desse valor default, foi

73

possível identificar vocalizações dos leitões em grupo nas diferentes condições

térmicas (Figura 25a, 25b e 25c).

(a)

-4

-7,8

-4,4 -4,4

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

28 28 28 28

En

tro

pia

Temperatura ( C)

Entropia - conforto

-3,4 -3,4

-4

-3,7

-4,2

-4

-3,8

-3,6

-3,4

-3,2

-3

28 29 31 32

En

tro

pia

Temperatura ( C)

Entropia - calor

(b) (c) Figura 25 – (a) Entropia das vocalizações para a interação com os períodos e tratamento. Médias

seguidas de letras distintas (maiúsculas entre os períodos e minúsculas entre os tratamentos) indicam diferenças estatísticas (p<0,05) pelo Teste de Tukey. (b) e (c) Representação da entropia em relação à temperatura em cada período, para as condições de conforto e calor

Os valores de entropia apresentaram-se significativos, no período da manhã,

entre os tratamentos testados, sendo que o grau de desordem das vocalizações em

condições de calor apresentou-se maior quando comparado à condição de conforto.

O período da manhã diferiu significativamente dentre os períodos da tarde, noite e

madrugada, para a condição de conforto, e para a condição de calor, não houve

variação da entropia entre os períodos.

A entropia foi utilizada, por Puppe et al. (2005), como medida de variabilidade

da distribuição da frequência. Entretanto, os autores afirmam que, valores de

entropia somente podem ser comparados entre espectros sonoros gerados sob as

mesmas configurações dos parâmetros acústicos.

75

5 CONCLUSÕES

Diante dos resultados obtidos, pôde-se concluir que:

É possível quantificar a vocalização em grupos de suínos em diferentes

condições térmicas, por intermédio da extração das características acústicas das

amostras sonoras;

O espectro sonoro foi extraído, indicando possíveis variações do comportamento

dos leitões nas diferentes condições térmicas dentro dos períodos do dia. No

entanto, a etapa de reconhecimento de padrão, ainda necessita de um banco de

dados maior e mais consistente para o reconhecimento do espectro em cada

condição térmica, seja por análise das imagens ou pela extração das

características acústicas; e

Dentre as características acústicas analisadas, a amplitude (dB), frequência

fundamental (Hz) e entropia das vocalizações em grupo de suínos foram

significativas para expressar a condição dos animais quando em diferentes

condições térmicas.

77

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

É possível o registro automático da vocalização de suínos em grupos, sem a

necessidade de manipulação do animal para o favorecimento da emissão de sons. O

grande desafio está na forma como trabalhar com esses sons. O tratamento das

amostras sonoras deve ser minucioso, evitando a sobreposição dos dados.

Em estudos que envolvem a vocalização como em uma resposta do animal a

determinadas situações, o comportamento natural do animal deve ser respeitado,

considerando principalmente, seu ciclo circadiano. Alterações nesse processo

podem resultar em dados não confiáveis para a análise.

A aplicação em larga escala da tecnologia de captura e processamento

acústico apresenta o potencial de transformar pesquisas que avaliam o

comportamento e o bem-estar animal, permitindo estudar os animais de forma

padronizada, tanto em relação ao espaço, quanto no tempo e, em condições,

anteriormente, difíceis de serem avaliadas utilizando métodos convencionais.

79

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89

ANEXO

91

ANEXO A

vocalização de suínos em grupo sob diferentes condições ... · pudesse seguir com os...

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